![]() |
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИПМех РАН |
||
Проект ориентирован на установление степени влияния состава и содержания наночастиц, а так же сформированных ими наноструктур, на свойства и состояние природных глинистых грунтов. Исследования планируется проводить на примере глинистых грунтов (различного возраста и генезиса), развитых в верхней части геологического разреза Московского региона и попадающих в зону инженерных сооружений, а также наиболее молодых континентальных глинистых образований гидротермального генезиса. Применение современного высокоразрешающего прецизионного оборудования и современных методик, включая авторские, позволит получить новые данные и установить закономерности, не уступающие мировым достижениям в данной области.
1. Будет разработана методика выделения ультрадисперсной фракции наночастиц (размером < 100 нм) из образцов природных глинистых грунтов без разрушения первичных твердых структурных элементов. 2. Будет создана база данных, содержащая детальную информацию о составе, микро- и наностроении, состоянии и свойствах всей собранной коллекции образцов глинистых грунтов различного возраста, генезиса и степени литификации. 3. Будут получены данные о содержании, минеральном составе, наностроении и свойствах ультрадисперсной фракции наночастиц в образцах глинистых грунтов. 4. Будут установлены взаимосвязи показателей физических, физико-химических и физико-механических свойств глинистых грунтов с составом и содержанием в них ультрадисперсных наночастиц.
Проведенные ранее исследования показали, что в гидротермальных глинах термальных полей Южной Камчатки возможно формирование доменоподобных, глобулярно-пластинчатых и ячеисто-пластинчатых наноструктур (Рычагов, Соколов, Чернов, 2012; Соколов, Чернов, 2013; Чернов и др., 2016). Были разработаны методы количественного морфологического анализа микро- и наноструктур по растровым электронно-микроскопическим (РЭМ) изображениям и создан программно-аппаратный комплекс РЭМ-программное обеспечение «STIMAN». При этом могут быть оценены размер и форма минеральных частиц и пор, построены гистограммы распределения пор и частиц по размерам, определены значения общей пористости, удельной поверхности, оценена проницаемость, коэффициент извилистости поровых каналов, определена ориентация структурных элементов в пространстве. Использование описанной методики совместно с рентгенофазовым и микрозондовым анализами химических элементов позволило авторам детально изучить состав и морфологию минеральных наночастиц в глинистых грунтах. Изучение валового количественного минерального анализа гидротермальных глинистых грунтов показало, что в породах преобладают глинистые минералы группы смектита и смешанослойные образования типа каолинит-смектит, составляющие в отдельных образцах до 99.6% и формирующие доменоподобные и глобулярно-пластинчатые наноструктуры. Так же исследования, проведенные авторами, показали, что прочностных свойств глинистых пород зависят от содержания в них минеральных наночастиц (Чернов, 2007). Так значения прочности на одноосное сжатие, угла внутреннего трения и сцепления возрастают с увеличением содержания в них минеральных наночастиц. Подобное изменение показателей прочностных свойств связано с увеличением количества контактов между твердыми структурными элементами глинистых грунтов по мере роста содержания в них минеральных наночастиц.
грант РФФИ |
# | Сроки | Название |
1 | 1 января 2017 г.-31 декабря 2017 г. | Изучение влияния состава и содержания наночастиц в природных глинистых грунтах на их свойства |
Результаты этапа: Проект ориентирован на установление закономерностей влияния ультрадисперсной фракции минеральных наночастиц (фракция < 0.1 мкм), присутствующих в природных глинистых грунтах различного генезиса, на их свойства. На первом этапе проекта была разработана методика выделения ультрадисперсной фракции наночастиц из образцов глинистых грунтов без разрушения первичных твердых структурных элементов и исключающая «человеческий фактор» при диспергировании образца грунта. Получены данные о содержании и наностроении ультрадисперсной фракции наночастиц в образцах глинистых грунтов гидротермального, ледникового, водно-ледникового, аллювиального и морского генезиса. На следующих этапах выполнения проекта планируется установить взаимосвязи показателей свойств глинистых грунтов с составом и содержанием в них минеральных наночастиц. | ||
2 | 1 января 2018 г.-31 декабря 2018 г. | Изучение влияния состава и содержания наночастиц в природных глинистых грунтах на их свойства |
Результаты этапа: Исследования состава, строения и свойств образцов морских глинистых образований оксфордского яруса юрской системы из района Люблинских полей фильтрации (ЛПФ) показали, что для них характерно высокое содержание высокодисперсных (< 0,1 мкм) минеральных частиц, в основном глинистых минералов. Такие образования в грунтах относятся к минеральным ноночастицам, и в силу своей высокой дисперсности, а значит и большой удельной поверхности, обладают высокой сорбционной способностью и, соответственно, могут способствовать накоплению техногенных органических веществ в грунтах. Содержание наночастиц в образцах юрских отложений достигает 30-40 %. Сопоставляя данные анализа распределения техногенного органического вещества и содержания наночастиц в образцах юрских глин из основания ЛПФ, наблюдается закономерное увеличение содержания в них органического вещества с повышенным содержанием ультрадисперсной фракции наночастиц. Таким образом, можно сделать вывод, что присутствие высокого содержания минеральных наночастиц (в основном смектита и каолинита) в юрских глинистых грунтах повышает их сорбционные свойства и затрудняет миграцию техногенных органических веществ, содержащихся в ОСВ. Изучение состава и строения ледниковых глинистых образований московского региона, московской и донской морены, показали, что в их глинистой фракции присутсвует 30-78% наночастиц, которые в основном представлены тончайшими частицами глинистых минералов, а также частицами тонкодисперсного кварца и оксидов железа. При этом отмечается, что во многих образцах донской морены в составе присутсвует небольшое содержание кальцита. Полученные данные позволят на следующем этапе выполнения проекта установить взаимосвязи показателей свойств глинистых грунтов с составом и содержанием в них ультрадисперсных наночастиц, что, в свою очередь, позволит лучше понять и прогнозировать свойства глинистых грунтов под нагрузкой и при изменении условий окружающей их среды. | ||
3 | 1 января 2019 г.-31 декабря 2019 г. | Влияние минеральных наночастиц природных глинистых грунтов на их свойства |
Результаты этапа: Проект ориентирован на установление закономерностей влияния ультрадисперсной фракции минеральных наночастиц (фракция < 0.1 мкм), присутствующих в природных глинистых грунтах различного генезиса, на их свойства. В результате реализации проекта проекта были получены данные о содержании, составе и строении ультрадисперсной фракции наночастиц в образцах глинистых грунтов гидротермального, ледникового и морского генезиса. Результаты исследований показали, что содержание наночастиц в глинистой фракции образцов морских юрских отложений достигает 30-40 %. Присутствие высокого содержания минеральных наночастиц (в основном смектита и каолинита) в юрских глинистых грунтах повышает их сорбционные свойства и затрудняет миграцию техногенных органических веществ. Изучение состава и строения ледниковых глинистых образований московского региона (московской и донской морен) показали, что в их глинистой фракции моренных суглинков присутствует от 30 до 78 % наночастиц, которые в основном представлены тончайшими частицами глинистых минералов (каолинита, гидрослюды, смектита), а также частицами тонкодисперсного кварца, оксидов железа, а так же в некоторых образцах моренных отложений донского оледенения высокодисперсных и нитевидных кристаллов кальцита. Присутствие в образцах большого количества наночастиц приводит к увеличению количества и площади контактов между структурными элементами, что, в свою очередь, оказывает влияние на их прочность и характер деформируемости. Присутствие высокодисперсных карбонатных минералов также может способствовать цементации глинистой матрицы, повышая прочность грунта. |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".