Геомаркетинг » ВЛИЯНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ ПЛЕНОК НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТОВ КРЕМНЕЗЕМИСТО-ЭПОКСИДНЫМ ВЯЖУЩИМ

DOI: https://doi.org/10.25296/1993-5056-2024-19-3-52-68

ПРИОБРЕСТИ ПОЛНУЮ ВЕРСИЮ за 250 руб.

“Инженерная геология”, Том XIX, № 3/2024

ВЛИЯНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ ПЛЕНОК НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТОВ КРЕМНЕЗЕМИСТО-ЭПОКСИДНЫМ ВЯЖУЩИМ

Летуновская С.С., Самарин Е.Н., Пензев А.П., Чернов М.С.

Летуновская С.С., Самарин Е.Н., Пензев А.П., Чернов М.С., 2024. Влияние поверхностных пленок на эффективность закрепления грунтов кремнеземисто-эпоксидным вяжущим. Инженерная геология, Том ХIХ, № 3, с. 52–68, https://doi.org/10.25296/1993-5056- 2024-19-3-52-68.

Исследовано влияние поверхностных пленок, покрывающих песчаные зерна, на эффективность закрепления грунтов раствором
алифатической эпоксидной смолы и коллоидного кремнезема. Авторами использовались природные пески с железистыми и
карбонатными поверхностными образованиями, а также модельные образцы с искусственно нанесенными пленками глинистого, карбонатного, силикатного, железистого и органического состава. Было установлено, что характер физико-химического взаимодействия между пленочным веществом и инъекционным раствором существенно влияет на процесс закрепления грунтов через изменение краевых углов смачивания, капиллярных свойств, адгезионных и сорбционных характеристик. Показано, что поверхностные пленки оказывают двойственный эффект. Природные поверхностные образования, представленные хорошо окристаллизованными минеральными разностями, влияют на процесс закрепления грунтов за счет адгезионного взаимодействия. Прочность на одноосное сжатие образцов с карбонатными пленками варьирует от 0,9 до 1,2 МПа, с железистыми — от 1,3 до 1,6 МПа. Слабоокристаллизованные поверхностные образования, смоделированные путем нанесения искусственных пленок, могут приводить как к повышению, так и к снижению прочностных характеристик закрепленных грунтов (полученные значения прочности на одноосное сжатие варьируют от 0,4 до 1,8 МПа). Этот эффект зависит от состава и количества пленочного материала и связан с частичным удалением вещества с поверхности песчаных частиц. При сравнении результатов, полученных для образцов с природными и искусственно нанесенными пленками одинакового состава, было выявлено, что значения близки между собой. Это свидетельствует о том, что приведенная методика нанесения поверхностных пленок адекватно описывает процессы, протекающие на границе раздела фаз.

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., 1981. Техническая мелиорация пород. Изд-во МГУ, Москва.
3. Воронкевич С.Д., 2005. Основы технической мелиорации грунтов. Научный мир, Москва.
4. Воронкевич С.Д., Евдокимова Л.А., 1974. Газовая силикатизация песчаных пород. Изд-во МГУ, Москва.
5. Голоднов В.М., 1977. Влияние процесса сорбции на инъекционное закрепление песчаных пород силикатными растворами. Дис. … канд. геол.-мин. наук, МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва.
6. Евдокимова Л.А., 1968. К вопросу поверхностного взаимодействия песчаных грунтов при цементации и силикатизации. Материалы к VI Всесоюзному совещанию по закреплению и уплотнению грунтов, Москва, 1968, с. 371–374.
7. Ларионова Н.А., 2016. Влияние поверхностных пленок на песчаных грунтах при их укреплении органическими и неорганическими вяжущими. Проблемы технической мелиорации грунтов оснований зданий и сооружений, Материалы Всероссийской научно-практической конференции, Уфа, 2016, с. 87–92.
8. Ларионова Н.А., 2021. Поверхностные пленки на песчаных зернах, их состав и условия образования. Инженерная геология, Том ХVI, № 4, с. 6–17, https://doi.org/10.25296/1993-5056-2021-16-4-6-17.
9. Ларионова Н.А., 2022. Влияние поверхностных пленок на эффективность укрепления песчаных грунтов неорганическими вяжущими. Инженерная геология, Том XVII, № 1, с. 20–32, https://doi.org/10.25296/1993-5056-2022-17-1-20-32.
10. Лебедев Г.А., Самарин Е.Н., Пензев А.П., Летуновская С.С., 2024. Влияние поверхностных пленок на капиллярное поднятие в песках. Молодые — наукам о Земле, Материалы XI Международной научной конференции, Том 4, Москва, 2024, с. 53–56.
11. Летуновская С.С., Пензев А.П., 2024. Влияние поверхностных пленок на эффективность закрепления песков модифицированным раствором алифатической эпоксидной смолы. Ломоносов-2024, Материалы Международного форума, секция инженерной геологии. URL: https://lomonosovmsu.ru/archive/Lomonosov_2024/data/32215/166306_uid681537_report.pdf (дата обращения: 12.08.2024).
12. Летуновская С.С., Самарин Е.Н., Пензев А.П., Лебедев Г.А., 2024. Влияние глинистых примесей на прочность песчаных грунтов, закрепленных модифицированным раствором алифатической эпоксидной смолы. Молодые — наукам о Земле, Материалы XI Международной научной конференции, Том 4, Москва, 2024, с. 57–60.
13. Мулюков Э.И., 1978. Роль карбонатных и глинистых примесей при смолизации. Закрепление и уплотнение грунтов в строительстве, Тезисы докладов на IX Всесоюзном научно-техническом совещании, Москва, 1978, с. 174–178.
14. Огородникова Е.Н., 1970. Взаимодействие минералов и песков с карбамидной смолой в целях закрепления песчаных грунтов. Дис. … канд. геол.-мин. наук, МГУ им. М.В. Ломоносова, Москва.
15. Пензев А.П., Самарин Е.Н., 2022. Инъекционный раствор для закрепления пескосодержащего массива. Патент на изобретение № RU2785603C1 от 09.12.2022.
16. 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 XVIII, № 3, с. 52–65, https://doi.org/10.25296/1993-5056-2023-18-3-52-65.
17. Пензев А.П., Самарин Е.Н., Шеховцова А.В., Мирный А.Ю., Пензева Е.П., Летуновская С.С., 2023. Сравнение эффективности закрепления песчаных грунтов в полевых и лабораторных условиях растворами на основе алифатической эпоксидной смолы. Инженерная геология, Том XVIII, № 4, c. 50–62, https://doi.org/10.25296/1993-5056-2023-18-4-50-62.
18. Рахимбаев Ш.М., Толыпина Н.М., Карпачева Е.Н., 2014. Роль пленок, адсорбированных на поверхности кварцевого песка, в процессах пластификации бетонных смесей. Промышленное и гражданское строительство, № 8, с. 15–18.
19. Ржаницын Б.А., 1962. Закрепление песчаных грунтов синтетическими смолами. Материалы совещания по закреплению грунтов, Киев, 1962, c. 130–134.
20. Ржаницын Б.А., 1986. Химическое закрепление грунтов в строительстве. Стройиздат, Москва.
21. 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.
22. Соколович В.Е., Ибрагимов М.Н., Курденков Л.И., 1974. Химическое закрепление насыпных грунтов, содержащих органические вещества. Закрепление и уплотнение грунтов в строительстве, Материалы VIII Всесоюзного совещания, Киев, 1974, с. 215–218.
23. Трофимов В.Т., Королев В.А. (ред.), 2017. Лабораторные работы по грунтоведению, 3-е изд. КДУ, Университетская книга, Москва.
24. 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.
25. Цехомский А.М., Карстенс Д.И., 1982. Кварцевые пески, песчаники и кварциты. Недра, Ленинградское отделение, Ленинград.
26. Karol R.H., 2003. Chemical grouting and soil stabilization, 3rd edition, revised and expanded. CRC Press, New York, NY, USA, https://doi.org/10.1201/9780203911815.
27. Larrahondo J.M., Choo H., Burns S.E., 2011. Laboratory-prepared iron oxide coatings on sands: submicron-scale small-strain stiffness. Engineering Geology, Vol. 121, Issue 1–2, pp. 7–17, https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2011.04.009.

ЛЕТУНОВСКАЯ С.С.*
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия, Svetlana26122000@yandex.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
ПЕНЗЕВ А.П.
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия, Penzevap@my.msu.ru
ЧЕРНОВ М.С.
Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия, Miha.chernov@yandex.ru

Engineering Geology World, Vol. ХIХ, No. 3/2024

INFLUENCE OF SURFACE FILMS ON THE EFFECTIVENESS OF SOIL FIXATION WITH SILICA-EPOXY BINDER

Letunovskaya S.S., Samarin E.N., Penzev A.P., Chernov M.S.

Letunovskaya S.S., Samarin E.N., Penzev A.P., Chernov M.S., 2024. Influence of surface films on the effectiveness of soil fixation with silicaepoxy binder. Engineering Geology World, Vol. ХIХ, No. 3, pp. 52–68, https://doi.org/10.25296/1993-5056-2024-19-3-52-68.

The influence of surface films covering sand grains on the effectiveness of soil stabilization with a solution of aliphatic epoxy resin and
colloidal silica has been studied. The authors used natural sands with ferruginous and carbonate surface formations, as well as model
samples with artificially deposited films of clayey, carbonate, silicate, ferruginous, and organic composition. It was found that the nature of the physical and chemical interaction between the film substance and the injection solution significantly affects the process of soil stabilization through changes in the contact angles, capillary properties, adhesion and sorption characteristics. It is shown that surface films have a dual effect. Natural surface formations, represented by well-crystallized mineral differences, have an effect due to the adhesive interaction. The uniaxial compressive strength of samples with carbonate films varies from 0.9 to 1.2 MPa, with ferruginous films — from 1.3 to 1.6 MPa. Weakly crystallized surface formations modeled by applying artificial films can lead to both an increase and a decrease in the strength characteristics of stabilized soils (the obtained uniaxial compressive strength values range from 0.4 to 1.8 MPa). This effect depends on the composition and quantity of the film material and is associated with the partial removal of films from the surface of sand particles. When comparing the results obtained for samples with natural and artificially deposited films of the same composition, it was found that the values are close to each other. It indicates that the above method of applying surface films adequately describes the processes occurring at the interface of phases.

sandy soils surface films epoxy resin colloidal silica injection treatment of soils application of chemical binders

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., 1981. Technical rock stabilization. Publishing house of Moscow State University, Moscow. (in Russian)
3. Voronkevich S.D., 2005. Fundamentals of technical soil stabilization. Nauchnyy mir, Moscow. (in Russian)
4. Voronkevich S.D., Evdokimova L.A., 1974. Gas silicification of sandy soils. Publishing house of the Moscow State University, Moscow. (in Russian)
5. Golodnov V.M., 1977. Influence of the sorption process on the injection consolidation of sandy soils with silicate solutions. PhD Thesis, Lomonosov Moscow State University, Moscow. (in Russian)
6. Evdokimova L.A., 1968. On the issue of surface interaction of sandy soils during cementation and silicification. Materials for the 6th All-Union Meeting on soil stabilization and compaction, Moscow, 1968, pp. 371–374. (in Russian)
7. Larionova N.A., 2016. Effect of surface films on sandy soils during their strengthening with organic and inorganic binders. Problems of technical stabilization of foundation soils of buildings and structures, Proceedings of the All-Russian scientific and practical Conference, Ufa, 2016, pp. 87–92. (in Russian)
8. Larionova N.A., 2021. Surface films on sand grains, their composition and formation conditions. Engineering Geology World, Vol. XVI, No. 4, pp. 6–17, https://doi.org/10.25296/1993-5056-2021-16-4-6-17. (in Russian)
9. Larionova N.A., 2022. Surface films influence on the strengthening sandy soils efficiency with inorganic binders. Engineering Geology World, Vol. XVII, No. 1, pp. 20–32, https://doi.org/10.25296/1993-5056-2022-17-1-20-32. (in Russian)
10. Lebedev G.A., Samarin E.N., Penzev A.P., Letunovskaya S.S., 2024. Effect of surface films on capillary uplift in sands. Young people — to Earth sciences, Proceedings of the 11th International scientific Conference, Vol. 4, Moscow, 2024, pp. 53–56. (in Russian)
11. Letunovskaya S.S., Penzev A.P., 2024. Influence of surface films on the effectiveness of sand stabilization with a modified solution of aliphatic epoxy resin. Lomonosov-2024, Materials of the International Forum, Section of engineering geology. URL: https://lomonosov-msu.ru/archive/Lomonosov_2024/data/32215/166306_uid681537_report.pdf (accessed: 12 August 2024). (in Russian)
12. Letunovskaya S.S., Samarin E.N., Penzev A.P., Lebedev G.A., 2024. Effect of clay impurities on the strength of sandy soils stabilized with a modified solution of aliphatic epoxy resin. Young people — to Earth sciences, Proceedings of the 11th International scientific Conference, Vol. 4, Moscow, 2024, pp. 57–60. (in Russian)
13. Mulyukov E.I., 1978. Role of carbonate and clay impurities in resinification. Soil stabilization and compaction in construction, Abstracts of reports at the 9th All-Union scientific and technical Meeting, Moscow, 1978, pp. 174–178. (in Russian)
14. Ogorodnikova E.N., 1970. Interaction of minerals and sands with urea resin for the purpose of stabilization of sandy soils. PhD Thesis, Lomonosov Moscow State University, Moscow. (in Russian)
15. Penzev A.P., Samarin E.N., 2022. Injection solution for stabilization of sand-containing massif. Patent No. RU2785603С1 dated 9 December 2022. (in Russian)
16. 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. XVIII, No. 3, pp. 52–65, https://doi.org/10.25296/1993-5056-2023-18-3-52-65. (in Russian)
17. 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. XVIII, No. 4, pp. 50–62, https://doi.org/10.25296/1993-5056-2023-18-4-50-62. (in Russian)
18. Rakhimbayev Sh.M., Tolypinа N.M., Karpacheva E.N., 2014. Role films adsorbed on the surface of particles of natural quartz sand in concrete mixes processes plasticization. Promyshlennoe i Grazhdanskoe Stroitelstvo, No. 8, pp. 15–18. (in Russian)
19. Rzhanitsyn B.A., 1962. Stabilization of sandy soils with synthetic resins. Proceedings of the Meeting on soil stabilization, Kyiv, 1962, pp. 130–134. (in Russian)
20. Rzhanitsyn B.A., 1986. Chemical soil stabilization in construction. Stroyizdat, Moscow. (in Russian)
21. 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)
22. Sokolovich V.E., Ibragimov M.N., Kurdenkov L.I., 1974. Chemical stabilization of bulk soils containing organic matter. Stabilization and compaction of soils in construction, Proceedings of the 8th All-Union Conference, Kyiv, 1974, pp. 215–218. (in Russian)
23. Trofimov V.T., Korolev V.A. (eds), 2017. Laboratory work on soil science, 3rd edition. KDU, Universitetskaya kniga, Moscow. (in Russian)
24. Trofimov V.T., Korolev V.A., Balykova S.D., Andreeva T.V., Funikova V.V., Krasilova N.S., Nikolaeva S.K., Vasil’chuk 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)
25. Tsekhomsky A.M., Carstens D.I., 1982. Quartz sands, sandstones, and quartzites. Nedra, Leningrad branch, Leningrad. (in Russian)
26. Karol R.H., 2003. Chemical grouting and soil stabilization, 3rd edition, revised and expanded. CRC Press, New York, NY, USA, https://doi.org/10.1201/9780203911815.
27. Larrahondo J.M., Choo H., Burns S.E., 2011. Laboratory-prepared iron oxide coatings on sands: submicron-scale small-strain stiffness. Engineering Geology, Vol. 121, Issue 1–2, pp. 7–17, https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2011.04.009.

SVETLANA S. LETUNOVSKAYA*
Lomonosov Moscow State University; Moscow, Russia; Svetlana26122000@yandex.ru
Address: Bld. 1, Leninskie Gory, 119991, Moscow, Russia
EUGENE N. SAMARIN
Lomonosov Moscow State University; Moscow, Russia; Samarinen@mail.ru
ANTON P. PENZEV
Lomonosov Moscow State University; Moscow, Russia; Penzevap@my.msu.ru
MIKHAIL S. CHERNOV
Lomonosov Moscow State University; Moscow, Russia; Miha.chernov@yandex.ru

Статьи из журнала

ТЕХНОЛОГИИ ЛИТОЛОГИЧЕСКОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ, ОСНОВАННЫЕ НА МАШИННОМ ОБУЧЕНИИ, И ИХ ПРИМЕНЕНИЕ В ИНЖЕНЕРНО- ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЯХ И ИССЛЕДОВАНИЯХ

“Инженерная геология”, Том XIX, № 3/2024

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

Статья посвящена вопросам применения методов и подходов машинного обучения в инженерно-геологическом моделировании. В настоящее время такие технологии широко используются в нефтегазовой отрасли и при интерпретации геофизических исследований, однако в области ...

ВЕРОЯТНОСТНЫЕ РАСЧЕТЫ УСТОЙЧИВОСТИ ОТКОСОВ В НАСЫПНЫХ МАССИВАХ

“Инженерная геология”, Том XIX, № 3/2024

Авторы: Кропоткин М.П., Фоменко И.К., Колошеин В.Б.

Вероятностные методы являются необходимым инструментом при оценке рисков и анализе надежности геотехнических систем. Такие методы при оценке устойчивости склонов и откосов в ряде случаев предпочтительнее детерминированных, несмотря на то, что ...

ОСОБЕННОСТИ РАЗВИТИЯ ОПОЛЗНЕВЫХ ПРОЦЕССОВ НА ТЕРРИТОРИИ КАРАМЫШЕВСКОЙ НАБЕРЕЖНОЙ (г. МОСКВА). ЧАСТЬ 1. СТРОЕНИЕ И СОВРЕМЕННАЯ ДИНАМИКА

“Инженерная геология”, Том XIX, № 3/2024

Авторы: Новиков П.В., Зеркаль О.В., Аверин И.В.

Долина р. Москвы является районом с активно осваиваемыми оползневыми участками. В пределах Карамышевской набережной выделяется два оползневых массива Хорошево-I и Хорошево-II. Оползни на участке Хорошево-I появились в конце позднего неоплейстоцена, а на ...

ВЛИЯНИЕ ПОВЕРХНОСТНЫХ ПЛЕНОК НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ ЗАКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТОВ КРЕМНЕЗЕМИСТО-ЭПОКСИДНЫМ ВЯЖУЩИМ

“Инженерная геология”, Том XIX, № 3/2024

Авторы: Летуновская С.С., Самарин Е.Н., Пензев А.П., Чернов М.С.

ФОРМИРОВАНИЕ ВЕРХОВОДКИ НА СЛАБОПРОНИЦАЕМОМ СЛОЕ КОНЕЧНОЙ ДЛИНЫ

“Инженерная геология”, Том XIX, № 3/2024

Авторы: Поздняков С.П., Ведяшкина В.В.

В статье рассматривается проблема формирования и динамики верховодки — локального скопления свободных гравитационных вод, возникающих на слабопроницаемом слое в зоне аэрации выше уровня грунтовых вод. Верховодка может иметь сезонный характер или существовать ...