СПОСОБ СОЗДАНИЯ ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННОГО ЭКРАНА НА ОТКОСАХ И ДНЕ ВЫЕМОК Российский патент 2001 года по МПК E02B3/16 E02B3/12 E02B5/02 B32B9/00 

Изобретение относится к способам борьбы как с фильтрационными потерями воды, так и ее притоками, и может быть использовано в гидротехническом строительстве и горном деле для пород, обладающих высокой фильтрационной способностью.

Известен способ уменьшения потерь воды от просачивания при земляных работах, заключающийся в защите поверхности грунта полимерными пленками (А. Кезди. Руководство по механике грунтов, том IV - М.: Стройиздат, 1978, - 237 с., с. 63).

Недостатки рассматриваемого способа заключаются в том, что покрытие из тонкой полимерной пленки легко разрушается, в том числе и от механических воздействий, требует создания дополнительного защитного слоя грунта, устойчивость которого может быть нарушена в результате его сползания по поверхности защищаемой пленки.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ создания на стенках траншей и скважин маловодопроницаемого экрана, состоящего из заглинизированного грунта и глинистой корки. (Абызов А.Г., Зазулинский А.А. и др. Возведение сооружений методом "стена в грунте". - Киев; 1976. - 203 с.; 56 с.)
В качестве недостатков известного способа можно перечислить следующие:
- невозможность изготовления экрана из местных грубодисперсных глинистых пород;
- невозможность создания экрана на поверхности грунтов, обладающих значительными коэффициентами фильтрации, например песчано-гравийных;
- низкая надежность и недостаточная прочность глинистого экрана при наличии напорных вод с напором, превышающим гидростатическое давление в выемке;
- на откосах выемок, сложенных разнородными грунтами и соответственно имеющих переменный коэффициент фильтрации, невозможно создать защитный слой заглинизированного грунта одинаковой толщины, что резко снижает надежность рассматриваемого способа;
- применение большого количества механизмов для приготовления качественно глинистой суспензии.

Предложенное изобретение позволит повысить эффективность борьбы с фильтрационными потерями в выемках путем создания надежного и прочного защитного экрана с применением глинистых материалов.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что в с способе создания противофильтрационного экрана на откосах и дне выемок, включающем применение глинистого порошка, предварительно размещают на поверхности дна и откосов слои из геотекстильного синтетического материала под и над слоем глинистого порошка, скрепляют слои между собой и заполняют выемки раствором глинистой суспензии, причем верхний слой геотекстильного материала имеет трубчатые полости, заполняемые отверждающим раствором.

Заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что в качестве элементов, повышающих эффективность и надежность борьбы с фильтрационными потерями, используют покрытие откосов и дна выемки слоями ГТСМ с прослойкой из глинистого порошка, имеющими трубчатые полости, причем выемка после монтажа полос заполняется раствором глинистой суспензии из грубодисперсных пород. Это позволяет применить в заявленном способе местные грубодисперсные глины, не требующие специальной обработки. Основой способа прототипа является применение высокодисперсных глин, обуславливающих высокую набухаемость и дисперсность глинистых частиц. Применение же местных грубодисперсных глин для приготовления суспензии в способе по прототипу приведет к созданию недоброкачественного грубодисперсного раствора, имеющего повышенную объемную массу и не способного закольматировать поверхность откоса и дна выемки. Причиной является отсутствие непосредственных физико-химических связей между глинистыми частицами и скелетом фильтрующего грунта. Поэтому в рассматриваемом способе по прототипу применение местных глин возможно после дополнительной диспергации глинистых частиц, которая достигается их механической или химической обработкой.

Способ создания противофильтрационного экрана основан на создании двойного заглинизированного слоя ГТСМ, причем внутренний противофильтрационный слой образуется в результате размокания и набухания сухого слоя глинистого порошка, предварительно нанесенного на поверхность нижней полосы, а внешний противофильтрационный слой - при механическом задержании движущихся взвешенных глинистых частиц в порах верхнего слоя ГТСМ. Поры этого слоя закупориваются глинистыми частицами суспензии, в результате чего образуется практически водонепроницаемый слой закольматированного ГТСМ. Особенностью предлагаемого способа является возможность подбирать параметры ГТСМ, например размеры пор, в соответствии с размерами глинистых частиц, используемых для приготовления сухого глинистого порошка и глинистой суспензии. Это позволяет временно допускать частичную фильтрацию глинистой суспензии через внутренний глинистый слой со скоростью, достаточной для осаждения глинистых частиц на верхнем слое ГТСМ.

Процесс защиты откосов и дна выемок от фильтрации воды можно объяснить следующим образом. После сооружения предлагаемой противофильтрационной завесы в дно и откосы выемки начинает фильтроваться суспензия, содержащая частицы глины различных фракций. Эти частицы действием тока жидкости наносятся на поверхность двойного слоя ГТСМ, где и оседают, заполняя поры. В первоначальные моменты времени возможно проникновение глинистых частиц внутрь двойного слоя ГТСМ. По мере осаждения глинистых частиц на поверхности и внутри слоя ГТСМ его фильтрационные характеристики снижаются за счет перекрытия отверстий нетканого материала, а также набухания частиц глины внутри двойного слоя. В результате создается единая противофильтрационная система из слоев ГТСМ и глинистой изоляции.

На фиг. 1 показан противофильтрационный экран, состоящий из нижнего слоя ГТСМ 1, глинистой прослойки 2, верхнего слоя ГТСМ 3, трубчатых полостей 4, глинистой суспензии 5.

На фиг. 2 показана аксонометрическая проекция участка выемки с элементами рассматриваемого способа и стыковкой 6 полос из двойного слоя ГТСМ. На фиг. 3 - вид А (увеличено).

Реализация способа осуществляется в следующей последовательности:
- на нижний слой ГТСМ в виде отдельной полосы 1 равномерно наносится слой глинистого порошка 2, размеры частиц которого и его толщина заранее подбираются. Причем для более плотного заполнения пора слоя ГТСМ может быть применен вибростол;
- нижний слой накрывается верхним слоем ГТСМ 3 с соединением слоев при помощи склеивания, термообработки или прошивки. На краях полосы верхнего слоя заранее в продольном направлении изготовлены трубчатые полости 4, например, путем загиба и прошива краев слоя;
- полости заполняются глинистым порошком с отвердителем 7 или по второму варианту остаются пустыми, часть полос двойного слоя ГТСМ изготавливают без полостей;
- укладывают двойные слои ГТСМ полосами, располагая полосу с трубчатыми полостями сверху полос без трубчатых полостей, обеспечивая при этом перекрытие соседних полос "внахлестку";
- выемка заполняется раствором глинистой суспензии 5, при этом происходит реакция глинистого порошка и отвердителя 7, находящихся в трубчатых полостях, с водой. В результате твердения глинистого порошка трубчатые полости приобретают жесткость и становятся арматурным каркасом, способствующим более плотному контакту экрана с поверхностью выемки и препятствующим оползанию противофильтрационного экрана вниз по откосу выемки. Дополнительную устойчивость против оползания полосы ГТСМ приобретают в результате того, что нижний слой экрана легко вбирает в себя частицы песка, тем самым увеличивая трение между поверхностью ГТСМ и поверхностью откоса, сложенного песком или песчано-гравийной смесью.

Возможно также введение в полости 7 после раскатывания гибких шлангов, с помощью которых полости под давлением наполняются цементным раствором, а шланги при этом постепенно извлекаются.

Таким образом, в предлагаемом способе решаются две задачи: 1 - создание эффективного и надежного противофильтрационного экрана на откосах и дне выемок, 2 - применение местных грубодисперсных глинистых материалов в сочетании с ГТСМ в значительной степени уменьшает стоимость мероприятий, направленных на борьбу с фильтрацией воды.

Изобретение относится к гидротехническому строительству, в частности к способам борьбы с фильтрацией из выемок через дно и поверхность откосов, например каналов, дренажных траншей, или при ведении горных работ. В способе создания противофильтрационного экрана на откосах и дне выемок применяется двойной заглинизированный слой синтетического геотекстильного материала, причем внутренний противофильтрационный слой образуется за счет размокания и набухания сухого глинистого порошка, предварительно нанесенного на поверхность нижней полосы, а внешний противофильтрационный слой - при механическом задержании взвешенных в растворе глинистой суспензии, заполняющей выемку, глинистых частиц. При этом невозможность сползания защитного экрана по откосу обеспечивается за счет создания жесткого каркаса путем заполнения трубчатых полостей в верхнем слое геотекстильного материала твердеющим раствором. Использование указанных элементов экрана и последовательность работ по его возведению позволяет повысить эффективность и надежность борьбы с фильтрационными потерями при использовании местных глинистых материалов. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. Способ создания противофильтрационного экрана на откосах и дне выемок, включающий нанесение на поверхность слоя глинистого порошка, отличающийся тем, что дополнительно размещают на поверхности дна и откосов слои из геотекстильного синтетического материала под и над слоем глинистого порошка, скрепляют слои между собой и заполняют выемки раствором глинистой суспензии. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что верхний слой геотекстильного материала выполняют с трубчатыми полостями. 3. Способ по любому из пп.1 и 2, отличающийся тем, что трубчатые полости заполняют отверждающим раствором.