Quantitative assessment of dolomite powder suffusion resistance in karstological prognosis

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Introduction. In construction, a large number of objects are erected in conditions where the foundation consists of carbonate rocks that are destroyed to the state of powder. The paper provides materials on the planning, preparation and conduct of a laboratory experimental test for dolomite powder lying at the base of a building in the Kazan. The experiment is presented to quantify the suffusion resistance of powder.Materials and methods. The study of the suffusion resistance of dolomite powder was carried out using a special filtration-suffusion device. When planning and preparing the experiment, all the main factors were simultaneously taken into account. For mechanical suffusion, these are the physical and filtration characteristics of the rock, its stress-strain state (SSS) and also the volume of the receiving zone for the suffusion products carried out by the filtration flow. For chemical suffusion these are the chemical composition and condition of the rock, the chemical composition and speed of water movement.Results. It was established that dolomite powder is not subject to the dissolution process, therefore it is classified as eluvial soil and not as karst rock. In terms of mechanical suffusion stability, a comparison was made of the results of analytical solutions and experimental tests, according to which in the first case the dolomite powder is suffusion, and in the second — practically non-suffusion.Conclusions. The construction site is classified as non-hazardous in terms of karst and karst-suffusion. At the same time, mechanical suffusion not related to karst cannot be excluded. When assessing the suffusion resistance of dolomite powder, it is recommended to use the rate of mechanical or complex (chemical-mechanical) suffusion instead of the rate of rock dissolution. In the future it is recommended to use the obtained value when predicting the size of suffusion deformations.

About the authors

M. M. Utkin

Geo Palitra

Email: geokarst@mail.ru
ORCID iD: 0009-0004-2833-8983

T. A. Utkina

Mining Institute of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences is a branch of the Perm Federal Research Center of the Ural Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: tatyanaak89@mail.ru
ORCID iD: 0009-0007-1700-850X

References

  1. Bischoff J.L., Julia R., Shanks W.C., Rosenbauer R.J. Karstification without carbonic acid: Bedrock dissolution by gypsum-driven dedolomitization // Geology. 1994. Vol. 22. Issue 11. P. 995. doi: 10.1130/0091-7613(1994)0222.3.co;2
  2. Drever J.I., Stillings L.L. The role of organic acids in mineral weathering // Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects. 1997. Vol. 120. Pp. 167–181. doi: 10.1016/s0927-7757(96)03720-x
  3. Gabet E.J., Edelman R., Langner H. Hydrological controls on chemical weathering rates at the soil-bedrock interface // Geology. 2006. Vol. 34. Issue 12. P. 1065. doi: 10.1130/G23085A.1
  4. Dong X., Cohen M., Martin J.B., McLaughlin D.L., Murray A.B., Ward N.D. et al. Ecohydrologic processes and soil thickness feedbacks control limestone-weathering rates in a karst Landscape // Chemical Geology. 2019. Vol. 527. P. 118774. doi: 10.1016/j.chemgeo.2018.05.021
  5. Gao J., Chen G., Wang Z., Li L., Mitani Y., Li C. et al. Numerical modeling of the failure process of the heterogeneous karst rock mass using the DDA–SPH method // Underground Space. 2023. Vol. 13. Pp. 1–22. doi: 10.1016/j.undsp.2023.02.015
  6. Jin W., Qiu Z., Zhang D. Experimental study on the influence evaluation of deep alluvium foundation suffusion on soil skeleton deformation in Luding Hydropower Station foundation // Chinese Journal of Geotechnical Engineering. 2023. Pp. 2–11.
  7. Zhang X., Benamar A., Oueidat M., Luo Y. Experimental study on suffusion and contact erosion in double-layered alluvial foundation with a cut-off wall // Acta Geotechnica. 2023. Vol. 18. Issue 11. Pp. 6077–6095. doi: 10.1007/s11440-023-02033-w
  8. Latypov A., Zharkova N., Ter-Martirosyan A. Calculation of the stress-strain state of soil massifs with karst-suffusion cavities // IOP Conference Series : Materials Science and Engineering. 2018. Vol. 365. P. 042058. doi: 10.1088/1757-899X/365/4/042058
  9. Строкова Л.А., Леонова А.В. Оценка суффозионной опасности на территории г. Томска // Известия Томского политехнического университета. Инжиниринг георесурсов. 2021. Т. 332. № 5. С. 49–59. doi: 10.18799/24131830/2021/05/3185. EDN CVPEGR.
  10. Латыпов А.И., Гараева А.Н., Лунева О.В. Характеристика суффозионной опасности территории Бугульминского плато Бугульминско-Белебеевской возвышенности // Грунтоведение. 2022. № 1 (18). С. 31–42. doi: 10.53278/2306-9139-2022-1-18-31-42. EDN PTKQCD.
  11. Саваренский И.А., Миронов Н.А. Руководство по инженерно-геологическим изысканиям в районах развития карста. М. : ПНИИИС, 1995. 167 с.
  12. Хоменко В.П. Противокарстовая и противосуффозионная защита в России: история и современность // Вестник МГСУ. 2018. Т. 13. № 4 (115). С. 482–489. doi: 10.22227/1997-0935.2018.4.482-489. EDN XOUHHF.
  13. Уткин М.М., Уткин М.В. Оценка суффозионной устойчивости меловых пород при их водонасыщении атмосферными осадками // Гидрогеология и карстоведение : межвузов. сб. науч. тр. 2023. С. 119–128. EDN AIDIIZ.
  14. Жаркова Н.И. Закономерности формирования инженерно-геологических условий г. Казани : дис. … канд. геол.-мин. наук. Екатеринбург, 2006. 197 с.
  15. Болиховская Н.С. Эволюция лессово-почвенной формации Северной Евразии. М. : Изд-во Московского университета, 1995. 270 с.
  16. Муравьев Ф.А., Жаркова Н.И., Латыпов А.И. Карбонатный элювий на территории г. Казани // Инженерная геология. 2013. № 4. С. 34–42. EDN RMUAUZ.
  17. Гидрогеологические и инженерно-геологические условия города Казани / науч. ред. Шевелев А.А. Казань : Изд-во Казанского университета, 2012. 236 с.
  18. Родионов Н.В. Инженерно-геологические исследования в карстовых районах при устройстве малых водоемов, гражданском и промышленном строительстве : методические указания. М. : Госгеолтехиздат, 1958. 183 с.
  19. Науменко В.Г. Лабораторные исследования выщелачиваемости гипса // Научные труды Ленинградского инженерно-строительного института. Вып. 18. Вопросы механики грунтов. 1954. С. 143–158.
  20. Уткин М.М., Уткин М.В. Практический опыт определения скорости растворения карстующихся пород в лабораторных условиях на одном из этапов скоростной автомобильной дороги «Казань – Екатеринбург» // Спелеология и спелестология. 2023. № 2. С. 83–88. EDN UOTOKI.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).