Геомаркетинг » СРАВНЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИНЪЕКЦИОННОГО ЗАКРЕПЛЕНИЯ ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ В ПОЛЕВЫХ И ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ РАСТВОРАМИ НА ОСНОВЕ АЛИФАТИЧЕСКОЙ ЭПОКСИДНОЙ СМОЛЫ

DOI: https://doi.org/10.25296/1993-5056-2023-18-4-50-62

ПРИОБРЕСТИ ПОЛНУЮ ВЕРСИЮ за 250 руб.

“Инженерная геология”, Том XVIII, № 4/2023

СРАВНЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИНЪЕКЦИОННОГО ЗАКРЕПЛЕНИЯ ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ В ПОЛЕВЫХ И ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ РАСТВОРАМИ НА ОСНОВЕ АЛИФАТИЧЕСКОЙ ЭПОКСИДНОЙ СМОЛЫ

Пензев А.П., Самарин Е.Н., Шеховцова А.В., Мирный А.Ю., Пензева Е.П., Летуновская С.С.

Пензев А.П., Самарин Е.Н., Шеховцова А.В., Мирный А.Ю., Пензева Е.П., Летуновская С.С., 2023. Сравнение эффективности инъекционного закрепления песчаных грунтов в полевых и лабораторных условиях растворами на основе алифатической эпоксидной смолы. Инженерная геология, Том ХVIII, № 4, с. 50–62, https://doi.org/10.25296/1993-5056-2023-18-4-50-62.

Рассмотрена эффективность нового инъекционного раствора на примере лабораторных исследований образцов песчаных грунтов, которые были получены в ходе опытных полевых работ на территории Мещерского полигона МГУ имени М.В. Ломоносова. Установлено, что закрепление песчаных грунтов в лабораторных условиях в инъекционных колоннах сопоставимо с инъекционной обработкой массива песчаных грунтов, следовательно, результаты лабораторных исследований могут быть использованы для оценки показателей свойств закрепленного массива. На основе полученных значений характеристик физических и физико-механических свойств модифицированных грунтов доказана возможность применения нового вяжущего в качестве как закрепляющей, так и тампонажной рецептуры. Объектом исследования послужили мелко-среднезернистые пески (по классификации Е.М. Сергеева) аллювиального генезиса с коэффициентом фильтрации Kф = 6–10 м/сут. Прочность закрепленных образцов на одноосное сжатие варьируется в пределах 0,6–1,5 МПа. Значения плотности закрепленных песчаных грунтов изменялись в диапазоне 1,92–2,05 г/см³. Влажность закрепленных песчаных грунтов менялась от 10 до 13% для воздушно-влажных условий хранения и от 15 до 19% — при хранении под водой. В результате полевой инъекционной обработки сцепление с песчаных грунтов увеличивалось с 23,1 до 94,4 кПа при незначительном снижении угла внутреннего трения φ с 36 до 30°. При изучении деформационных свойств были получены характерные закономерности изменения значений, доказывающие эффективность обработки песчаных грунтов вяжущими на основе алифатической эпоксидной смолы. По результатам серии лабораторных испытаний и анализа характера заполнения порового пространства было установлено, что массив закрепленных грунтов можно подразделить на три части: приинъекторную, центральную и краевую. Установлено, что максимальные значения показателей как физических, так и физико-механических свойств приурочены к центральной части закрепленного массива.

1. Аринушкина Е.В., 1970. Руководство по химическому анализу почв, 2-е изд., перераб. и доп. Изд-во Московского университета, Москва.
2. Воронкевич С.Д., 2005. Основы технической мелиорации грунтов. Научный мир, Москва.
3. Воронкевич С.Д., 2015. Техническая мелиорация грунтов. Академическая наука, Москва.
4. Воронкевич С.Д., Евдокимова Л.А., 1974. Газовая силикатизация песчаных пород. Изд-во Московского университета. Москва.
5. Воронкевич С.Д., Евдокимова Л.А., Ларионова Н.А., Сергеев В.И., 1981. Опыт применения инъекционного раствора на основе эпоксидной смолы для уплотнения скальных осадочных пород в районе створа Рогунской ГЭС. Гидротехническое строительство, № 10, с. 15–18.
6. Ибрагимов М.Н., Семкин В.В., 2012. Закрепление грунтов инъекцией цементных растворов. АСВ, Москва.
7. Камбефор А., 1971. Инъекция грунтов. Энергия, Москва.
8. Ларионова Н.А., Самарин Е.Н., 2021. Методические основы лабораторных исследований при физико-механическом укреплении грунтов, под ред. Е.А. Вознесенского. Геоинфо, Москва.
9. Пензев А.П., Самарин Е.Н., 2022. Инъекционный состав для закрепления пескосодержащего массива. Патент на изобретение № RU2785603С1 от 09.12.2022.
10. Пензев А.П., Самарин Е.Н., Чернов М.С., Ермолинский А.Б., Фуникова В.В., Соколов В.Н., 2023. Закрепление песчаных и пылеватых грунтов модифицированным раствором эпоксидной смолы. Инженерная геология, Том ХVIII, № 3, с. 52–65, https://doi.org/10.25296/1993-5056-2023-18-3-52-65.
11. Ржаницын Б.А., 1986. Силикатизация песчаных грунтов в строительстве. Стройиздат, Москва.
12. Ржаницын Б.А., Курденков Л.И. (ред.), 1986. Пособие по химическому закреплению грунтов инъекцией в промышленном и гражданском строительстве (к СНиП 3.02.01-83). Стройиздат, Москва.
13. Ржаницын Б.А. Соколович В.Е., Ибрагимов М.Н., 1964. Однорастворный способ силикатизации с применением кремнефтористоводородной кислоты, Материалы совещания по закреплению грунтов, Тбилиси, 1964, с. 40–48.
14. Сергеев В.И., Шимко Т.Г., Кулешова М.Л., Степанова Н.Ю., 2012. Развитие инъекционого закрепления как основного метода технической мелиорации грунтов. Инженерная геология, № 4, с. 6–13.
15. Соколович В.Е., 1965. Теоретические основы силикатизации песчаных и лессовых грунтов. Автореф. дис. … канд. техн. наук. Научно-исследовательский институт подземных сооружений, Москва.
16. Соколович В.Е., 1980. Химическое закрепление грунтов. Стройиздат, Москва.
17. Трофимов В.Т., Королев В.А. (ред.), 2017. Лабораторные работы по грунтоведению, 3-е изд. КДУ, Университетская книга, Москва.
18. Трофимов В.Т., Королев В.А., Балыкова С.Д., Андреева Т.В., Фуникова В.В., Красилова Н.С., Николаева С.К., Васильчук Ю.К., Мотенко Р.Г., Самарин Е.Н., Вознесенский Е.А., Чернов М.С., 2021. Песчаные грунты России, под ред. В.Т. Трофимова. Том 1. Изд-во Московского университета, Москва.
19. Трофимов В.Т., Королев В.А., Вознесенский Е.А., Голодсковская Г.А., Васильчук Ю.К., Зиангиров Р.С., 2005. Грунтоведение, под ред. В.Т. Трофимова. Изд-во МГУ, Наука, Москва.
20. Gallagher P.M., Conlee C.T., Rollins K.M., 2007. Full-scale field testing of colloidal silica grouting for mitigation of liquefaction risk. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol. 133, Issue 2, pp. 186–196, https://doi.org/10.1061/(ASCE)1090-0241(2007)133:2(186).
21. Hamderi M., Gallagher P.M., 2013. An optimization study on the delivery distance of colloidal silica. Scientific Research and Essays, Vol. 8, pp. 1314–1323, https://doi.org/10.5897/Sre11.2034.
22. Huang Y., Wang L., 2016. Experimental studies on nanomaterials for soil improvement: a review. Environmental Earth Sciences,
Vol. 75, No. 6, pp. 496–510, https://doi.org/10.1007/s12665-015-5118-8.
23. Karol R.H., 2003. Chemical grouting and soil stabilization, 3rd editon, revised and expanded. CRC Press, New York, NY, USA, https://doi.org/10.1201/9780203911815.

ПЕНЗЕВ А.П.*
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия, penzevap@my.msu.ru
Адрес: Ленинские горы, д. 1, г. Москва, 119991, Россия
САМАРИН Е.Н.
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия, samarinen@mail.ru
ШЕХОВЦОВА А.В.
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия, anastasia.shekhovtsova@student.msu.ru
МИРНЫЙ А.Ю.
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия, mirnyyay@mail.ru
ПЕНЗЕВА Е.П.
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия, penzevaеp@my.msu.ru
ЛЕТУНОВСКАЯ С.С.
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия, Svetlana26122000@yandex.ru

Engineering Geology World, Vol. ХVIII, No. 4/2023

COMPARISON OF THE EFFICIENCY OF INJECTION STABILIZATION OF SANDY SOILS IN FIELD AND LABORATORY CONDITIONS WITH SOLUTIONS BASED ON ALIPHATIC EPOXY RESIN

Penzev A.P., Samarin E.N., Shekhovtsova A.V., Mirnyy A.Yu., Penzeva E.P., Letunovskaya S.S.

Penzev A.P., Samarin E.N., Shekhovtsova A.V., Mirnyy A.Yu., Penzeva E.P., Letunovskaya S.S., 2023. Comparison of the efficiency of injection stabilization of sandy soils in field and laboratory conditions with solutions based on aliphatic epoxy resin. Engineering Geology World, Vol. ХVIII, No. 4, pp. 50–62, https://doi.org/10.25296/1993-5056-2023-18-4-50-62.

The efficiency of a new injection solution is considered using laboratory tests of sandy soil samples obtained during experimental field work on the territory of the Meshchersky testing ground of the Lomonosov Moscow State University. It is found out that the stabilization of sandy soils in laboratory conditions in injection columns is comparable to the injection treatment of a sandy soil massif, therefore, the results of laboratory tests can be used to assess the properties of the stabilized massif. Based on the obtained values of the physical and mechanical properties of the modified soils, the possibility of using the new binder as both a stabilizing and a plugging formulation is proven. The object of the study was fine-medium-grained sands (according to the classification of E.M. Sergeev) of alluvial genesis with filtration coefficient K = 6–10 m/day. The strength of the stabilized samples for uniaxial compression varies within 0.6–1.5 MPa. The values of the stabilized sandy soils’ density varied from 1.92 to 2.05 g/cm³. The moisture content of the stabilized sandy soils varied from 10 to 13% for air-humid storage conditions and from 15 to 19% when stored under water. As a result of field injection treatment, the adhesion of sandy soils c increased from 23.1 to 94.4 kPa with an insignificant decrease in the angle of internal friction φ from 36 to 30°. When studying the deformation parameters, characteristic patterns of change in values were obtained, proving the efficiency of treating sandy soils with binders based on aliphatic epoxy resin. Based on the results of a series of laboratory tests and analysis of the nature of filling the pore space, it was found that the massif of stabilized soils can be divided into three parts: near-injection, central, and marginal. It was found out that the maximum values of both physical and mechanical properties are confined to the central part of the stabilized massif.

soil stabilization injection treatment of soil massif strength of stabilized soils strength and deformation properties of stabilized soils epoxy resin colloidal silica

1. Arinushkina E.V., 1970. Soil chemical analysis guide, 2nd edition, revised and supplemented. Publishing house of the Moscow State University, Moscow. (in Russian)
2. Voronkevich S.D., 2005. Fundamentals of technical soil reclamation. Nauchnyy mir, Moscow. (in Russian)
3. Voronkevich S.D., 2015. Technical soil reclamation. Akademicheskaya nauka, Moscow. (in Russian)
4. Voronkevich S.D., Evdokimova L.A., 1974. Gas silicification of sand rocks. Publishing house of the Moscow State University, Moscow. (in Russian)
5. Voronkevich S.D., Evdokimova L.A., Larionova N.A., Sergeev V.I., 1981. Experience of using an injection solution based on epoxy resin to compact sedimentary rocks in the area of the Roghun Hydropower Plant. Gidrotekhnicheskoye Stroitelstvo, No. 10, pp. 15–18. (in Russian)
6. Ibragimov M.N., Semkin V.V., 2012. Soil stabilization by injection of cement mortars. ASV, Moscow. (in Russian)
7. Cambefort A., 1971. Soil injection. Energiya, Moscow. (in Russian)
8. Larionova N.A., Samarin E.N., 2021. Methodological bases of laboratory research in the physico-chemical soil strengthening, in
E.A. Voznesensky (ed.). Geoinfo, Moscow. (in Russian)
9. Penzev A.P., Samarin E.N., 2022. Injection solution for stabilization of sand-containing massif. Patent No. RU2785603С1 dated
9 December 2022. (in Russian)
10. Penzev A.P., Samarin E.N., Chernov M.S., Ermolinskiy A.B., Funikova V.V., Sokolov V.N., 2023. Stabilization of sandy and silty soils with a modified epoxy resin solution. Engineering Geology World, Vol. ХVIII, No. 3, pp. 52–65, https://doi.org/10.25296/1993-5056-2023-18-3-52-65.
11. Rzhanitsyn B.A., 1986. Silication of sandy soils in construction. Stroyizdat, Moscow. (in Russian)
12. Rzhanitsyn B.A., Kurdenkov L.I. (eds), 1986. Manual on chemical stabilization of soils by injection in industrial and civil construction (to SNiP 3.02.01-83). Stroyizdat, Moscow. (in Russian)
13. Rzhanitsyn B.A., Sokolovich V.E., Ibragimov M.N., 1964. Single-solution method of silicification using fluorosilicate acid, Materials of the Meeting on soil stabilization, Tbilisi, 1964, pp. 40–48.
14. Sergeyev V.I., Shimko T.G., Kuleshova M.L., Stepanova N.Yu., 2012. Development of injection soil solidification as the method of technical earth stabilization. Inzhenernaya Geologiya, No. 4, pp. 6–13. (in Russian)
15. Sokolovich V.E., 1965. Theoretical foundations of silicification of sandy and loess soils. Extended abstract of PhD Thesis, Research Institute of Underground Structures, Moscow. (in Russian)
16. Sokolovich V.E., 1980. Chemical stabilization of soils. Stroyizdat, Moscow. (in Russian)
17. Trofimov V.T., Korolev V.A. (eds), 2017. Laboratory work on soil science, 3rd edition. KDU, Universitetskaya kniga, Moscow. (in Russian)
18. Trofimov V.T., Korolev V.A., Balykova S.D., Andreeva T.V., Funikova V.V., Krasilova N.S., Nikolaeva S.K., Vasilchuk Yu.K., Motenko R.G., Samarin E.N., Voznesensky E.A., Chernov M.S., 2021. Sandy soils of Russia, in V.T. Trofimov (ed.). Vol. 1. Publishing house of the Moscow State University, Moscow. (in Russian)
19. Trofimov V.T., Korolev V.A., Voznesensky E.A., Golodskovskaya G.A., Vasilchuk Yu.K., Ziangirov R.S., 2005. Soil science, in
V.T. Trofimov (ed.). Publishing house of the Moscow State University, Nauka, Moscow. (in Russian)
20. Gallagher P.M., Conlee C.T., Rollins K.M., 2007. Full-scale field testing of colloidal silica grouting for mitigation of liquefaction risk. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, Vol. 133, Issue 2, pp. 186–196, https://doi.org/10.1061/(ASCE)1090-0241(2007)133:2(186).
21. Hamderi M., Gallagher P.M., 2013. An optimization study on the delivery distance of colloidal silica. Scientific Research and Essays, Vol. 8, pp. 1314–1323, https://doi.org/10.5897/Sre11.2034.
22. Huang Y., Wang L., 2016. Experimental studies on nanomaterials for soil improvement: a review. Environmental Earth Sciences,
Vol. 75, No. 6, pp. 496–510, https://doi.org/10.1007/s12665-015-5118-8.
23. Karol R.H., 2003. Chemical grouting and soil stabilization, 3rd editon, revised and expanded. CRC Press, New York, NY, USA, https://doi.org/10.1201/9780203911815.

ANTON P. PENZEV*
Lomonosov Moscow State University; Moscow, Russia; penzevap@my.msu.ru
Address: Bld. 1, Leninskie Gory, 119991, Moscow, Russia
EUGENE N. SAMARIN
Lomonosov Moscow State University; Moscow, Russia; samarinen@mail.ru
ANASTASIA V. SHEKHOVTSOVA
Lomonosov Moscow State University; Moscow, Russia; anastasia.shekhovtsova@student.msu.ru
ANATOLY Yu. MIRNYY
Lomonosov Moscow State University; Moscow, Russia; mirnyyay@mail.ru
ELENA P. PENZEVA
Lomonosov Moscow State University; Moscow, Russiа; penzevaеp@my.msu.ru
SVETLANA S. LETUNOVSKAYA
Lomonosov Moscow State University; Moscow, Russiа; Svetlana26122000@yandex.ru

Статьи из журнала

ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ПРОЧНОСТИ ТВЕРДЕЮЩИХ ЗОЛОШЛАКОВЫХ МАТЕРИАЛОВ

“Инженерная геология”, Том XVIII, № 4/2023

Автор: Андреева Е.В.

Цель работы — исследование гранулометрического состава, физических свойств, влагосодержания и характеристик прочности твердеющих золошлаковых материалов (ЗШМ), разработка рекомендаций по использованию их в качестве материала для насыпных пляжей и дамб на ...

ПРИМЕНЕНИЕ ДАННЫХ ДИСТАНЦИОННОГО ЗОНДИРОВАНИЯ ЗЕМЛИ ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ ОПАСНЫХ ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ НА ТЕРРИТОРИИ НОВОЙ МОСКВЫ

“Инженерная геология”, Том XVIII, № 4/2023

Авторы: Жидков Р.Ю., Романова Е.Р., Абакумова Н.В., Рекун В.С., Лесников Г.А.

Территория Троицкого и Новомосковского административных округов (ТиНАО), вошедшая в состав г. Москвы в 2012 г., существенным образом отличается от остальной части города как в плане функциональной организации, так и в ...

ПРИРОДНЫЕ ЭКОЛОГО-ГЕОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ МАССИВОВ ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ БЕЛОРУССИИ

“Инженерная геология”, Том XVIII, № 4/2023

Авторы: Королев В.А., Галкин А.Н.

В представленной статье рассмотрены особенности природных эколого-геологических систем массивов песчаных грунтов элементарного уровня, которые широко распространены на территории Белоруссии. Несмотря на то, что эти системы занимают в стране значительные площади, ...

СРАВНЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИНЪЕКЦИОННОГО ЗАКРЕПЛЕНИЯ ПЕСЧАНЫХ ГРУНТОВ В ПОЛЕВЫХ И ЛАБОРАТОРНЫХ УСЛОВИЯХ РАСТВОРАМИ НА ОСНОВЕ АЛИФАТИЧЕСКОЙ ЭПОКСИДНОЙ СМОЛЫ

“Инженерная геология”, Том XVIII, № 4/2023

Авторы: Пензев А.П., Самарин Е.Н., Шеховцова А.В., Мирный А.Ю., Пензева Е.П., Летуновская С.С.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТЕПЛОФИЗИЧЕСКИХ СВОЙСТВ МЕРЗЛЫХ, ПРОМЕРЗАЮЩИХ И ОТТАИВАЮЩИХ НЕФТЕЗАГРЯЗНЕННЫХ ЗАТОРФОВАННЫХ ГРУНТОВ С ПОМОЩЬЮ РАЗЛИЧНЫХ МЕТОДОВ

“Инженерная геология”, Том XVIII, № 4/2023

Авторы: Мотенко Р.Г., Власенко Д.В., Калошина Ю.С.

Активное хозяйственное освоение территорий, занятых многолетнемерзлыми и сезонномерзлыми грунтами, связано со строительством и разработкой месторождений углеводородного сырья. В районах добычи, переработки, транспортировки и хранения нефти возможно загрязнение мерзлых грунтов нефтью ...