Способ закрепления оттаявшего грунта Советский патент 1992 года по МПК E02D3/12 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при закреплении грунта в районах распространения вечной мерзлоты для защиты грунтовых откосов от размывания талыми водами.

Целью изобретения является упрощение способа и сокращение продолжительности его осуществления при одновременном сохранении естественного почвенного комплекса в закрепляемом грунте.

Способ осуществляют следующим образом.

Грунт в талом состоянии смешивают с водным раствором поливинилового спирта (ПВС). затем полученная композиция замораживается.

Предлагаемый закрепляющий агент и длительность замораживания его смеси с грунтом обеспечивают структурирование системы, в результате чего образуется пол- . имерная сетка, соединяющая частицы грунта в единое целое. Но это - не монолитный камень, а наполненная грунтом гелеобраз- ная система, которая удерживает воду, не мешает прорастанию растений, при высыхании не рассыпается, а при последующем намачивании не размывается. Сам же используемый полимер - ПВС - не токсичен, не влияет отрицательно на комплекс по- чвенних организмов.

Выбор концентрации водных растворов ПВС, используемых в предлагаемом способе, обусловлен следующими моментами.

ч о ел ел о о

При концентрации полимера ниже 2% эффект закрепления оттаявшего грунта незначителен, при помещении образца в воду наблюдается его постепенное размывание. При концентрации ПВС выше 8% существенно возрастает вязкость раствора, что снижает технологичность способа в целом, так как возникают технические трудности приготовления смеси закрепляющего агента и грунта, кроме того, большой расход ПВС удорожает способ, поэтому использование растворов с концентрацией более 8 % нецелесообразно, хотя закрепляющий эффект еще более усиливается. Количество вводимого в грунт закрепляющего агента определяется типом грунта, его водосодер- жанием, гранулометрическим составом и многими другими природными факторами, поэтому изобретением предусматривается приготовление смесей грунта с закрепляющим агентом до полного влагонасыщения получаемой композиции.

Продолжительность замораживания этой композиции составляет 3-24 ч. Этот диапазон обусловлен тем, что за время менее 3 ч объемные (т.е. крупные) образцы иногда не успевают замерзнуть, особенно при не очень низких температурах, что в результате не дает возможности произойти процессам структурирования, и поэтому соединение частиц грунта в единое целое с помощью полимерного геля не происходит; выдерживание же образцов при замораживании более 24 ч надежно обеспечивает замерзание смеси грунта с закрепляющим агентом, а максимальная длительность стадии замооаживания практически не ограничена. Таким образом главное -обязательное замерзание всей системы, именно это после оттаивания приводит к закреплению грунта. Водорастворимый полимер - ПВС - после оттаивания грунта не вымывается из него, а сам грунт в результате не размывается талыми водами. Особенно сильно этот эффект проявляется в случае песчаных грунтоЁ, которые в обычных условиях после оттаивания практически не обладают механической прочностью, разрушаясь даже под нагрузкой собственного веса и очень быстро размываются талыми водами, тогда как смесь песка с предлагаемым закрепляющим агентом после замораживания - оттаивания приобретает механическую прочность, достаточную для сохранения, не размывается талыми водами.

Предлагаемый способ закрепления оттаявшего грунта реализован следующим образом.

Смешивают при комнатной температуре 1,6 кг воздушносухого песка и 0,6 кг водного раствора ПВС, при этом достигается полнота влагонасыщения песка. Полученную композицию помещают в цилиндрическую металлическую форму высотой 100 и диаметром 45 мм и переносят в климэтиче- скую камеру с температурой 20°С. Через 3-24 ч образцы извлекают из форм с помощью винтового пресса, и после оттаивания измеряют значения деформации образцов при одноосном сжатии с помощью рычажного пресса. Нагрузка прикладывает- ся плавно (не допуская удара) и монотонно

возрастает до момента разрушения образца. За этот момент принимается время, в течение которого деформация достигает 25-30% от первоначальной высоты объекта. Условно-мгновенное значение прочности определяют из формулы

.

Fcp

где Рр - нагрузка при разрушении, кг

FCp (FH - Fp) : 2 - средняя площадь образца (FH начальная площадь образца, Fp - максимальная площадь образца при разрушении).

Модуль общей деформации (Е) определяют как отношение разрушающей нагрузки к значению общей деформации.

Примеры представлены в таблице. Предлагаемый способ является экологически безопасным, поскольку позволяет сохранить естественный почвенный комплекс, так как гелеобразное полимерное связующее, образовавшееся в результате замораживания - оттаивания исходной композиции, хорошо удерживает воду, не размывается талыми водами, не препятствует росту растений и прорастанию семян.

Данный способ более прост, так как не требует многостадийной обработки закрепляемого грунта в различных температурных режимах. Необходимо лишь заморозить исходную композицию, что в результате приводит к закреплению оттаявшего грунта. При применении предлагаемого способа в

природных условиях энергозатраты на его реализацию минимальны, поскольку наиболее энергоемкая операция - замораживание - осуществляется за счет естественного холода.

С помощью такого способа достигается существенное снижение длительности процесса, приводящего к достижению желаемого результата, т.е. закреплению оттаявшего грунта. По сравнению со способом-прототипом экономия времени следующая: в данном способе необходимо 3-24 ч для получения положительного эффекта закрепления, а в способе-прототипе - 90-120 сут.

Формула изобретения Способ закрепления оттаявшего грунта, включающий смешение его с закрепляющим реагентом и замораживание

0

полученной композиции, отличают и й- с я тем, что, с целью упрощения способа и сокращения продолжительности его осуществления при одновременном сохранении естественного почвенного комплекса в закрепляемом грунте, в качестве закрепляющего реагента используют 2-8%-ный водный раствор поливинилового спирта, а замораживание композиции осуществляют в течение 3-24 ч.

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при закреплении грунта в районах распространения вечной мерзлоты для защиты грунтовых откосов от размывания талыми водами. Цель изобретения - упрощение способа и сокращение продолжительности его осуществления при одновременном сохранении естественного почвенного комплекса в закрепляемом грунте. Способ включает смещение его с 2-8%-ным водным раствором поливинилового спирта и последующее замораживание полученной композиции в течение 3-24 ч. Прочность при сжатии и модуль деформации оттаявшего грунта соответственно для песка 0,027-0,21 и 0,13- 0,80 МПа, а для суглинка 0,029-0,175 и 0,29-0,59 МПа. 1 табл. СЛ С

Физико-механические свойства незакрепленных и закрепленных оттаявших

грунтов

Продолжение таблицы

Продолжение таблицы