Нерадовский Леонид Георгиевич, доктор технических наук, заслуженный деятель науки Республики Саха (Якутия), старший научный сотрудник лаборатории инженерной геокриологии
г. Якутск
РИНЦ Author ID: 394470
Scopus Author ID: 17344126100
Leonid G. Neradovskii, Dr. Sci. (Eng.), Honored Scientist of the Republic of Sakha (Yakutia), Senior Researcher of the Laboratory of Engineering Geocryology, Melnikov Permafrost Institute
Yakutsk
RSCI Author ID: 394470
Scopus Author ID: 17344126100
Цель проведенного исследования заключалась в обобщении данных инженерно-геологических изысканий, проведенных в 70–90-х годах прошлого века в Южной Якутии на территории г. Нерюнгри. Согласно данным изысканий основание инженерных сооружений сложено немерзлой-мерзлой толщей углевмещающих осадочных пород, главным литотипом которой и объектом наших исследований являются песчаники. Предметом исследований стали лабораторные значения предела прочности на одноосное сжатие образцов песчаников в воздушно-сухом и водонасыщенном состоянии. Изменчивость прочности образцов песчаников в слое годовых теплооборотов изучена методами теории вероятности и математической статистики. По лабораторным данным с надежностью 90 % оценена прочность массива песчаников на глубине 2–11 м; глубже, до 22,5 м, прочность трещиноватой части песчаников изучена эпизодически. Несбалансированное возле средних показателей вероятностное распределение прочности рассмотрено как природный дефект песчаников, связанный с их разуплотнением тектоническими и экзогенно-криогенными процессами. Дефект корректно аппроксимируется законом Вейбулла. Прочность массива песчаников в воздушно-сухом и водонасыщенном состояниях изменяется от очень низкой до очень высокой. Доля скальных песчаников с прочностью выше 120 МПа составляет 78,9 %. Доля полускальных песчаников с прочностью ниже 15 МПа равна 12,1 %. Фоновые значения прочности воздушно-сухих и водонасыщенных скальных песчаников изменяются в диапазонах 54,49–171,42 и 32,14–135,78 МПа соответственно. У полускальных песчаников в таких же состояниях фоновые значения прочности ниже и изменяются в диапазонах 1,65–27,2 МПа и 0,67–10,12 МПа. При переходе в водонасыщенное состояние изменчивость прочности сужается в 4 раза. Такая закономерность объясняется потерей структурно-петрографического, криогенно-теплового и температурно-влажностного многообразия песчаников при их замачивании водой. Проведенные исследования позволили сделать вывод о том, что прогнозируемая по лабораторным данным на период проведения изысканий прочность массива песчаников с надежностью около 80 % достаточна для безопасной эксплуатации инженерных сооружений в г. Нерюнгри.
The purpose of this article is to summarize the data of engineering and geological surveys conducted in the 1970–1990s in the town of Neryungri in Southern Yakutia. According to the surveys, the foundation of engineering structures is composed of an unfrozen-frozen layer of coal-bearing sedimentary rocks, whose main lithotype is sandstones, which are also the object of study. The subject of the study is laboratory values of the uniaxial compressive strength of sandstone samples in the air-dry and water-saturated states. Variability of sandstone sample strength in the annual heat cycle layer was studied using probability theory and mathematical statistics. Using laboratory data, the strength of a sandstone massif at the depths of 2–11 m was estimated with 90 % reliability. The strength of the fractured part of sandstones was studied sporadically at depths of up to 22.5 m. The unbalanced probability distribution of strength near the mean values was interpreted as a natural defect of sandstones associated with their decompression by tectonic and exogenous-cryogenic processes. The defect is correctly approximated by the Weibull law.The strength of the sandstone massif in air-dry and water-saturated conditions varies from very low to very high. The proportion of rocky sandstones with the strength above 120 MPa is 78.9 %. The proportion of semi-rocky sandstones with the strength below 15 MPa is 12.1%. The background strengths of air-dry and water-saturated rocky sandstones range from 54.49 to 171.42 MPa and from 32.14 to 135.78 MPa, respectively. In the same conditions, the background strength values of semi-rocky sandstones are lower and range from 1.65 to 27.2 MPa and from 0.67 to 10.12 MPa. When the material is saturated with water, the variability of its strength decreases by a factor of 4. This pattern is explained by the loss of structural-petrographic, cryogenic-thermal, and temperature-moisture diversity in sandstones when they are soaked in water. The conducted studies led to the following conclusion: predicted based on laboratory data strength of the sandstone massif with the approximate reliability of 80 %, is sufficient for the safe operation of engineering structures in Neryungri.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.