Главная
Новости
Строительство
Ремонт
Дизайн и интерьер




29.05.2019


29.04.2019


25.04.2019


22.04.2019


11.02.2019


17.01.2019


29.12.2018


29.12.2018


04.12.2018


25.10.2018





Яндекс.Метрика
         » » Методы улучшения свойств рыхлых несвязных горных пород

Методы улучшения свойств рыхлых несвязных горных пород

14.12.2017

Применяемые методы. Основными неблагоприятными свойствами песков, гравелистых, щебенистых и галечниковые пород являются следующие; 1) недостаточная плотность сложения — рыхлость; 2) большая водопроницаемость и обводненность и 3) малая устойчивость, склонность переходить в плывунное состояние и разжижаться. Эти свойства рыхлых несвязных пород обусловливают значительные и неравномерные осадки сооружений и нарушение их устойчивости. Co значительной водоносностью этих пород обычно связаны большие притоки воды к строительным котлованам и подземным сооружениям, они осложняют производство строительных и горных работ. Улучшение свойств таких пород направлено на повышение их плотности и устойчивости и понижение водопроницаемости. Для решения этих задач наиболее часто применяют следующие методы: 1) осушение; 2) механическое уплотнение; 3) тампонирование и кольматирование глиной и другими материалами; 4) укрепление гранулометрическими добавками; 5) закрепление холодной битумизацией, цементацией, силикатизацией, синтетическими смолами и другими материалами; 6) закрепление искусственным замораживанием.

Осушение. Этот способ применяют для: 1) повышения устойчивости пород, предупреждения оплывания, разжижения, оползания, развития суффозионных и других процессов, 2) предупреждения увлажнения, обводнения или засоления пород при подпоре грунтовых вод или под влиянием других причин. 3) защиты котлованов, выемок, карьеров, шахт и подземных сооружений от затопления подземными водами, 4) защиты подземных частей сооружений от агрессивного действия подземных вод Решение этих задач осуществляется с помощью строительства различных дренажей, т.е. сооружений, снижающих уровень подземных вод на определенную глубину или перехватывающих поток подземных вод на пути их движения. Дренаж может быть постоянным, обеспечивающим длительное осушение горных пород и улучшение их свойств, или временным, осуществляемым только в период выполнения строительных работ. В последнем случае он называется строительным дренажем или строительным водопонижением.

Дренажи различают по конструкции — открытые, закрытые, трубчатые, галерейные и др.; по расположению в породе — горизонтальные, вертикальные, комбинированные, специальные; по расположению в плане — головные, кольцевые, береговые, площадные (систематические) и по гидравлическим особенностям — совершенные, т. е. полностью прорезающие водоносный слой, и несовершенные, прорезающие водоносным слой частично. Описание дренажей, их применение и способы осушения приводятся в специальной учебной и технической литературе.

Механическое уплотнение. Это один из широко распространенных методов улучшения свойств песчаных и других рыхлых обломочных и глинистых пород. Сущность этого метода состоит в том, что путем воздействия на породу трамбованием, укаткой или вибрированием добиваются более плотной упаковки частиц в породе, уменьшения пористости и повышения плотности скелета. Это повышает ее сопротивление сдвигу и сжатию, т. е. устойчивость и несущие способности. Такое улучшение рыхлых несвязных пород применяют при подготовке оснований для промышленных и гражданских сооружений. дорожных и аэродромных покрытий, при строительстве насыпей, дамб, плотин, при подготовке территорий для застройки на намытых или насыпанных породах. Известны примеры применения виброуплотнения для эффективного повышения плотности и устойчивости песков-плывунов.

Уплотнение пород можно производить с поверхности слоями или оно может быть глубинным, когда уплотняющий снаряд погружают в толщу пород на определенную глубину (при устройстве грунтовых свай, глубинном виброуплотнения). При механическом уплотнении пород, особенно в теле земляных сооружений, их доводят до максимальном плотности при оптимальной влажности и рациональной затрате работы.

Тампонирование и кольматирование глинизацией. Эти методы применяют для уменьшения водопроницаемости песков и других рыхлых обломочных пород. Тампонирование глинизацией применяют главным образом для уплотнения грубообломочных щебенистых, галечниковых и валунных пород с той же целью, что и при глинизации скальных и полускальных пород. Кольматирование, т. е. вмывание тонкодисперсных глинистых частиц и поры пород или покрытие их с поверхности тонким глинистым слоем, применяют для уменьшения водопроницаемости песков. Так, например, если на обнаженную поверхность песчаных пород, слагающих стенки и дно канала, будет происходить осаждение из воды глинистого материала, а при фильтрации воды глинистые частицы будут вмываться в породу, т. е. произойдет ее кольматация, она станет водонепроницаемой.

Улучшение гранулометрическими добавками. Этот метод применяют для придания песчаным и глинистым породам большей плотности, устойчивости и прочности при строительстве земляных сооружений и особенно дорожных и аэродромных покрытий. Сущность его состоит в подборе и приготовлении оптимального гранулометрического состава породы, т. е. искусственном изменении его путем введения как крупных скелетных добавок (гравия, грубо-и крупнозернистого песка), так и добавок топких, заполняющих (пылеватых и глинистых). Как показывает практика, породы оптимального гранулометрического состава, содержащие в определенном соотношении частицы различных размеров и уплотненные до максимальной плотности при оптимальной влажности, являются наиболее прочными и устойчивыми как в сухом, так и в водонасыщенном состоянии. Этот метод улучшения свойств песчаных и глинистых пород широко распространен. Указания о способах приготовления оптимальных смесей и их составе приводятся в специальной литературе.

Битумизация холодная. Применяется для уменьшения водопроницаемости песков путем нагнетания в них битумных эмульсий через специальные инъекторы, заглубленные в породу. Битумные эмульсии состоят из раствора тонкодисперсных однородных битумных частиц размером, в 25—40 раз меньшим среднего размера частиц породы. Эмульсии, коагулируя в толще песка с отделением воды заполняют поры породы связывают ее и снижают водопроницаемость. Способ холодной битумизации применяется главным образом для устройства противофильтрационных завес и ограждений. Опытами установлено, что он приемлем для песков с коэффициентом фильтрации от 10 до 100 м/сут. Радиус распространения эмульсий от инъектора в мелкозернистых песках достигает 0,5—1,0 м в среднезернистых — 0,75—1,25 а в крупнозернистых — 1,25—2,00 м. Следовательно, при устройстве завесы расстояния между инъекторами в зависимости от состава песков могут изменяться от 0 5 до 3,0—3,5 м. Холодная битумизация применима совместно с горячей битумизацией для заполнения тонких трещин в скальных и полу скальных породах и придания им полной водонепроницаемости.

Цементация. Так же как в скальных и полускальных породах, цементация применима для повышения плотности, прочности и главным образом для снижения водопроницаемости грубообломочных пород.

Силикатизация двухрастворная. Этот метод применяют для закрепления песков и придания им механической прочности (Rож), которая достигает 5 0—6,0 МПа устойчивости и водонепроницаемости путем цементации твердеющими гидроокислами кремнекислоты. При двухрастворной силикатизации применяемом главным образом для песков через скважины инъекторы в породу поочередно нагнетают жидкое стекло (силикат натрия Na2O*nSiO2) и хлористый кальций. Жидкое стекло вытесняет из пор воду. Последующим нагнетанием раствора хлористого кальция вытесняют из них жидкое стекло Остающиеся при этом на поверхности зерен пленки жидкого стекла вступают в реакцию с CaCl2
В результате этой реакции образуется гидрогель кремнекислоты который постепенно твердеет и цементирует песок. При поочередном нагнетании растворов добиваются его полной цементации.

Практика показывает, что наиболее эффективно применение этого метода для песков с коэффициентом фильтрации от 2 до 80 м/сут. При меньшей их водопроницаемости применяют однорастворную силикатизацию. Paдиус распространения цементации при двухрастворной силикатизации зависит от водопроницаемости песков, обычно он изменяется от 0 25 до 1,0 м. Исходя из этих пределов назначают расстояния между скважинами-инъекторами. Метод силикатизации получил широкое применение для повышения несущей способности в основании фундаментов сооружений, для повышения устойчивости в подземных выработках, а также при устройстве противофильтрационных ограждений и завес.

Закрепление синтетическими смолами. Одним из новых методов улучшения свойств песков является закрепление их различными полимерными соединениями, разнообразными по составу. К их числу относятся синтетические смолы карбомидные (мочевино-формальдегидовые), фурфуроб-анилиновые, эпоксидные и др. Действие синтетических смол проявляется в цементации породы и придании ей прочности устойчивости и водонепроницаемости. Так например, при закреплении песка карбомидной смолой непосредственио перед ее нагнетанием в породу приготовляют рабочий раствор из водного раствора карбомидной смолы (крепитель) и раствора соляной кислоты (отвердитель). В результате взаимодействия этих растворов образуется гель, который связывает песок в мрочный водостойкий и водонепроницаемый монолит. Этот метод применяется при укреплении пород в основании промышленных и гражданских сооружений дорожных покрытий и др. Paдиус закрепления породы изменяется в зависимости от ее водопроницаемости от 0,4 до 10 м.

Искусственное замораживание.
Этот метод широко применяется для временного закрепления водоносных неустойчивых песков и других обломочных пород. Краткое описание его дано выше.