nznistuНауки о Земле и недропользованиеEarth sciences and subsoil use2686-99932686-7931Federal State Budget Educational Institution of Higher Education "Irkutsk National Research Technical University"10.21285/2541-9455-2019-42-1-41-54nznistu-46Research ArticleГИДРОГЕОЛОГИЯ И ИНЖЕНЕРНАЯ ГЕОЛОГИЯ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ПОЛЕЗНЫХ ИСКОПАЕМЫХHYDROGEOLOGY AND ENGINEERING GEOLOGY OF MINERAL DEPOSITSСравнительный анализ методов определения прочностных свойств крупнообломочных грунтов Непско-Ботуобинской антеклизыComparative analysis of determination methods of Nepa-Botuoba anteclise coarse soil strength propertiesКузнецовН. Л.KuznetsovN. L.

аспирант

Иркутск

Postgraduate Student

Irkutsk

kuzn_nikita@mail.ruВерхозинИ. И.VerkhozinI. I.

кандидат геологоминералогических наук, профессор кафедры прикладной геологии

Иркутск

Cand. Sci. (Geology and Mineralogy), Professor of the Department of Applied Geology

Irkutsk

iverhozin@istu.eduИркутский национальный исследовательский технический университетРоссияIrkutsk National Research Technical UniversityRussian Federation2019080920204214154Copyright © Кузнецов Н.Л., Верхозин И.И., 20202020Кузнецов Н.Л., Верхозин И.И.Kuznetsov N.L., Verkhozin I.I.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.nznj.ru/jour/article/view/46

В статье предлагается рассмотреть сравнение прямого и расчетного методов определения прочности на примере крупнообломочных грунтов, характерных для южных и центральных районов Непско-Ботуобинской антеклизы, с территорией которой связана активная разработка нефтегазоконденсатных месторождений. В данной работе приведены основные методы определения прочности крупнообломочных грунтов и факторы, определяющие характеристики прочности. Для оценки прочности крупнообломочного грунта использовались прямой - метод прямого сдвига (одноплоскостной срез) по ГОСТ 20276-2012 «Грунты. Методы полевого определения характеристик прочности и деформируемости» - и расчетный метод - «Методика оценки прочности и сжимаемости крупнообломочных грунтов с пылеватым и глинистым заполнителем и пылеватых и глинистых грунтов с крупнообломочными включениями», разработанная Дальневосточным научно-исследовательским, проектно-конструкторским и технологическим институтом по строительству (ДальНИИС). Испытания проводились для двух разновидностей элювиально-делювиального грунта: проба А - щебенистый грунт, проба B - щебенистый суглинок. В результате для типовых элювиально-делювиальных грунтов, распространенных в рассматриваемом регионе, прямым и расчетным методами получены показатели сцепления и угла внутреннего трения. Проведено сравнение полученных результатов. Для щебенистых грунтов расхождение значений сцепления и угла внутреннего трения, полученных прямым и расчетным методами, существеннее, чем для щебенистых суглинков. Приведены данные исследований характеристик прецизионности метода плоского (прямого) среза. Значение сцепления и угла внутреннего трения, вычисленные по результатам прямого метода, соответствуют теоретическим представлениям о природе прочности грунта. Расхождения результатов прямого и расчетного методов определения прочности сопоставимы с характеристиками воспроизводимости прямого метода. Методика оценки прочности и сжимаемости крупнообломочных грунтов с пылеватым и глинистым заполнителем, разработанная ДальНИИС, на данный момент является основной в нашей стране для получения параметров прочности, которые используются для окончательных расчетов прочности массивов крупнообломочных грунтов оснований зданий и сооружений II и III классов.

The article compares direct and computational methods of strength determination on example of coarse soil characteristic of the southern and central areas of the Nepa-Botuoba anteclise, the territory of which is associated with the active development of oil and gas condensate fields. The paper presents the main methods for coarse soil strength estimation as well as the factors that determine strength characteristics. The method of shear strength (in-plane shear) according to GOST 20276-2012 “Soils. Field methods for determining strength and compressibilitycharacteristics” and the computational method “Methods for assessing the strength and compressibility of coarse clastic soils with silt and clay aggregate and silty and loamy soils with coarse grain inclusions” developed at the Far Eastern Research, Design and Technological Construction Institute (FERDTCI) is used to assess the strength of coarse soil. Two types of eluvial-deluvial soil were tested: sample A - silty coarse soil, sample B - coarse silty loam. Using direct and computational methods the indicators of cohesion and internal friction angle are obtained for typical eluvial-deluvial soils distributed in the region under consideration. Comparison is given to the results received. Silty coarse soils are characterized by greater divergence in the values of cohesion and internal friction angle obtained by direct and computational methods than coarse silty loams. The article provides the data on the study of the precision characteristics of the direct shear test method. The value of cohesion and internal friction angle calculated by the direct shear test correspond to the theoretical concepts of the nature of soil strength. The differences between the results of the direct and computational methods of strength determination are comparable with the reproducibility characteristics of the direct method. The methods of assessing the strength and compressibility of coarse clastic soils with silt and clay aggregate developed at FERDTCI are today the main ones in our country for obtaining the strength parameters used for final calculations of strength of coarse clastic soil massifs in the foundation of buildings and structures of II and III classes.

Непско-Ботуобинская антеклизакрупнообломочные грунтыхарактеристики прочности грунтаNepa-Botuoba anteclisecoarse soilstrength characteristics of soilReferencesРапацкая Л.А., Буглов Н.А., Хао Дунхэн. Нефтегазоносные комплексы восточных регионов России и Китая: монография. Иркутск: Изд-во ИрГТУ, 2013. 316 с.Rapatskaya L.A., Buglov N.A., Khao Dunkhen. Neftegazonosnye kompleksy vostochnykh regionov Rossii i Kitaya: monografiya [Oil and gas complexes of Eastern regions of Russia and China]. Irkutsk: Irkutsk State Technical University Publ., 2013, 316 p. (In Russ.).Конторович А.Э., Сурков В.С., Трофимук А.А., Шемин Г.Г., Бакин В.Е., Воробьев В.Н, Ларичев А.И., Леонтович В.Б., Мандельбаум М.М., Матвеев В.Д., Микуленко К.И., Мигурский А.В., Моисеев С.А., Рыбьяков Б.Л., Ситников В.С., Соболев П.Н., Старосельцев В.С., Топешко В.А, Фрадкин Г.С., Чеканов В.И. Нефтегазоносные бассейны и регионы Сибири. Вып. 7. Непско-Ботуобинский регион. Новосибирск: Изд-во СНИИГГиМС, 1994. 76 с.Kontorovich A.E., Surkov V.S., Trofimuk A.A., Shemin G.G., Bakin V.E., Vorobev V.N, Larichev A.I., Leontovich V.B., Mandelbaum M.M., Matveev V.D., Mikulenko K.I., Migurskij A.V., Moiseev S.A., Rybyakov B.L., Sitnikov V.S., Sobolev P.N., Staroselcev V.S., Topeshko V.A, Fradkin G.S., Chekanov V.I. Neftegazonosnye basseiny i regiony Sibiri [Oil and gas basins and regions of Siberia]. Iss.Конторович А.Э., Сурков В.С., Трофимук А.А. Геология нефти и газа Сибирской платформы. М.: Недра, 1981. 552 с.Nepsko-Botuobinskii region [Nepa-Botuoba region]. Novosibirsk: Siberian Research Institute of Geology, Geophysics and Mineral Resources Publ., 1994, 76 p. (In Russ.).Судаков В.В. Иванчик А.В., Куницина И.В. Геологическое строение Предпатомского прогиба // Нефтяное хозяйство. 2011. № 4. C. 46-47.Kontorovich A.E., Surkov V.S., Trofimuk A.A. Geologiya nefti i gaza Sibirskoi platformy [Oil and gas geology of the Siberian platform]. Moscow: Nedra Publ., 1981, 552 p. (In Russ.).Методика оценки прочности и сжимаемости крупнообломочных грунтов с пылеватым и глинистым заполнителем и пылеватых и глинистых грунтов с крупнообломочными включениями / ред. М.А. Жарикова. М.: Стройиздат, 1989. 24 с.Sudakov V.V. Ivanchik A.V., Kunitsina I.V. Geologic structure of Predpatomsky trough according to seismic data. Neftyanoe khozyaistvo [Oil Industry], 2011, no. 4, рр. 46–47. (In Russ.).Лысенко М.П. Состав и физико-механические свойства грунтов. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Недра, 1980. 272 с.Zharikova M.A. Metodika otsenki prochnosti i szhimaemosti krupnooblomochnykh gruntov s pylevatym i glinistym zapolnitelem i pylevatykh i glinistykh gruntov s krupnooblomochnymi vklyucheniyami [Methods of assessing the strength and compressibility of large-block soils with silty and clay filler, and silty and clay soils with coarse-grained inclusions]. Moscow: Stroiizdat Publ., 1989, 24 p. (In Russ.).Болдырев Г.Г. Методы определения механических свойств грунтов. Состояние вопроса. Пенза: Изд-во ПГУАС, 2008. 696 с.Lysenko M.P. Sostav i fiziko-mehanicheskie svojstva gruntov [Composition and physicomechanical properties of soils]. Moscow: Nedra Publ., 1980, 272 p. (In Russ.).Ломтадзе В.Д. Инженерная геология. Специальная инженерная геология. Л.: Недра, 1978. 496 с.Boldyrev G.G. Metody opredelenija mehanicheskih svojstv gruntov. Sostojanie voprosa [Methods for determining mechanical properties of soils. The state of the problem]. Penza: Penza State University of Architecture and Construction Publ., 2008, 696 p. (In Russ.).Sabatini P.J., Bachus R.C., Mayne P.W., Schneider J.A., Zettler T.E. Geotechnical Engineering Circular. № 5. Evaluation of Soil and Rock Properties. 2002. 385 р.Lomtadze V.D. Inzhenernaja geologija. Special'naja inzhenernaja geologija [Engineering geology. Special engineering geology]. Leningrad: Nedra Publ., 1978, 496 p. (In Russ.).Handy R L., Fox N.W. Soil Bore-Hole Direct-Shear Test Device // Highway Research News. 1967. № 27. P. 42-51.Sabatini P.J., Bachus R.C., Mayne P.W., Schneider J.A., Zettler T.E. Geotechnical Engineering Circular. No. 5. Evaluation of Soil and Rock Properties, 2002, 385 р.Yanrong Li. Effects of particle shape and size distribution on the shear strength behavior of composite soils // Bulletin of Engineering Geology and the Environment. 2013. Vol. 72, № 3-4. Р. 371-381.Handy R L., Fox N.W. Soil Bore-Hole Direct-Shear Test Device. Highway Research News, 1967, no. 27, рр. 42–51.ASTM D 3080. Standard Test Method for Direct Shear Test of Soil Under Consolidated Drained Conditions // Annual Book of Standarts. Vol. 04.08. Soil and Rock. ASTM, 2004.Yanrong Li. Effects of particle shape and size distribution on the shear strength behavior of composite soils. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 2013, vol. 72, no. 3-4, рр. 371–381.Bareither C.A., Benson C.H., Edil T.B. Reproducibility of Direct Shear Tests Conductedon Granular Backfill Materials // Geotechnical Testing Journal. 2008. Vol. 31, № 1. Р. 1-11.ASTM D 3080. Standard Test Method for Direct Shear Test of Soil Under Consolidated Drained Conditions. Annual Book of Standards. Vol. 04.08. Soil and Rock. ASTM, 2004.Wen-Xi Fu, Feng Dai. Scale dependence of shear strength for a coarse granular soil using a superimposition-nest type of direct shear apparatus // Arabian Journal of Geosciences. 2015. Vol. 8. Iss. 12. Р. 10301-10312.Bareither C.A., Benson C.H., Edil T.B. Reproducibility of Direct Shear Tests Conducted on Granular Backfill Materials. Geotechnical Testing Journal, 2008, vol. 31, no. 1, рр. 1–11.Wen-Xi Fu, Feng Dai. Scale dependence of shear strength for a coarse granular soil using a superimposition-nest type of direct shear apparatus. Arabian Journal of Geosciences, 2015, vol. 8, iss. 12, рр. 10301–10312.Wen-Xi Fu, Feng Dai. Scale dependence of shear strength for a coarse granular soil using a superimposition-nest type of direct shear apparatus. Arabian Journal of Geosciences, 2015, vol. 8, iss. 12, рр. 10301–10312.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.