В работе исследуется потенциал использования химических свай на основе гидравлических вяжущих веществ (портландцемента, негашеной извести в порошковой и комовой формах, а также смеси хлористого кальция и порошковой негашеной извести) для стабилизации водонасыщенных глинистых грунтов на примере покровных суглинков Московской области. Исследования подтвердили эффективность, простоту исполнения и экономичность данного метода. В гранулометрическом составе суглинков, находящихся в межсвайном пространстве, отмечается уменьшение содержания глинистых частиц, при этом в микроагрегатном составе наблюдается повышенная агрегированность за счет формирования новообразований — низкоосновных гидросиликатов типа тоберморита. Это подтверждается данными рентгеноструктурного анализа: на дифрактограммах суглинков, подвергшихся обработке, зафиксированы отражения, характерные для низкоосновных гидратов силикатов и алюминатов кальция. Среди новообразований отмечены: 2CaO·4SiO2·3H2O (Z-фаза Ассарссона), 5CaO·6SiO2·5H2O (тоберморит), 5CaO·2SiO2·H2O (кальциевый хондродит), CaO·Al2O3·10H2O (десятиводный однокальциевый гидроалюминат), 2CaO·SiO2·H2O (α-гидрат двухкальциевого силиката) и другие минералы. Количество и видовой состав новообразований зависят от состава гидравлических вяжущих, используемых для создания химических свай, от особенностей взаимодействий и положения грунта в межсвайном пространстве. Образование тоберморита оказывает существенное влияние на физико-механические свойства грунта, увеличивая сцепление ñ на 61%, угол внутреннего трения φ — на 59% и показатель динамического зондирования Pd — на 37–50% на 28-ые сутки. Штамповые испытания, проведенные через год после взаимодействия грунта с химическими сваями, подготовленными с применением известкового состава, показали увеличение модуля деформации Å более чем в три раза и подтвердили долгосрочный эффект укрепления грунтов.

1. Абелев М.Ю., 1973. Слабые водоносыщенные глинистые грунты как основания сооружений. Стройиздат, Москва, с. 161–167, с. 273–277.
2. Аринушкина Е.В., 1970. Руководство по химическому анализу почв, 2-е изд., перераб. и доп. Изд-во МГУ, Москва.
3. Астреева О.М., 1960. Изучение процессов гидратации цементов. Высшая школа, Москва.
4. Бабушкин В.И., Матвеев Г.М., Мчедлов-Петросян О.П., 1965. Термодинамика силикатов, 2-е изд., перераб. и доп. Госстройиздат, Москва.
5. Безрук В.М., 1954. Теоретические основы укрепления грунтов цементами. Дис. … докт. геол.-мин. наук, Московский ордена Ленина государственный университет им. М.В. Ломоносова, Москва.
6. Белов К.В., Лисенков А.Б., Черепанский М.М., 2019. Методика проведения работ по оценке влияния полигона и автодорог на состояние окружающей среды (почвы, растительность, подземные и поверхностные воды). Изд-во Российского государственного геологоразведочного университета имени Серго Орджоникидзе, Москва.
7. Белов Н.В., 1961. Кристаллохимия силикатов с крупными катионами. Изд-во АН СССР, Москва.
8. Борисова Е.Г., 1953. Теоретические основы цементации грунтов известью. В сб. статей под ред. проф. Н.В. Орнатского, Вопросы технической мелиорации грунтов, Книга 3. Изд-во Московского университета, Москва, с. 102–144.
9. Вернигорова В.Н., 1999. Физико-химические основы образования модифицированных гидросиликатов кальция для композиционных материалов. Дис. … докт. хим. наук, Пензенская государственная архитектурно-строительная академия, Пенза.
10. Воронкевич С.Д., 2005. Основы технической мелиорации грунтов. Научный мир, Москва.
11. Гончарова Л.В., 1961. Исследование влияния химико-минералогического состава грунтов на их цементацию. Дис. … канд. геол.-мин. наук, Московский ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени государственный университет им. М.В. Ломоносова, Москва.
12. Гончарова М.А., Коста А.А., 2019. Строительные материалы. Минеральные вяжущие вещества. Изд-во Липецкого государственного технического университета, Липецк.
13. Горшков В.С., Тимашев В.В., Савельев В.Г., 1981. Методы физико-химического анализа вяжущих веществ. Высшая школа, Москва.
14. Гриценко В.А., Шестаков В.Н., 2008. Оперативный контроль плотности и прочности грунтов земляных сооружений зондированием. Изд-во Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии, Омск.
15. Измухамбетов Б.С., Агзамов Ф.А., Умралиев Б.Т., 2007. Применение дезинтеграторной технологии при получении порошкообразных материалов для строительства скважин. Недра, Санкт-Петербург.
16. Кочиева М.Г., 2020. «У строения Санкт Питербурхской фортификации и у других дел»: трудовое лето Доменико Трезини. URL: https://www.goldtrezzini.ru/trezzini-1721 (дата обращения: 15.09.2024).
17. Куатбаев К.К., 1981. Силикатные бетоны из побочных продуктов промышленности. Стройиздат, Москва.
18. Кузьмин П.Г., 1958. Применение извести для закрепления и уплотнения слабых грунтов. Тезисы докладов на Совещании по закреплению грунтов в г. Рига, Рига, 1958, с. 58–74.
19. Кулешов М.Н., 1980. Использование извести и гипса для химической мелиорации и удобрение кислых почв. Изд-во Харьковского сельскохозяйственного института имени В.В. Докучаева, Харьков.
20. Макаров А.В., Гатыжский И.А., 2019. Аппиева дорога — дорога на века. Инновационная наука, № 1, с. 49–51.
21. Мымрин В.А., 1976. Исследование процессов структурообразования при укреплении глинистых грунтов активной золой горючих сланцев. Дис. … канд. геол.-мин. наук, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Москва.
22. Носов К.С., 2009. Строительные растворы русских крепостей XVI–XVII вв. Российская археология, № 1, с. 152–161.
23. Прянишников Д.Н., 1965. Агрохимия. Том I. Колос, Москва.
24. Трофимов В.Т., Королев В.А., Вознесенский Е.А., Голодковская Г.А., Васильчук Ю.К., Зиангиров Р.С., 2005. Грунтоведение, под ред. В.Т. Трофимова, 6-е изд., перераб. и доп. Изд-во МГУ, Москва.
25. Трофимов В.Т., Королев В.А. (ред.), 2017. Лабораторные работы по грунтоведению, 3-е изд., перераб. и доп. КДУ, Университетская книга, Москва.
26. Шмитько Е.И., Крылова А.В., Шаталова В.В., 2006. Химия цемента и вяжущих веществ. Проспект науки, Санкт-Петербург.
27. Eden W.A., Draper M.P.G., Grimes W.F., Williams A., 1960. Survey of London. Vol. 28. Brooke House, Hackney. Publishing house of the London County Council, London, UK, pp. 10–19.
28. Shepard D., 1968. A two dimensional interpolation function for irregularly-spaced data. Proceedings of the 23rd ACM National Conference, New-York, NY, USA, 1968, pp. 517–524.
29. Sheppard F.H.W. (ed.), 1975. Survey of London. Vol. 38. South Kensington Museums Area. Publishing house of the London County Council, London, UK.
30. Wu Y., Wang X., Kim S., Dong B., Liu Y., 2023. Application of quicklime-limestone powder-WSS soil stabilizer in road regeneration of drilling waste mud. Journal of Engineering Geology, Vol. 31, No. 2, pp. 409–420, https://doi.org/10.13544/j.cnki.jeg.2021-0688.
31. Xiao G., Wang Y., Liu X., Hu S., Wang J., 2024. Effect of silica micropowder-quicklime on strength properties and microstructure of expansive soils. Water Resources and Hydropower Engineering, Vol. 55, No. 11, pp. 154–164, https://doi.org/10.13928/j.cnki.wrahe.2024.11.013.
32. Zhang J.-R., Xing C., 2002. Stabilization of expansive soil by lime and fly ash. Journal of Wuhan University of Technology-Materials Science Edition, Vol. 17, No. 4, pp. 73–77, https://doi.org/10.1007/BF02838423.
33. Официальный сайт Тауэрского моста, 2020. History of Tower Bridge. URL: https://www.towerbridge.org.uk/discover/history (дата обращения: 15.09.2024).

ГРАВИС М.В.*
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия, mv.gravis@gmail.com
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
НЕМЦЕВ Г.Д.
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия, nemtsevgd@my.msu.ru

The paper explores the potential of using chemical piles based on hydraulic binders (Portland cement, powdered and lump quicklime, and a mixture of calcium chloride with powdered quicklime) for the stabilization of water-saturated clayey soils, using the mantle loams of the Moscow Region as a case study. The research confirmed the efficiency, ease of implementation, and cost-effectiveness of this method. Grain size distribution analysis of the inter-pile loam shows decreases in clayey particle content, while the microaggregate composition reveals increased aggregation due to the formation of the new mineral phases-low-base calcium silicate hydrates such as tobermorite. This is further supported by X-ray diffraction data: the diffractograms of the treated loams exhibit reflections characteristic of low-base calcium silicate and aluminate hydrates. The identified new formations include: 2CaO·4SiO2·3H2O (Assarsson’s Z-phase), 5CaO·6SiO2·5H2O (tobermorite), 5CaO·2SiO2·H2O (calcium chondrodite), CaO·Al2O3·10H2O (monocalcium aluminate decahydrate), 2CaO·SiO2·H2O (α-dicalcium silicate hydrate), and other minerals. The quantity and species composition of these formations depend on the hydraulic binder type, the specifics of chemical interactions, and the soil’s position within the inter-pile space. The formation of tobermorite significantly improves the physical and mechanical properties of the soil, increasing cohesion c by 61%, the angle of internal friction φ by 59%, and the dynamic penetration index Pd by 37–50% by the 28th day. Plate load tests conducted one year after the interaction between the soil and the lime-based piles showed a more than three-fold increase in the deformation modulus Å, confirming the long-term efficiency of the soil stabilization method.

1. Abelev M.Yu., 1973. Weak water-saturated clay soils as foundations of structures. Stroyizdat, Moscow, pp. 161–167, pp. 273–277. (in Russian)
2. Arinushkina E.V., 1970. Guide to chemical analysis of soils, 2th edition, revised and supplemented. Publishing house of the Moscow State University, Moscow. (in Russian)
3. Astreeva O.M., 1960. Study of cement hydration processes. Vysshaya shkola, Moscow. (in Russian)
4. Babushkin V.I., Matveev G.M., Mchedlov-Petrosyan O.P., 1965. Thermodynamics of silicates, 2th edition, revised and supplemented. Gosstroyizdat, Moscow. (in Russian)
5. Bezruk V.M., 1954. Theoretical foundations of soil stabilization with cements. DSc Thesis, Lomonosov Moscow State University, Moscow. (in Russian)
6. Belov K.V., Lisenkov A.B., Cherepansky M.M., 2019. Methodology for carrying out work to assess the impact of the landfill and roads on the state of the environment (soils, vegetation, groundwater and surface water). Publishing house of the Sergo Ordzhonikidze Russian State University for Geological Prospecting, Moscow. (in Russian)
7. Belov N.V., 1961. Crystal chemistry of silicates with large cations. Publishing house of the USSR Academy of Sciences, Moscow. (in Russian)
8. Borisova E.G., 1953. Theoretical foundations of soil cementation with lime. In collection of papers Professor N.V. Ornatsky (ed.), Issues of technical soil reclamation, Book 3. Publishing house of the Moscow State University, Moscow, pp. 102–144. (in Russian)
9. Vernigorova V.N., 1999. Physicochemical principles of formation of modified calcium hydrosilicates for composite materials. DSc Thesis, Penza State Academy of Architecture and Civil Engineering, Penza. (in Russian)
10. Voronkevich S.D., 2005. Fundamentals of technical soil improvement. Nauchnyy mir, Moscow. (in Russian)
11. Goncharova L.V., 1961. Study of the influence of chemical and mineralogical composition of soils on their cementation. PhD Thesis, Lomonosov Moscow State University, Moscow. (in Russian)
12. Goncharova M.A., Costa A.A., 2019. Construction materials. Mineral binders. Publishing house of Lipetsk State Technical University, Lipetsk. (in Russian)
13. Gorshkov V.S., Timashev V.V., Savelyev V.G., 1981. Methods of physicochemical analysis of binders. Vysshaya shkola, Moscow. (in Russian)
14. Gritsenko V.A., Shestakov V.N., 2008. Operational control of the density and strength of soils of earth structures by probing. Publishing house of the Siberian State Automobile and Highway Academy, Omsk. (in Russian)
15. Izmukhambetov B.S., Agzamov F.A., Umraliev B.T., 2007. Application of disintegrator technology in the production of powdered materials for well construction. Nedra, Saint Petersburg. (in Russian)
16. Kochieva M.G., 2020. “At the construction of the Saint Petersburg fortification and other matters”: Domenico Trezzini’s summer of work. URL: https://www.goldtrezzini.ru/trezzini-1721 (accessed: 15 September 2024). (in Russian)
17. Kuatbaev K.K., 1981. Silicate concretes from industrial by-products. Stroyizdat, Moscow. (in Russian)
18. Kuzmin P.G., 1958. Use of lime for stabilization and compaction of weak soils. Abstracts of the papers presented at the soil stabilization Conference in Riga, Riga, 1958, pp. 58–74. (in Russian)
19. Kuleshov M.N., 1980. Use of lime and gypsum for chemical melioration and fertilization of acidic soils. Publishing house of the Dokuchaev Kharkov Agricultural Institute, Kharkov. (in Russian)
20. Makarov A.V., Gatyzhsky I.A., 2019. The Appian Way — a road for centuries. Innovatsionnaya Nauka, No. 1, pp. 49–51. (in Russian)
21. Mymrin V.A., 1976. Study of structure formation processes during strengthening of clay soils with active ash from oil shale. PhD Thesis, Lomonosov Moscow State University, Moscow. (in Russian)
22. Nosov K.S., 2009. Construction mortars of Russian fortresses of the 16th–17th centuries. Russian Archaeology, No. 1, pp. 152–161. (in Russian)
23. Pryanishnikov D.N., 1965. Agrochemistry. Vol. I. Kolos, Moscow. (in Russian)
24. Trofimov V.T., Korolev V.A., Voznesensky E.A., Golodkovskaya G.A., Vasilchuk Yu.K., Ziangirov R.S., 2005. Soil science, in V.T. Trofimov (ed.), 6th edition, revised and supplemented. Publishing house of the Moscow State University, Moscow. (in Russian)
25. Trofimov V.T., Korolev V.A. (eds), 2017. Laboratory work on soil science, 3rd edition, revised and supplemented. KDU, Universitetskaya kniga, Moscow. (in Russian)
26. Shmitko E.I., Krylova A.V., Shatalova V.V., 2006. Chemistry of cement and binders. Prospekt nauki, Saint Petersburg. (in Russian)
27. Eden W.A., Draper M.P.G., Grimes W.F., Williams A., 1960. Survey of London. Vol. 28. Brooke House, Hackney. Publishing house of the London County Council, London, UK, pp. 10–19.
28. Shepard D., 1968. A two dimensional interpolation function for irregularly-spaced data. Proceedings of the 23rd ACM National Conference, New-York, NY, USA, 1968, pp. 517–524.
29. Sheppard F.H.W. (ed.), 1975. Survey of London. Vol. 38. South Kensington Museums Area. Publishing house of the London County Council, London, UK.
30. Wu Y., Wang X., Kim S., Dong B., Liu Y., 2023. Application of quicklime-limestone powder-WSS soil stabilizer in road regeneration of drilling waste mud. Journal of Engineering Geology, Vol. 31, No. 2, pp. 409–420, https://doi.org/10.13544/j.cnki.jeg.2021-0688.
31. Xiao G., Wang Y., Liu X., Hu S., Wang J., 2024. Effect of silica micropowder-quicklime on strength properties and microstructure of expansive soils. Water Resources and Hydropower Engineering, Vol. 55, No. 11, pp. 154–164, https://doi.org/10.13928/j.cnki.wrahe.2024.11.013.
32. Zhang J.-R., Xing C., 2002. Stabilization of expansive soil by lime and fly ash. Journal of Wuhan University of Technology-Materials Science Edition, Vol. 17, No. 4, pp. 73–77, https://doi.org/10.1007/BF02838423.
33. The official site of the Tower Bridge, 2020. History of Tower Bridge. URL: https://www.towerbridge.org.uk/discover/history (accessed: 15 September 2024).

MARGARITA V. GRAVIS*
Lomonosov Moscow State University; Moscow, Russia; mv.gravis@gmail.com
Address: Bld. 1, Leninskie Gory, 119991, Moscow, Russia
EVGENIY N. SAMARIN
Lomonosov Moscow State University; Moscow, Russia; samarinen@mail.ru
GRIGORY D. NEMTSEV
Lomonosov Moscow State University; Moscow, Russia; nemtsevgd@my.msu.ru