автореферат диссертации по строительству, 05.23.08, диссертация на тему:Устройство противофильтрационных завес с использованием композиционных материалов

МОСКОВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНКЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ им. В.В.КУЙШШЕВА

На правах рукописи 1АРИН Леонид Андреевич

УСТРОЙСТВО ПРОТИВОФтТРАЦИОННЫХ ЗАВЕС С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОМПОЗИЦИОННЫХ МАТЕРИАЛОВ

05.23.08 - Технология и организация промышленного и гражданского строительства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации па соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1992

Работа выполнена в Московском ордена Трудового Красного' Знамени инженерно-строительном институте имени В.В.Куйбышева

Научный руководитель - доктор технических наук, профессор М.И.Смородинов

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Б.М.Дегтярвв,

кандидат технически наук, Е.В.Светинскяй. Ведущая организация -ГНИ "Оувдаментпроект"

Зашита состоится "/У " ^¿у^У-е 199 г. часов на

заседании специализированного Совета Д 053.11.10 при МЙСИ имени В.В.Куйбышева по адресу: Москва, Шлюзовая набережная, дом 8, в аудитории & .

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Просим Вас принять участие в защите и направить Ваш отзыв в 2-х экземплярах по адресу: 12933?, Москва.Ярославское шоссе, 26, МИСИ имени В.В.Куйбышева, Учений Совет.

Автореферат разослан "_" _199 г. №_

Учений секретарь специализированного Совета, кандидат технических наук,

доцент Б.Ф.Ширшиков

ЛЛ • -! .; ¿ГГ.-

• _ - '-.H

-ï;'» l.-j.^.'-J * С. ' ' ""

Актуальность ттботн. Значительную часть в огромном объеме ¡троитсльннх работ, выполняемых в нашей стране, занимают работы, ¡вязанные с устройством заглубленных и подземных сооружений.

К раду таких сооружений относятся ггротнво]ильтрационнио 1авосн, устраиваемые способом "стена в грунте". Такие завесы со-фужаются вдоль канала или вокруг водохранилища с целью сокращена потерь води d результате ее фильтрации. Эффективное примене-ше противофильтрационнне занеси находят в при защите строительных котлованов от затопления подземными водами.

С каждым годом возрастает объем строительных работ, выпол-'ясмцз с целью охрани окружавшей средн. Как показывает практика, [ри сооружении в грунте различного рода отстойников, хранилищ и рудо в накопителей для предотвращения из них фильтрации водн или (редных промиплошнес отходов, эффективно применение противофиль-рационншс завес из различных материалов.По сравнению с ранее рименявшиышрешеяиями, использование завес в большинство случав оказывается более целесообразным как по экономическим, так и о технологическим соображениям.

Основным направлением развития технологии устройства проти-офпльтрациоиннх завес способом "стена в грунте" является сокра-енио ее толщины до 0,2-0,3 м п менео, которая снижает расход атерналов на еэ устройство, трудозатраты я продолжительность роизводства работ на строительной площадке.

Несмотря на внедрений в практику строительства тонких завес, стратваемых вибрационным и струйным способом, повсеместное их (¡пользование ограничено. В большинстве случаев это происходят э-за того, что в качестве противофильтрационпого материала пря-еняатся заполнитель с больинм содержанием цемента и бентонито-ых глинопоропнов.Использование этих материалов в относительно

большом объеме (расход цемента на 1.м3 заполнителя достигает 550 кг, бентонита до 180 кг) одерживает применение такого заполнителя и сказывается на стоимости завесы.

В связи с вышеуказанным становится актуальным вопрос, связанный с всемерной экономией строительных ресурсов, созданием новых конструкций противофильтрационпых завес (Г1ФЗ)и улучшением свойств противофйльтращюнного материала. Одним из путей разре-оения этого вопроса является устройство Ш>3 с использованием в гсачостве заполнителя местных глинистых грунтов в отходов промышленных производств. Учитывая, что заполнитель трапкан должен бить надежны?,!, деиевым, не поддаваться коррозии, не деформироваться и быть до_лговечным, вопрос выбора, приготовления и укладки заполнителя приобретает особую значимость. Данные но технологическим и фильтрационным показателям заполнителя из композкциоп-ного материала позволят определить область применения таких про-тявофильтрационннх завес.

Целью диссертационной работы является разработка эффективной технологии устройства противо$ильтрациошшх завес и новых составов заполнителей с использованием композиционных материалов, реализующих эту технологи» для формирования однородного тела завесы с высокими противофальтрашюшшки свойствами. .

В соответствии с поставленной целью решаются следующие задачи:

- изучение фпзшю-химических основ получения композиционных материалов;

- изучении фильтрации воды через глинистые грунты и композиционные ширкали;

- исследование процесса приготовления заполнителе!! из компо-зийионннх материалов, влияние типа грунта и различных химических .

добавок, типа наполнителя и его дисперсности, химической активности на технологические и фильтрационные показателя заполнителя;

- исследование влияния фильтрационных показателей заполнителя на технологию устройства противофильтрацлонних завес.

Научная новизна работы состоит в следущои':

- исследована и установлена зависимость проницаемости заполнителей из композиционных материалов от их плотности, количества и вида химического реагента, вводимого в заполнитель, процентного соотносиния грунт-наполяитель, дисперсности я химической активности наполнителя и градиента напора, позволяющего определить рациональную область применения противодмльтрационншс завес;

- установлена зависимость коэффициента фильтрации завесы, устраиваемой способом "стена в грунте", от проницаемости глинистой корки, образующейся на стенках траншеи, заполнителя и его толщины, позволявшая выбрать рациональную технологическую схему устройства противофильтрационпнх завес;

- предложена "Композиция для создания противофильтрационных завес" /A.c. №1527376 от 8.08.89 г /.

Практическое значение работ заключается в том, что предложенная технология устройства прогивофильтрационпкх завес с испо* льзованием композиционных материалов л составы заполнителей, реализующие ее, позволяют расширить область применения завес, повисите противофяльтрациопныа свойства завесы п решить вопрос проницаемости стиков, сократить трудоемкость и себестоимость производства работ и с использованием вторичных ресурсов решить вопрос утилизации отходов промшзленности.

■ Внедрение результатов работы. Результаты и методика исследо-

ваний использованы при выполнении проекта "Устройство противо-фильтрационной завесы способом "стена в грунте" для объекта повторного использования воды в г. Винница" в ВНЩОСП Госстроя СССР. Разработанная технология устройства ©3 прошла производственную проверку при устройстве завесы пруда-накопителя Павлодарского нефтеперерабатывающего завода.

Апробация работы. Основные результаты работы были доложены н обсуждены на научно-технической конференции "Научно-технический прогресс в строительстве" в 1988 году, на научно-технической конференции молодых ученых к специалистов Госстроя Казахской ССР в 1991 году. По теме диссертации опубликовано 6 работ, в том числе 1 изобретенио.

Объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы (105 наименований), 12 приложений. Содержит 102 страниц основного текста, рисунков, 9 таблиц. К диссертации приложена справка о внедрении.

На защиту выносятся:

- установленная зависимость коэффициента фильтрация завесы от проницаемости глинистой корки, заполнителя и нх толщин, позволяющая выбрать рациональную технологическую схему устройства про-тивофильтрационннх завес;

- методика определения показателей фильтрационных свойств заполнителя и конструкция прибора;

- результаты экспериментальных исследований проницаемости заполнителей в зависимости от нх алотноста, количества к взда химических реагентов, вводимых в заполнитель, в градиента напора, действующего на вавзеу;

- результаты исследований влияния процентного соотношения грунт-наполнитель, дисперсности в химической активности наполни-

теля на технологические и фильтрационные показатели заполнителя.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе выполнен краткий анализ современного состояния технологии возведения тонких противофильтрационишс завес,: укладки заполнителя в транпео и используемые при этом протпвофиль-трациошше материалы; дано технико-экопошческое сравнение методов возведет« противофяльтрационных завес; анализируется технология приготовления противофильтрационного материала; поставлены цель и задачи исследований.

Освоение подземного пространства неразрывно связано с защитой подземных сооружений от грунтовых вод, актуальны вопросы предотвращения потерь воды из каналов и водоемов за счет фильтрации. Одним из наиболее эффективных прогивофильтрационных мероприятий является устройство завес в траншеях под глинистым раствором (способ "стена в грунте").

Устройство ПФЗ способом "стена в грунте" предусматривает сооружение под защитой тиксотропного глинистого раствора (суспензии) узкой глубокой траншеи (щели) с вертикальными стенками. Глинистый раствор, подаваемый в траншею по мере ее разработки, выполняет роль крепления, предохраняя стенки траншеи от обрушения. После завершения разработки полости грунта на участке определенной длины ее заполняют противофильтрацдоннш материалом, который должен обеспечить необходимую проницаемость л фильтрациейнув прочность завесы. Этот способ в последние года получил широкое распространение в практике промышленного, гражданского и гидротехнического строительства.

Анализ отечественной и зарубежной научно-технической литературы, изучение патентной информации, опыт строительства показы-

вают, что дальнейшее разet гие технологии устройства ПФЗ будет осуиествлятся по следующим основным направления?.!:

- устройство ПФЗ способом "стена в грунте" толщиной 0,5... 0,6 м с применением экскавацкснкого оборудования - грейферов;

- устройство ПФЗ толщиной до 0,2 м с применением различного вида оборудования, позволяющего создать такую щель в грунте.

Особенностью укладки противофильтрациснного материала (заполнителя) в траншеи при устройстве ПФЗ является то, что его приходится укладывать под глинисты!.! раствором.

Анализ существующих способов укладки заполнителя показывает, что при устройстве тонких ПФЗ или завес глубокого залояения укладка заполнителя восходящим потоком позволяет повысить эффективность проведения противофильтрационных мероприятий. То есть, качество ПФЗ будет обеспечено и она будет выполнять свои функции, если материал заполнителя будет равномерно распределен по всему объему полости в грунте. Для тога чтобы добиться равномерного распределения заполнителя, необходимо, чтобы последний имел свойства тяжелой явдкости, т.е. он должен быть текучим материалом. Этот материал должен хорошо прокачиваться по трубам с помощью насосного оборудования и под давлением подаваться на дно траншеи, после чего восходящим потоком заполнять bcd полость траншеи, формируя однородное тело завесы.

При выборе материала заполнителя ПФЗ руководствуются ее назначением, глубиной, применяемой технологической схемой производства работ, наличием строительных материалов, градиентом напора и другими факторами. Основными требованиями, при этом, предъявляемыми к материалам ПФЗ, являются:

- обеспечение необходимой водонепроницаемости;

- обеспечение необходимой противофильтрационной прочности;

- сохранение этих свойств материалом завесы продолжительное время.

При устройстве тонких ПФЗ этим требованиям отвечают материалы 8алолнителя;в основу которых заложено использование цементов и бентонитовых глин, что сдерживает повсеместное применение такого заполнителя.

Одним из путей повышения эффективности устройства ПФЗ является разработка технологии устройства завес и подбор составов заполнителя с разработкой технология его приготовления, которые дают возможность реализовать эту технологию. Было надвинуто предположение создания композиционного материала заполнителя ПФЗ. То есть, один из компонентов такого материала должен создавать структуру, которая обеспечивает фильтрационную прочность. Второй из компонентов, обладая низкой проницаемостью, заполняя поры и пустоты первого материала, должен обеспечивать противофильтраци-оняне свойства всей композиции.

Во вторй главе приведен материал, касающийся физико-химических основ получения композиционных, материалов и фильтрационных свойств этих материалов.

Утилизация отходов производства, вовлечение их в поток материальных ресурсов является важной народнохозяйственной проблемой и решет насущные вопросы экологии. Потребление накопившихся отходов в различных отрослях народного хозяйства в настоящее время является одной из главных задач. Решение поставленной задачи повлияет на различные отрасли производства в техническом и экономическом отношении.

Устройство ПФЗ в связных грунтах является одним кз участков строительства, где могут быть использовали многие отходы промня-ленннх предприятий. К вротивофильтрационншл запасам не предьяв-

ляется жестких требований в отношении технических свойств искусственного камня. Требования в основном направлены не на получение высокой механической прочности, так как она в большинстве случаев не требуется, а на обеспечение ее водонепроницаемости. Необходим малопроницаэмый материал оптимальной прочности, обладающий необходимой пластичностью и устойчивостью против воздействия фильтрационного потока. Повышенная механическая прочность материала приводит к ч-резмерно большой жесткости конструкции, что может вызвать трещенообразование в теле завеса.

Использование композиционного материала,состоящего пз отходов производства, заменяющие цементные вяжущие, и местных глнн заменяющие бентонитовые, окажется безусловно более целесообразным как с экономической , так и с экологической точки зрения.

После определения области возможного применения композиционного материала заполнителя и выбора способа укладки заполнителя определены необходимые технологические я противофильтрацион-ные требования предъявляемые к материалу заполнителя. Далее определена технология получения материала заполнителя, которая может осушествлятся поверхностным методом, как на месте строительства, так и индустриальным способом.

При этом происходит коренное изменение свойств исходного грунта - физикомеханических, физико-химических, дисперсности. Это изменение достигается путем связывания (склеивания) мелко-или средне-дисперсных частиц грунтов в монолит с помощью органических и неорганических вяжущих веществ.

Различают смеси грунтов с вяжущими, находящиеся в дисперсном состоянии, и материалы в ввде монолитов определенной структуры, обладающие необходимыми эксплуатационными свойствами такими как прочность, водонепроницаемость и долговечность.

Свойства любого материала заполнителя определяются его составом и структурой. Принято различать три типа пространственных структур композиционных материалов: коагуляционнне, конденсационные и кристаллизационные (классификация по П.А.Ребиндеру).

Поскольку, для ПФЗ необходим заполнитель с небольшой механической прочностью и высокой водонепроницаемостью, необходимо провести усложнение материала. В частности, в результате применения улучшенных и составленных вяжущих. Правомерно ввделение структуры сметанного типа, например, кристаллизационно-коагуля-ционной (на основе системы грунт-неорганическое вяжущее-модифика тор поверхности заполнителей). В материалах со структурой сметанного типа кристаллические компоненты имеют упорядочное строение, что предопределяет сравнительно невысокие физико-механические показатели таких систем в целом. Система образуется подвижной, а материал пластичный.

Получение определенной структуры композиционного материала достигается совокупностью методов подготовки исходных компонентов, их процентного соотношения и укладки. Все эти методы относятся к технологическим аспектам получения материала заполнителя и устройства ПФЗ.

Изучение особенностей кристаллического строения исходных компонентов (глинистых минералов и неорганических вяжущих - отходов производств^ процесса гидратации позволило разработать технологию приготовления противофильтранионного материала на их основе.

Управлять проницаемостью композиционных материалов можно, изменяя соотношение компонентов и твердой фазы, используя обработку химическими реагентами ц увеличивая начальную влажность грунта. Все это способствует более полному распаду агрегатов на

мелкие частицы. При этом обеспечивается плотная укладка частиц в заполнителе и образуется такая структура, при которой заполнитель имеет минимальную водопроницаемость при данной плотности.

На основе теоретических и экспериментальных исследований определен средний коэффициент фильтрации завесы, устраиваемой способом "стена в грунте". Анализ работы завесн позволил выделить два варианта технологии устройства ПФЗ.

Один из них реализуется при наличии материалов заполнителя

с ' е

завесы с коэффициентом фильтрации 10 ...10 м/сут.В атом случае требования к глинистому раствору предъявляются лишь с- точки зрения удержания стенок от обрушения. Основное внимание обращается на качество приготовления и укладки заполнителя. Глинистый раствор приготавливается из местных полиминеральных глин.

При отсутствии заполнителей с указанными параметрами вблизи строительной площадки целесообразно реализовать другой вариант, когда для заполнения траншеи используются материалы значительно большей проницаемости (К^ 10"^...10"^ м/сут). При этом должны применяться глинистые растворы на основе бентонитовых глин и такая технология устройства завесы, которая позволила бы сформироваться на стенках траншеи глинистой корке с оптимальными параметрами.

В третьей главе отражены конструктивные особенности оборудования, которое применялось для исследования фильтрационных показателей композиционного материала, разработана методика проведения эксперимента;

Испытания на водопроницаемость композиционных материалов текучей консистенции в приборах для испытания глинистых грунтов затрудняется из-за сложности обеспечения плотного соприкосновения образца со стенками кольца прибора. При создании гидравли-

ческого напора на образец происходит интенсивная пристенная фильтрация воды.

Для проведения исследований был сконструирован фильтрационный прибор, конструкция которого позволяла надежно проводить фильтрационные испытания при высоких значениях градиента напора, • а так же позволяла моделировать условия в которых находится образец материала заполнителя к условиям работы завесы в натуре. Образец материала 1 (рис.1) закачивался в камеру 2, между слоями водонасыщенного грунта 3 размещенных в гильзах 4 и разделенный перфорированными перегородками 5. Таким образом, иммитировалось гидростатическое давление глинистого раствора на заполнитель.

Изменение плотности противофильтрационного материала в процессе укладки и фильтрации через него воды контролировали радиоизотопным прибором ШГР-1.

3.5.

9

Рио. 1

В четвертой главе содержатся результаты экспериментальных исследований влияния различных свойств заполнителя из композиционного материала на его технологические и фильтрационные показатели.

Проведенные исследования влияния химических реагентов на подвижность глинистого заполнителя показали, что наибольшее воздействие оказывает добавка силиката натрия в количестве 1,5-6 % от массы грунта. Оптимальное содержание добавки зависит от содержания в грунте глинистых частиц и позволяет увеличить его подвижность в 2 раза, а при приготовлении заполнителя с требуемой подвижностью ¡12-14 см по АзНИИ) повысить его плотность на 25 %. Добавка кальцинированной соды в количестве 0,4...1.2 % от массы грунта придает заполнителю необходимую подвижность, однако его плотность при этом ниже на 5-6 % чем при обработке силикатом.

Были изучены фильтрационные свойства глинистого заполнителя в зависимости от его плотности, количества силиката натрия вводи-иого в заполнитель и градиента напора.

Проводилось математическое планирование эксперимента на ЭВМ ЕС 1060 по матрице трехфакторного плана.

Уравнение регрессии скорости фильтрации имеет вид:

У«2,9-4,01Хг1,4Хг+2,26Хл+3,621,г+0.59х1-1,62Х4Хз-0,64Х2Х3(1)

где Х(- количество силиката натрия 1...8 % от массы грунта;

Х2- плотность заполнителя 1,60...1,80 г/см3;

X}- гидравлический градиент напора 50...250 .

При ЕССЛадоваНЕЕ было установлено, что скорость фильтрации через заполнитель имеет наименьшее значение при введении в пего садахата натрия в количестве 2,5 , 4,5 % при соответствующих градиантах напора 50, 250.

Результаты исследований влияния химических добавок на фильтрационную прочность показали, что при обработке грунтов кальцинированной содой фильтрационная прочность по сравнению с необработанными грунтами увеличивается в два раза, а при обработке силикатом натрия в 4 -5 раз.

Исследования, проведенные по изменению проницаемости заполнителя во времена показали, что обеспечение его начальной плотности более 1,0 г/см3 позволяет получить устойчивое и наименьшее значение коэффициента фильтрации.

Далее были исследованы технологические и фильтрационные свойства композиционного материала заполнителя в зависимости от соотношения грунт-наполнитель, дисперсности наполнителя и его химической активности.

В связи с большим количеством опытов и их продолжительностью был применен метод планирования эксперимента на ЭВМ ЕС 1060 по матрице двухфакторного порядка. Факторами являлось X) - водо-твердое отношение 0,30...О,45 ; Хг - содержание наполнителя 30...ВО % от общей массы заполнителя.

В результате были получены следующие регрессионные математические модели:

при использовании в качестве наполнителя золы-унос ТЭЦ

ЗГ=16,44-4,25Х4 -2,25Х2+0,08Х,Х}+0,37Х1Х2+ 0,08ХДг (2)

У2 = 30,73+0,82Х|-1,70Х2-0,ПХ^-О,38Х] Хг-0,751гХг (3 ) при использовании в качестве наполнителя нефелинового шлама

У1 = 16,66-5,66Х|-2,08Х241,50X^,-1,ООХ1Х2-1,74ХгХ2 (4 )

У2= 31,45+2,31Х1ч2,73Хг-0,63Х1Х)40,27Х1Х2+0,76ХгХг (б)

наполнитель - молотый нчкелевый шлак

У, = 13,г2-8Д6Х|-4,41Х<!+2,16ХА+1,12Х,Х2-2,08Хг)(г (б)

Уг = 44,75+3,20Ху-2,55Хг-0,63ад-0,62ХДг-0,85ХгХг (ч)

йалодннтель- молотый доменный гранулированный ишак

У| = 20,11-6,91Х|-3,75Х2-3,9ОД-0,41Х2Хг (в)

Уг= 45,07+3,57Х(-3,20Х2-0,35ХЛ-О»86Х,Х2-1,70ХгХг (э)

где У(-подвижность заполнителя; Уг-проницаемость заполнителя. Анализом этих зависимостей было установлено, что использование в композиционном материале• в качестве наполнителя золы-унос ТЭЦ с удельной поверхность от 1200 до 2500 см^/кг и нефелинового шлама не уменьшает проницаемость заполнителя.

При использовании в качестве наполнителя молотого никелевого шлака с его оптимальным содержанием от 40 до 68$ и минимальном . аначвная В/Т (из условия подвижности] соответственно 0,38-0,35 проницаемость находится в диапозоне К•= 7,9-2,5'10~5м/сут.

Ери использовании молотого дом иного гранулированного шлака увеличение его содержания от 30 до 7ОЙ увеличивает подвижность иепляпителя на 7,5 см по АзНИИ. Оптимальное содержание наполни-5зля находится в диапазоне 42-62$ с соответствующем из условий подвижности В/Т 0,39-0,32. При этом проницаемость снижается до значений Кф= 2,5~5 - 7,9~6 м/сут -4,6 и -5,1).

Подавляющая доля эффекта снижения проницаемости заполнителя до значений 3,0 10~5м/сут; (^<{ф=-4,52) достигается пря соотношения грунт:наполнитель « 60:40 при необходимом вз условий подвижности В/Т 0,359.

Иоаледошшя , проведенные по выявлению влияния дисперсности наполнителя на фильтрационную прочность заполнителя показали, «?то па увеличение фильтрационной прочности заполнителя в большей степени оказывает влияние содержание наполнителя, чем его

дисперсность. Тем не менее, с увеличением дисперсности наполнителя (тонкости помола доменного гранулированного мака) с 2500 до 4200 см^/кг проницаемость заполнителя снижается от 5 Ю-5 до 1 10м/сут.Однако,из условий фильтрационной прочности, оптимальную удельную поверхность необходимо принять 3200 - S500 см2/кг. При этих значениях наблюдается наибольший критический градиент напора, который при содержании наполнителя 40$ достигает J= 1000, а при содержании наполнителя 60$ ^ Кр = Учитыгая коэ-^иця-ент запаса 5, допустимый градиент напора можно рекомендовать

Зд = 200.

При использовании в качестве наполнителя молотого никелевого шлака удается понизить проницаемость заполнителя до значений, равных от 1 10~4 до 8-9 10~®м/сут. Однако,рследстмз меньшей гидравлической активности, фильтрационная прочность такого заполни-'

теля значительно ниже J„_ = 600, 3„= 120.

кр л

При исследовании технологии приготовления заполнителя рассматривалось влияние последовательности загрузки смесителя а времени перемешивания заполнителя на его подвижность и однородность. Наибольшей подвижностью (из условий технологичности) обладают составы, приготовленные по следующей технологической схе -ме: определенное количество грунта затворяется расчетным количеством воды непосредственно в глиномешалке. В воде затворения предварительно растворяется погребное количество химического реагента. Во время перемешивания в глиномешалку засчпается необходимое количество шлака.

Время, достаточное для качественного перемешивания составов заполнителя, должно быть не менее 20 минут. При увеличении времени перемешивания подвижность заполнителя не увеличивается.

В пятой главе приведены результаты натурных исследований проницаемости композиционного материала заполнителя и влияние технологии заполнения траншея противофильтрационным материалом на качество завесы.

Эксперимент проводился на площадке строительства противо-фкльтрационной завесы пруда-накопителя Павлодарского нефтеперерабатывающего завода. Грунты, прорезаемые завесой, представляют из себя легкую супесь. Водоупором на глубине 16-22 и от поверхности слуяат глины тугопластичной консистенции. Уровень грунтовых вод находится в пределах 0,5-1,0 м от поверхности.

В ходе экспериментальных работ были устроены три замкнутых фрагмента противофпльтрациолной завесы. Каздый фрагмент представлял собой квадрат со стороной 12 м с врезкой в водоупор.

РазраЗотка грунта производилась экскаватором Э0-5122А.оснащенным навесным штанровш гидравлическим грейфером фирмы "Похлен". Глинистый раствор, для удержания стенок траншеи от обрушения, приготавливался из местного глинистого грунта с обработкой его :;*иьцлнкрованной содой.

Илляние технологии заполнения .траншеи нетвердекцим заполни-V. / -'М на качоство противофильтрационной завесы изучалось при устройстве опытных участков завесы из комовой глинн, глинистого заполнителя и заполнителя вэ композиционного материала, приготовленного из местного суглинка и молотого домепного гранулированного шлака с Карагандинского металлургического комбината.

Комовая глина погружалась в траншею ири помощи бульдозера, который перемещал заполнитель вдоль траншей. Глинистый оапол-иятоль и ко?.шозиционный материал заполнителя подавались в тран-всю под глинистый раствор при помощи насоса методом восходящего потока. Предварительно в лаборатории бита подобраны составы этих

заполнителей. Для повышения плотности глинистого заполнителя при его подвижности на менее 12-14 см по конусу ЛзШИ, чтобы обеспечить нормальную удобоперекачяваемость иасосшя оборудованием, в состав заполнителя был введен силикат натрия в количество от массы грунта. Состав композиционного материала эшшнитоля бил подобран при соотношении грунт-наполнитель 60:40 и дмол следующий расход компонентов на 1 м3: суглинок-780 кг,молотый домощшЗ гранулированный шлак - 520 кг, силикат натрия - 19 кг, воды -455л при показателях: плотность 1,64 г/см3, расплав по конусу ЛзШШ -- 12 см, водотвердое отношение - 0,35.

После отрывки транпея л заполнения их протяоофйльтрацяопшгм материалом в центре зшяшутих участков вцбуряв&гась сяггшша до водоупора и пз нее откачивался объем води, ограниченной зясэ-сой. Проницаемость завесы определялась по азионетю уровней вод« в середине фрагмента к за их предела,га.

Контроль качества заполнителя траншей осуществлялся путем замера его плотности при ггокоэд разиоязотогшого прибора ППГР-1. Наблюдения велись в точеггае четырех месяцев.

В результате проведенных экспериментов выявлено следующее: При задолнег*яя транпзл кодовой уликой плотность заполнителя по глубине изменяется в шрояих пределах, от 1,5 до 1,80 г/см3, это говорят о неоднородности материала заладителя по сечепаю запаси. При заполнении траясеи глкпгетцм заполнителем из местного суглинка п.'ютностфго в транвеа изменилась в меньших пределах от 5,65 до 1,85 г/см3. Коэффициент фильтрация завесы составил 10~3.. ЛО""* и/сучто па порядок ниже, чем яря заполнении комовой глиной. Прл заполнении транши комгозйцяошпи материалом заполнителя плотность его в трацвэе во времени возросла незначительно. По глубине траншей плотность заполнителя имеет практически

постоянное значение. Коэффициент фильтрации завесы колеблется и пределах 1-10~5...2 10~5 м/сут, что на порядок ниже чем при запсйшкк рлинистнм материалом заполнителя.

Качество противофильтрацкояной завесы, выполненной путем заполнения полости траншеи композиционным материалом, значительно шае, чем качество завесы с заполнением глинистым заполнителем или комовой глиной. Кроме того , при использовании композиционного материала заполнителя параметры его можно котролировать непосредственно перед укладкой в траншею с гарантией однородности заполнителя после укладки по глубине траншеи и обеспечения высока противофкльтрационных свойств.

Полученные высокие противофпльтрационные показатели противо-фкльтрационной завесы выполненной из композиционного материала заполнителя позволяют ей конкурировать с противофильтрациошпаш •' еавесами из твердеющих заполнителей, в основу которых заложено пси&ьзование цементов. При сравнении стоимости 1 и3 глиноцемен-•пюго состава заполнителя1 со стоимостью глиноилакового заполнителя, при равных технологических и противофильтрационных показателях, стоимость второго в 1,6 раза меньше.

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Заработана технология устройства противофяльтрационннх а&вас, устраиваемых способом "стена в грунте", с использованием составов заполнителя из композиционного материала на основа глинистых грунтов н отходов пли побочных продуктов промышленных предприятий, которые удовлетворяют технологичаским требования» и позволяют форыяровать однородное тело завесы с малой проницаемостью Кф= 10"^ - 10~°м/су? и высокой фильтрационной прочность» $ = 1000 - 1500 .

2. На оснований исследований определена рациональная область применения протявофильтрационннх завес с заполнителем из композиционного материала.

3. Технологические и фильтрационные показатели заполнителя такие, как подвижность, плотность, проницаемость я фильтрационная прочность можно регулировать путем варьирования вида, количества и дисперсности наполнителя вводимого в заполнитель.

4. При использовании в качестве наполнителя молотого доменного гранулированного шлака подавляющая доля снижения проницаемости до Кф= 3 1СГ®м/суг и увеличение фильтрационной прочности

3Кр=до 1000 достигается при соотношении грунт ¡наполнитель 60:40$.

5. Увеличение дисперсности наполнителя (тонкости помола)

в меньшей степени увеличивает фильтрационную прочность заполнителя, чем его количественное содержание. При содержании 40£,оптимальная тонкость помола молотого доменного шлака составляет 32003500 см^/кг. При этом фильтрационная прочность заполнителя достигает до значений 3Кр= 1000, а при содержании 60% Экр= 1500.

6. Прд использовании в качество наполнителя молотого никелевого шлака в количестве 40-70$ заполнитель имеет проницаемость Кф= 7,9-2,5 10~^и/сут и фильтрационную прочность 3Кр= до 600.

7. Применение в качестве наполнителя золы-унос и нефелинового галама не приводит к улучшению противофильтрационных показателей заполнителя,

8. Время, достаточное для качественного перемешивания составов заполнителя, должно быть не менее 20 минут. .

Основные положения диссертация опубликованы в следующих работах:

1. Большаков Ю.В., Андреев В.М., Ильин А.Н.,Харин Л.А. ¡Заполнитель тонких противофильтрационных завес //Научно-технический прогресс в строительстве.Тезиса докладов научно-технической конференции молодых ученых и специалистов.-Свердловск,1988.-С9.

2. Харин Л.А., Большаков Ю.В. Повышение фильтрационной прочности нетвердеющего заполнителя для противофильтрационных завес. - V.., 1989.-7 с. - Рукопись представлена МИСИ им. В.В.Куйбышева. Деп. в ВНИШС, К 8974, 1988.

3. Большаков Ю.В., Ильин А.Н., Харин Л.А., Пермяков М.Б. Иротивофильтрационные свойства шлако-глишшых материалов // Известия ВУЗов. Строительство и архитектура.-1989.- & 9

4. БолыпаковЮ.В., йлыш А.Н., Андреев В.М. .ХаринЛ.А., Смо-родшгав М.И. Композиция для создания противофильтрационных завес. Авт. св. СССР Л 1527376 // Бюллетень изобретений.- 1989. - й 45

5. Смородинов М.И., Кацов К.П., Харин Л.А., Пермяков М.Б. Исследования заполнителей противофильтрационных завео с использованием твердеющих и на твердеющих композиционных, материалов. -

3 кк.: Ресурсосбэрегающяё технологии устройства оснований и фун-дамэнтоа. - М., 1991, о. 11-17.

6. Харан Л.А, Устройство противофильтрационных завео с использованием композиционных материалов //Тезисы докладов научно-, технической конференции молодых ученых и специалистов. - Караганда. 1991.