Способ изоляции грунтовых вод на орошаемых землях Советский патент 1984 года по МПК E02D3/12 C09K17/02 

О5

ел

со со Изобретение относится к закреплению грунтов и может быть использовано при технической мелиорации грунтов на орошаемых землях, например, для борьбы с подъемом уровня грунтовых вод и вторичным засолением почв. Известен способ закрепления обводненных несвязных грунтов путем нагнетания в них водорастворимых закрепляющих растворов, при этом перед нагнетанием растворов массив грунта предварительно осушают 1. Наиболее близким по технической сушности и достигаемому эффекту является способ закрепления водонасыщенного песчаного грунта, в том числе и с целью создания противофильтрационного экрана для изоляции грунтовых вод, путем последовательного нагнетания в грунт водного раствора силиката натрия и углекислого газа через один и тот же инъектор 2. Недостатком известных способов является невозможность создания противофильтрационного экрана на заданной глубине. Цель изобретения - создание противофильтрационного экрана на заданной глубине. Поставленная цель достигается тем,что согласно способу изоляции грунтовых вод на орошаемых землях, включаюш,ему нагнетание в грунт кремнесодержашего реагента, предварительно понижают до глубины создания противофильтрационного экрана уровень грунтовых вод, после чего в грунт нагнетают кремневодороды или фторид кремния. Суш,ность предлагаемого способа состоит в том, что после понижения уровня грунтовых вод в грунт нагнетают реагенты, взаимодействуюш,ие с водой и образующие в грунте труднорастворимые соединения. Таким образом,образование противофильтрационного экрана возможно именно на заранее заданной глубине от поверхности земли, которая определяется кривой денрессионной воронки от понижения уровня грунтовых вод, В качестве реагентов, взаимодействующих с водой, могут быть использованы кремневодороды или фторид кремния. Кремневодороды - соединения кремния и водорода - получают путем воздействия разбавленных кислот на силицид магния либо как отход производства аэросила («белой сажи) Выделены только насыщенные кремневодороды общей формулы Si;,H2M Ч-2, получены они вплоть до октосилана SigHjg. Первые из этого ряда - моносилан SiH4 и дисилан SijHj - при комнатной температуре находятся в газообразном состоянии, остальные - летучие жидкости. Кремневодороды окисляются на воздухе и разлагаются водой, например SijHg + ЗЗЮд -f 10Н2. Как при окислении,так и при разложении водой кремневодородов образуется большое количество SiO в виде мелких дисперсий. Двуокись кремния, накапливаясь в грунте, практически полностью кольматирует его поры, образуя тем самым водонепроницаемый экран. Таким же образом действует и фторид кремния, который вступает в реакцию с водой и растворенными в ней солями кальция, магния и натрия, образуя труднорастворимые соединения - фторсиликат натрия, силикаты кальция и магния. В связи с тем, что фторид кремния взаимодействует с солями, его целесообразно применять тогда, когда необходимо изолировать грунтовые воды повышенной минерализации. Фторид кремния может быть получен из отходов химико-металлургических комбинатов, где он содержится в количестве до 15- 200/0. Кремневодороды и фторид кремния вводят в грунт в любых количествах (в зависимости от необходимой мощности пласта) как в чистом виде,так и в любых соотношениях при естественной температуре окружающей среды и давления не выше 1 -10-10Па. При этом на одну грамм-молекулу реагента образуется 1,5-2 грамм-молекулы двуокиси кремния. Способ испытан в лабораторных и полевых условиях. В лабораторных условиях изучено влияние указанных реагентов на изменение пористости и проницаемости водонасыщенных песчаников. В первом случае используют смесь моносилана и дисилана в соотношении 4:1 в количестве 10 м. Указанную смесь пропускают через колонки керна песчаника высотой 50 см в течение 1 ч. Результаты измерений открытой пористости (объемным методом) до и после эксперимента представлены в табл. 1. Как видно из данных табл. 1,обводненные образцы песчаника почти полностью лидшются пористости (при значениях ее 1--3% порода практически водонепроницаема). Аналогичные лабораторные испытания проведены также с фторидом кремния. В качестве реагента используют отходы производства Калушского химико-металлургического комбината следующего состава,%: фторид кремния 12; силаны 4; хлоралканы 5; фторалканы 1; азот 77 и аргон 1. Результаты испытаний проницаемости керна до и после экспериментов приведены в табл. ,2. Предлагаемый способ, как видно из табл. 2,снижает проницаемость породы при нагнетании в нее фторида кремния в 10- 20 раз, а для случая с высокой минерализацией грунтовой воды проницаемость практически отсутствует. Способ испытан также в поле.Бых условиях в скважине. Глубина скважины 5,2 м. Грунтовые воды вскрыты на глубине 1,3 м. Весь разрез

скважины сложен средне- и мелкозернистыми песками. После водопонижения до уровня,4,8 м в скважину закачивают 15 м смеси м,оно- и дисилана в отношении 4:1. Затем на расстоянии 3 и 5 м от нагнетальной скважины проходят шурфы 1 и 2, в которых определяют мош,ность противофильтрационного экрана, пористость и водопроницаемость слагающих его пород.

Результаты этих испытаний представлены в табл. 3.

Из табл. 3 видно, что на расстоянии 7 м от скважины создан противофильтрационный экран мош.ностью 0,3-0,7 м, практически лишенный пористости, а вблизи нагнетательной скважины практически водонепроницаемый. При этом этот экран строго тяготеет к пониженному уровню грунтовых вод.

Таким образом, при оптимальном выборе расстояний между нагнетательными скважинами предлагаемый способ позволяет создавать в грунте противофильтрационный экран на заранее заданной глубине

от дневной поверхности, изолирующий грунтовые воды и препятствующий их подъему выше критического уровня, что, в свою очередь, снижает вероятность вторичного засоления почв на орошаемых землях.

Таблица 1

СПОСОБ ИЗОЛЯЦИИ ГРУНТОВЫХ ВОД НА ОРОШАЕМЫХ ЗЕМЛЯХ, включающий нагнетание в грунт кремнесодержащего реагента, отличающийся тем, что, с целью создания противофильтрационного экрана на заданной глубине, предварительно понижают до этой глубины уровень грунтовых вод, после чего в грунт нагнетают кремневодороды или фторид кремния.

Песчаник Водопроводная

Минерализация

Порода

1,4

11,5

Проницаемость, миллидарси

Таблица 3