10.6 Закріплення ґрунтів синтетичними смолами
Закріплення синтетичними смолами (живиця) застосовується у піщаних ґрунтах з коефіцієнтом фільтрації від 0,5 до 80 м/добу, а також у лесових просадочних ґрунтах з коефіцієнтом фільтрації від 0,2 до 2,0 м/добу.
Сутність методу полягає у тому, що в грунт крізь систему ін’єкторів (або свердловин) нагнітаються синтетичні смоли з отверджувачем. Найбільш придатною є карбамідна смола з різними затверджувачами.
10.7 Глинизація
Глинизацію (також як і цементацію) використовують тільки при невеликих швидкостях руху підземних вод, щоби запобігти винесення розчину із зони, що тампонується. Використовується, коли метод цементації не економічно застосовувати, виходячи із значних витрат цементу на заповнення великих порожнин, а також при наявності агресивних вод, які можуть зруйнувати цементаційну завісу. У якості тампонажного розчину використовують чистий глинистий розчин з щільністю р = 1,1…1,5 г/см3. При підвищенні тиску (до 2 МПа и більш) вода із цього розчину віджимається, а зневоднене глинисте тісто заповнює порожнини і надає породі водонепроникності. Для коагуляції часток застосовується хлорний магній, хлорний кальцій, вапно тощо.
Можливість здійснення глинизації визначається наявністю в глинистій суспензії кольматуючих часток, здатних проникнути під тиском до порожнин гірської породи.
Концентрацію глинистих розчинів підбирають в залежності від характеру та розміру тріщин т порожнин. Орієнтовно її можна прийняти у наступних межах:
Питоме водопоглинання
породи, л/хвил ............... < 0,1 0,1 – 3 > 3
щільність глинистого
розчину кг/м3................ 1100 – 1250 1250 – 1400 1400 – 1600
10.8 Спосіб заморожування водонасичених ґрунтів
Штучне заморожування ґрунтів застосовують в основному як тимчасовий захід з метою утворення огороджуючих завіс під час розробки котлованів під гідротехнічні споруди, проходці шахт, тунелів та інших подібних виробіток, у складних гідрогеологічних умовах, а також як міру, що забезпечує необхідні якості конструкцій постійних споруд (рис. 10.6). Так протифільтраційним елементом деяких земляних гребель, що розташовані на Крайній Півночі слугує штучно створена льодогрунтова завіса, що підтримується постійно у мерзлому стані.
Рисунок 10.6 – Послідовність утворення льодогрунтового кільцевого масиву навколо стовбура шахти:
а – початковий період; б – середина процесу; в – кінець заморожування
При штучному заморожуванні ґрунту підвищується його щільність та міцність. Це дає змогу використовувати льодогрунтову завісу одночасно у якості водонепроникної огорожі і у якості підпірної стінки, що дозволяє розробляти виїмки з вертикальними відкосами без тимчасового їх кріплення.
Заморожуванню піддаються всі обводнені будівельні ґрунти. Для його здійснення за контуром майбутньої виробітки (котловану, шахти, тунелю) пробурюють в один ряд або у декілька рядів свердловини діаметром 200 – 250 мм з кроком до 1,5 м і глибиною, на 3-5 м більше потрібної глибини огородження (рис. 10.7). У свердловини встановлюють заморожуючі колонки, по трубах яких безперервно циркулює охолоджений до заданої температури теплоносій. Теплоносій крізь стінку заморожуючої труби відбирає тепло у ґрунту, викликаючи тим самим його промерзання і утворення льодогрунтового циліндру навколо труби. Через деякий час льодогрунтові циліндри навкруги окремих колонок змикаються один з одним і утворюють завісу. Лід в даному випадку виконує роль зв’язуючого «цемента» між мінеральними частками в м’яких породах (ґрунтах) або роль тампонуючого матеріалу тріщин у скельних породах. У якості теплоносія зазвичай застосовують розчин хлористого кальцію, газоподібний аміак або повітря, охолоджене до – 20°С і нижче на заморожуючій станції.
Спосіб можна застосовувати для влаштування завіс глибиною до декількох сотень метрів (зазвичай у ґрунтах з коефіцієнтом фільтрації до 120 м/добу), надаючи при цьому міцність ґрунту до 20 МПа.
Рисунок 10.7 – Схема штучного заморожування ґрунтів (розміри в метрах):
1 - охолоджуюча колонка; 2 – труба, що заморожує; 3 - труба, що живить;
4 – патрубок для приєднання до холодильної установки;
5 – заморожений грунт; 6 – талий грунт