Способы уплотнения и закрепления грунтов

Уплотнение и закрепление грунтов

Способы искусственного закрепления и уплотнения грунтов подразделяются на способы повышающие прочность и водонепроницаемость грунтов (цементация, силикатизация, смолизация, замораживание, обжиг) и способы, повышающие только водонепроницаемость (битумизация горячая и холодная, глинизация).

Область применения каждого способа определяется видом горной породы и ее свойствами. Для скальных трещиноватых пород обычно используют цементацию, горячую битумизацию, глинизацию, замораживание, а для пород с мелкой трещиноватостью используют холодную битумизацию, глинизацию, смолизацию и силикатизацию.

В крупнопористых гравийно-галечниковых грунтах и некоторых делювиальных отложениях целесообразно применять цементацию, горячую битумизацию, цементацию растворами с глинистыми и химическими добавками, замораживание. В мелкопористых песчано-гравелистых грунтах целесообразно применять силикатизацию, холодную битумизацию, цементацию растворами с глинистыми и химическими добавками, замораживание и смолизацию.

В связных глинистых грунтах целесообразно применять электрохимические и термические способы закрепления.

Способ цементации заключается в том, что в горной породе бурят систему скважин, в которые нагнетается под давлением цементный раствор (суспензия). Цементный раствор проникает в поры и трещины грунта, заполняет их, твердеет и обеспечивает уплотнение и упрочнение грунта. Возможность цементации зависит от размера трещин и пор, от истинной скорости фильтрации подземных вод и их химического состава. Успешная цементация происходит при правильном назначении концентрации раствора и режима нагнетания. Обычно цементными растворами можно тампонировать трещины размером 0,1 и более мм. Более мелкие трещины следует тампонировать цементами мелкого помола, введением в цементный раствор пластификаторов. Цементно-глинистыми растворами цементацию можно проводить в песчаных грунтах с коэффициентом фильтрации k_ф =100 м/сут, а с применением пластификаторов при k_ф=30 ÷ 100 м/сут.

Способ силикатизации основан на цементирующей способности геля кремневой кислоты и применяется в грунтах с коэффициентом фильтрации от 0,1 до 80 м/сут.

Способ горячей битумизации является вспомогательным способом при тампонаже крупных трещин в скальных породах в целях предотвращения вымыва цементных растворов из трещин размером более 0,2 ÷ 0,3 мм. Способ реализуется нагнетанием в скважины битума, разогретого до температуры 200⁰С.

Способ холодной битумизации заключается в нагнетании через скважины в грунт битумных эмульсий и применяется для уплотнения скальных пород с тонкими трещинами, а так же песчаных грунтов с k_ф=10÷120 м/сут. Битумная эмульсия собой коллоид, в котором мельчайшие капельки битума размером от 1 до 10 мкм диспергированы в воде. Смешиванию (слипанию) частиц препятствуют эмульгаторы из сложных эфирных жирных кислот или электролитов.

Способ смолизации заключается в нагнетании в грунт через скважины высокомолекулярных органических соединений (синтетических смол)

Способ глинизации заключается в нагнетании в грунт глинистых суспензий плотностью 1,1 ÷1,5 т/мᶾ. Способ применяется в тех случаях, когда цементация грунтов становится не эффективной, из за большого расхода цемента при заполнении крупных пор, трещин, каверн, при карсте и при наличии агрессивных к цементу подземных вод. Для коагуляции глинистых частиц глинистого раствора применяется хлористый магний, хлористый кальций, известь.

Способ замораживания является временной мерой для упрочнения водонасыщенных грунтов и создания в них водонепроницаемых льдогрунтовых стенок. Он состоит в том, что по замкнутой системе труб, расположенных в скважинах, непрерывно циркулирует хладагент. Хладагентом может быть охлажденный водный раствор CaCL₂, NaCL, керосин, фреон и другие хладоносители. Этим способом можно создать льдогрунтовые стенки на глубину до нескольких сот метров в грунтах с коэффициентом фильтрации до 120 м/сут.

Термический способ применяется для упрочнения глинистых и лессовидных грунтов. Он основан на превращении этих грунтов в искусственный камень при воздействии на них высоких температур. Реализуется этот способ путем сжигания топлива в герметичных скважинах при избыточном давлении газов.

Дата добавления: 2014-01-03