Строение и свойства карбонатных пород среднего карбона района ММДЦ Москва-Сити Строение и свойства карбонатных пород среднего карбона района ММДЦ «Москва-Сити» Объектом исследования в моей работе являются среднекаменноугольные карбонатные породы района Московского Международного Делового Центра (ММДЦ) «Москва-Сити», залегающие на глубинах 59-99,8 м. Породы представляют собой известняки и доломиты различного возраста и структуры. Они характеризуют (снизу вверх) смедвинскую подсвиту каширского горизонта, а также васькинскую, улитинскую и щуровскую подсвиты подольского горизонта московского яруса среднего карбона. В ходе работы был проведен ряд опытов с целью определения показателей физико-механических свойств грунта. Все опыты проводились по стандартной методике. Анализ полученных данных позволил выявить некоторые закономерности изменения свойств грунта в зависимости от его возраста, состава, структуры. 1) Четко прослеживается изменение плотности, прочности, а также скорости продольных волн с возрастом. Как видно из графиков, эти показатели в целом увеличиваются от щуровской к смедвинской подсвитам, однако в васькинской подсвите наблюдаются их минимальные значения (таблица). подсвита показатели (средние значения) ρ, г/см3 n, % Rc сух Rc вод Rр сух Rр вод Vр сух Vр вод С φ µ E щуровская 2,22 19 53 40 5 3 3,7 3,9 6 57 0,20 29 улитинская 2,33 15 51 40 7 4 3,9 4,1 8 51 0,28 28 васькинская 2,02 27 35 21 4 2 3,9 3,9 5 52 0,25 29 смедвинская 2,42 14 90 63 8 3 4,5 4,3 10 57 0,27 42 Плотность меняется от 1,82 г/см3 до 2,66 г/см3 Прочность – от 16 до 125 МПа 2) Более детальное изучение свойств показало, что большое влияние на значения показателей свойств грунтов оказывают состав и структура пород. По составу изученные породы - доломиты и известняки, по морфологии - зернистые и органогенные разности. Среди зернистых встречаются тонкозернистые (0,1-0,5) и микрозернистые (менее 0, 1 мм), органогенных – к/о с т/з массой заполнителя кальцита и неравномернозернистой массой заполнителя доломита, а также органогенные оолитовые с наличием крустификационных оболочек и без них. 1. Пористость меняется в широких пределах - от 4 до 35%, в целом у доломитов она выше. На значения пористости в большей степени влияют структурные особенности пород. У доломитов минимальные значения обусловлены кавернозностью и присутствием орг. остатков. У микрозернистых пористость ниже за счет меньшего размера зерен и более плотным их расположением. Как было сказано, максимальной пористостью среди изученных пород обладают органогенные известяки оолитовой структуры, среди которых максимальные значения пористости наблюдаются у известняков, в которых поры являются вторичными,образованными при выщелачивании органических остатков, (обр. 10 и обр. 11), минимальные – у известняков с крустификационной корочкой (обр. 10 и обр. 8). Крупнообломочные известняки в связи с наличием тонкозернистого заполнителя обладают меньшей пористостью. Максимальной пористостью обладают органогенные оолитовые и кавернозные известняки и доломиты, пористость которых превышает пористость плотных микрозернистых известняков и доломитов в 6 раз (обр. 10- и обр. 16). 2. Величина водопоглощения зависит от открытой пористости и меняется от 1 до 27%. В целом она выше у доломитов. Величина водопоглощения увеличивается с увеличением открытой пористости, что проиллюстрировано на графике (). Водопоглощение высокопористых, кавернозного пород превышает водопоглощение массивных, плотных известняков и доломитов в 4 и более раза. Отдельно стоит рассмотреть оолитовые известняки. Несмотря на то, что пористость известняка, в котором поры являются вторичными,образованными при выщелачивании органических остатков выше, чем у известняка с крустификационной корочкой, он обладает меньшим водопоглощением за счет того, что все поры изолированы. 3. Пористость, а также кавернозность пород влияют на важнейший показатель физико-меанических свойств – прочность. Из графика … видно, что прочность уменьшается с увеличением пористости, а прочность доломита выше прочности известняка. Это обусловлено большей прочностью зерен доломита, а также влиянием различных факторов: пористости, типа цемента. //Прочность на одноосное сжатие доломита в сухом состоянии меняется от 19 до 152 МПа, в водонасыщенном – от 7 до 125 МПа. Прочность на одноосное сжатие известняка меняется от 16 до 77 МПа - в сухом и от 5 до 61 - в водонасыщенном состоянии// Максимальной прочностью среди изученных пород обладает тонкозернистый доломит, что связано, кроме малой пористости, с его окремнением (по визуальному описанию). Прочность зернистого известняка выше прочности органогенного, что связано с высокой пористостью последнего. //(20-77 МПа), чем органогенного (16-71 МПа). Максимальные значения в ряду зернистых известняков имеет более древний микрозернистый известняк с перекристаллизованными остатками детритового материала (обр. 13). При водонасыщении прочность снижается в несколько раз снижается (от 1.5 до 4 раз). Прочность на разрыв в несколько десятков раз ниже, // 3 до 13 МПа//, что связано с тем, что при растяжении за счет разрыва структурных связей развиваются большие необратимые деформации, при сжатии же часть структурных связей деформируется, но не разрушается. 4 График…отражает зависимость скорости продольных волн от пористости. Из него видно, что с увеличением пористости скорость падает. // Скорость распространения продольных волн в сухих доломитах меняется от 2,7 до 5,2 км/с, в водонасыщенных - от 2,2 до 5,2 км/с, сухих известняках – от 3,1 до 4,9 км/с, водонасыщенных – 3,6 до 4,7 км/с.// В водонасыщенных образцах упругие волны в целом распространяются быстрее, чем в сухих. Однако, как видно из рис. 5 в породах смедвинской подсвиты скорость выше в сухих породах. Вероятно, это связно с присутствием в этих породах глинистого вещества. Особенно большая разница между скоростями в обр. 15-98,5 м. На наличие в этой породе глинистых минералов указывает и низкое значенияе коэффициента размягчаемости, и данные визуального и рентгеноструктурного анализов (содержание 5% иллита). 5 Величина сцепления, а также угла внутреннего трения зависит от структуры породы и обусловлена формой слагающих породу зерен и органических остатков. Угол внутреннего трения и сцепление у доломита в целом выше соответственно почти в 1,5 и 2,5 раза. Связи, слагающих известняк и доломиты зерен и обломков, характеризуют сцепление грунта и угол внутреннего трения. Эти показатели главным образом зависят от структуры – размера и формы зерен или органических остатков. График? //Сцепление в изученных породахизменяется от 4 до 10 МПа.// У доломита сцепление в целом выше, что обусловлено ромбоэдрической формой его зерен. Однако, можно наблюдать максимальное сцепление (15 МПа) у микрозернистого известняка, состоящего из полностью перекристаллизованных органические остатки (обр. 13). Возможно, это обусловлено тем, что при перекристаллизации кальцитовый материал повторяет весьма неправильную форму органических остатков, что увеличивает сцепление.