WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |

Физико-механические свойства мёрзлых отложений, имеющих довольно широкое распространение среди плейстоценовых, а также современных (в прибрежной зоне Печорского моря) и доплейстоценовых (в прибрежных зонах размыва) грунтов Западноарктического шельфа России, изучены крайне мало. По данным Л.А.Жигарева [1997], морские и прибрежно-морские современные отложения, представленные «алевритом с большим количеством галечного материала», при температуре –3,6-4,0°С имеют удельное сцепление 0,41-0,58 МПа, угол внутреннего трения – 25-38°. При оттаивании морских донных осадков угол внутреннего трения меняется мало, а сцепление уменьшается примерно в 100 раз, до 4-6 кПа.

Современные донные грунты Характер изменчивости физико-механических свойств голоценовых осадков Западноарктического шельфа в условиях полярного литогенеза определяется, в основном современными батиметрической, циркумконтинентальной (в данном случае – удалением от суши) и в меньшей степени широтной зональностями осадконакопления, с некоторым влиянием ледового разноса (до 8-21% от общего объёма терригенного материала, по В.Н.Каменевой и Д.С.Яшину). Подошва отложений картируется по резкой смене вещественного состава и физических свойств.

Литологический состав морских отложений m(QIII4- QIV) в пределах БаренцевоКарского шельфа контролируется глубиной и интенсивностью придонных течений, геоморфологией дна и литологией подстилающих пород. На Новоземельском, Канинском и Северотиманском мелководье голоценовые морские осадки заметно огрубляются, в их основании появляются гравийно-галечные слои мощностью до 0,3 м. Крупнообломочные и песчаные грунты распространены вдоль побережий до изобат: на Баренцевоморском шельфе – 100-200 м, на Карскоморском шельфе – 20-50 м, в губах и заливах – 10-20 м; для районов Кольского шельфа характерны ракушечные илы незначительной мощности.

По мере увеличения глубины моря, примерно с изобаты – 250 м, фиксируется область современной аккумуляции глинистых (суглинистых) илов. Мощность этих илов, по данным профилографа, составляет 2-4 м, максимально до 6 м. Вскрытая грунтовыми трубками в ходе изысканий по трассе волоконно-оптической связи мощность составила 1,2 м. К северу от Кольско-Канинского мелководья осадки становятся всё более глинистыми и достигают мощности в несколько метров. По мере приближения к мелководью, прилегающему к Новой Земле, с уменьшением глубин моря начинают изменяться поверхностные осадки. Область замедленного накопления современных глинистых илов сменяется на область практически нулевой седиментации.

_ © Нефтегазовое дело, 2005 http://www.ogbus.ru На Печорском мелководье голоцен представлен песчаными и песчано-супесчаными отложениями мощностью 3-5 м. В районе острова Колгуев мошность достигает 10 и более метров, а разрез приобретает чёткое двухслойное строение: нижняя часть представлена регрессивными мелкозернистыми (до пылеватых) песками, верхняя – тёмно-серыми суглинистыми илами. Мощность песков 1-1- м, илов – от 0.2-0.5 до 1-2 м и более. В центральной части Печорского моря, прилегающей к Варандейской и Приразломной площадям, выявлено двухслойное строение современной грунтовой толщи [Левитан и др., 1999]. Сверху, до глубины свыше 3 м, залегают разнозернистые пески, утончающиеся вверх по разрезу. Далее после резкой (отчётливой) границы развит «переходный слой», представленный хаотичным чередованием бесформенных линз песка и чёрных глинистых илов. В нижней части голоценового разреза залегают глинистые илы чёрного и серого (сверху вниз) цветов, с развитием грубообломочного материала (продукты ледового разноса). Чёрные малоплотные и малопрочные илы, по всей видимости, можно отнести к суглинистым и даже супесчаным, тогда как серые – существенно более глинистые.

На юге-западе Карского моря голоценовые осадки представлены преимущественно глинистыми и суглинистыми илами, с линзами и прослойками песка, редкими включениями грубообломочного материала, в верхней части разрезов преобладают глинистые илы с корочками конкрециями гидроксидов железа. На мелководье морские отложения представлены песками; мощность осадков составляет 0.5-2 м.

В северо-западной части Карского моря широкое развитие имеют глинистые илы, мощность которых, по данным сейсмопрофилирования, не превышает 1-3 м. По данным пробоотбора, они представлены здесь нефелоидными суглинистыми и глинистыми илами, окрашенными в оливково-серые тона. Повсеместно в разрезе отмечаются стяжения гидротроилита, развивающегося в основном по остаткам ходов червей-илоедов, часто встречаются тонкостенные раковины и их детрит. На поверхности осадков встречаются единичные гравийные и щебнистые обломки, вероятно как результат ледового разноса;

приповерхностные осадки биотурбированы. Опробованная мощность илов здесь колеблется от 95 до 192 см.

Современные морские отложения (QIII4- QIV) представлены, как правило, слабыми текучими грунтами с дальними коагуляционными связями (илами глинистыми и суглинистыми) и рыхлыми отложениями с преимущественно механическими связями (песками, супесями, крупнообломочными грунтами). На Западно-Арктическом шельфе России в рамках комплекса современных слабых и рыхлых покровных грунтов выделяются 6 инженерно-геологических мегагоризонтов:

Илы глинистые вязкотекучие и текучепластичные, локально переслаивающиеся с илами суглинистыми и супесями m(QIII4- QIV) Илы суглинистые вязкотекучие и текучепластичные, часто с прослоями супесей m(QIII4- QIV) Пески мелкие и пылеватые, реже средней крупности, переслаивающиеся с супесями, с включениями редкого гравия и гальки m,am,gmQIV Илы глинистые и суглинистые вязкотекучие, часто с включениями песчаного материала amQIV Песчано-гравийные и песчано-галечные отложения с включением валунов edQIV Ракушечно-песчаные и ракушечно-илистые отложения mbQIV Илы глинистые морского (ледово-морского) происхождения, обычно – зеленоватосерого или серого цвета. Могут содержать рассеянный раковинный детрит и грубообломочный материал, чаще всего гравийный, реже – мелко-галечный, представленный неокатанными и слабоокатанными обломками серых и чёрных глин, _ © Нефтегазовое дело, 2005 http://www.ogbus.ru серых песчаников, зелёных кварцево-глауконитовых алевропесчаников. Слоистость может быть нечётко выражена тёмными проявлениями органического вещества с гидротроиллитом. На большей части шельфа распространены илы с преобладанием глинистой фракции, на Северо-Мурманской и Лопарской площадях наблюдается существенное (примерно в 2 раза) увеличение содержания крупнопылеватой фракции, что позволяет отнести такие илы к пылеватым. Для илов Гусиноземельской площади характерно существенное (до 47%) увеличение содержания песчаной фракции.

Имея широкое распространение на Западно-Арктическом шельфе, глинистые илы характеризуются значительным разнообразием физико-механических свойств. Так, влажность илов может изменяться от 29 до 211%, плотность – от 1,21 до 1,99 г/см3, удельное сцепление – от 1 до 11 кПа. Анализируя изменчивость физико-механических свойств по площадям, можно отметить несколько повышенную среднюю плотность (относительно средней по шельфу, равной 1,56 г/см3, по результатам 1401 определения) глинистых илов на некоторых положительных структурах 1,65 г/см3 - на ЗападноКольской седловине и Куренцовской структурной террасе, 1,59 г/см3 - на ПечороКолвинском мегавале, 1,69 г/см3 - на Приямальской равнине, 1,75 г/см3 - на Русановской структурной террасе и Ленинградско-Обручевской возвышенности. Уверенно фиксируются меньшие значения плотности у илов, заполняющих отрицательные морфоструктуры рельефа. Так, например, в Южно-Новоземельском жёлобе среднее значение плотности составляет 1,41 г/см3. Отмечаются абсолютно одинаковые (с точностью до 0,01 г/см3) средние значения плотности глинистых илов Баренцева и Карского бассейнов – 1,56 г/см3.

Более низкие значения влажности илов (относительно средней по шельфу, равной 75% по результатам 1542 определений) характерны для Мурманской возвышенности (среднее значение 67%), Западно-Кольской седловины (53%), Южно-Карской синеклизы (46%).

Повышенная влажность присуща илам Южно-Новоземельского жёлоба (103%), Центральной впадины (78%), Мангазейского плато (95%). Среднее значение удельного сцепления по всему шельфу составило 5 кПа (по результатам 241 определения), угла внутреннего трения - 3° (90 определений). Таким образом, практически все глинистые илы Западно-Арктического шельфа можно отнести к вязкотекучим-текучепластичным грунтам (по прочности). Исключение может составить лишь обычно не изучаемый поверхностный полужидкий слой, имеющий мощность, не превышающую первые сантиметры. Его следует отнести к жидкотекучим грунтам (сопротивление вращательному срезу – менее кПа).

На закономерностях изменчивости состава и физико-механических свойств илов (в наибольшей степени – прочностных свойств) наиболее определённо сказывается батиметрическая зональность осадконакопления, выражающаяся в снижении прочности от 4,5 до 1 кПа на глубинах моря 100-300 м с градиентом 1,7 кПа/100 м [Козлов, Неизвестнов, 2003]. Особенности батиметрической изменчивости физико-механических свойств илов, вероятно, связаны с плотностью и размерами слагающих их агрегатов и микроагрегатов (по аналогии с илами абиссали [Козлов, 1989]).

С увеличением глубины поддонного залегания начинает проявляться, в большей или меньшей степени, вертикальная изменчивость физико-механических свойств илов:

влажность, как правило, уменьшается, а плотность – увеличивается (часто одновременно с увеличением прочности). Однако известны случаи, когда вертикальная зональность очень слабо выражена или практически отсутствует. Так, например, на Мангазейской площади Карского моря, по результатам испытаний донных осадков через 5 см по грунтовым колонкам длиной 20-95 см (336 определений), зависимость плотности и прочности _ © Нефтегазовое дело, 2005 http://www.ogbus.ru грунтов от их поддонной глубины чётко не прослеживается [Bryant, Slowey, 1994].

Значения плотности 1,37-1,79 г/см характерны как для поддонных глубин 0-0,2 м, так и для интервала 0,4-1,0 м. Грунты с прочностью на сдвиг 1,6-10,0 кПа залегают как на поверхности, так и в интервале 0,5-1,5 м. Как исключение, в подошве слоя обнаруживаются грунты с прочностью свыше 20 кПа, которые, возможно, имеют доголоценовый возраст.

На периферии континентальной окраины, недалеко от острова Медвежий, наислабейшие осадки с прочностью на сдвиг менее 2 кПа залегают на глубине 0,5 м, ниже их прочность закономерно увеличивается с градиентом примерно 3,5 кПа/м [Кондратенко, Козлов, 1996] Илы суглинистые обычно имеют коричневато- или зеленовато-серый цвет, редко – тёмно-серый за счёт включения органического вещества. Как правило, в суглинистых илах песчаная фракция существенно преобладает над пылеватой и глинистой, составляя 46-61%, кроме площадей, принадлежащих или близких к Южно-Баренцевской синеклизе - Северо-Кильдинской, Арктической, Штокмановской.

Суглинистые илы значительно отличаются от илов глинистых по своим физическим свойствам: им присуща существенно (более чем в 1,5 раза) меньшая влажность, от 29 до 99% при среднем значении по шельфу - 46% (по результатам 285 определений);

значительно большая плотность, от 1,44 до 2,08 г/см, при среднем значении 1,76 г/см (по результатам 178 определений). Межзональные различия физических свойств незначительны. Прочность суглинистых илов практически не отличается от прочности глинистых илов, составляя 3-12 кПа при среднем значении 5 кПа (по результатам определений).

Для предварительной оценки поведения инженерного сооружения на океанском дне, сложенном слабыми осадками, в интервале нормальных нагрузок, можно использовать начальную критическую нагрузку Р1 (по Н.П.Пузыревскому), а при быстром нагружении – даже 0,75 Р1 [Куринный, Козлов, 1996, 2003]. Несущую способность слабых грунтов Баренцево-Карского шельфа, представленных глинистыми и суглинистыми илами, таким образом можно предварительно оценить в диапазоне 4-37 кПа.

Отдельно в южной части Мангазейской площади изучены глинистые и суглинистые илы алювиально-морского происхождения, обладающие несколько повышенной влажностью (50-192%, при среднем значении 92%, по результатам 84 определений), пониженной плотностью (1,30-1,71 г/см, по результатам 84 определений). Значения прочности данных илов (2-10 кПа) практически не отличаются от значений у илов морского происхождения.

Пески пылеватые и мелкие широко распространены на Западноарктическом шельфе, представлены в основном однородными, хорошо сортированными отложениями светло- и тёмно-серого цвета, включающими растительный детрит, линзовидные прослойки торфа, редко – гальку и крупный гравий. Гранулометрический состав мелких песков (содержание частиц >0,1 мм – больше 75%) характеризуется песчаной фракцией, составляющей в среднем по Западноарктическому шельфу 82-99%. При этом на Варандейской и Песчаноозёрской площадях количество песчаных зёрен достигает 98-99%.

Пески имеют широкий диапазон значений плотности: от 1,67 до 2,26 г/см, при среднем генеральном значении 1,96 г/см (по результатам 195 определений). Несколько заниженная величина среднего генерального значения плотности объясняется присутствием на некоторых морфоструктурах песков с повышенным содержанием раковинных обломков. Например, минимальные значения плотности песков могут достигать значений: на Мурманской возвышенности – 1,80 г/см, на Северо-Печорской _ © Нефтегазовое дело, 2005 http://www.ogbus.ru возвышенности – 1,72 г/см, в Восточно-Колгуевском прогибе (Печорская синеклиза) – 1,67 г/см, влажность песков изменяется от 19 до 48% (максимальные значения – на Северо-Печорской возвышенности), при среднем генеральном значении 25% (по результатам 195 определений). Прочность песков определяется значениями угла внутреннего трения от 23° до 36° при среднем генеральном значении 29° (по результатам 16 определений); удельным сцеплением, иногда достигающим 9-11 кПа (на Печорской синеклизе), но в среднем составляющим 4 кПа.

Ракушняковые пески, содержащие иногда до 90-95% раковинного материала, имеют меньшую плотность, 1,42-2,01 г/см, при среднем генеральном значении 1,84 г/см (таблица 2.24), несколько повышенную пористость (в среднем 0,80, по результатам определения). Прочность ракушняковых песков почти не отличается: угол внутреннего трения составляет 10-42° при среднем значении 28° (по результатам 31 определения).

Супеси обычно имеют серый, тёмно-серый, реже – зеленоватый цвет; встречаются редкие включения гравия и гальки. Содержание в супесях песчаной фракции изменяется от 69 до 82%, с некоторым преобладанием мелкозернистых частиц над тонкозернистыми.

Пылеватая факция составляет 9-23%, количество глинистой составляющей меняется от до 11%.

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.