Способ укрепления грунта и придания ему водонепроницаемости Советский патент 1938 года по МПК C09K17/00 

Существующие способы укрепления грунтов и придания им водонепроницаемости путем нагнетания в их поры цементного или глиняного растворов не дают удовлетворительного решения задачи вследствие весьма ограниченной сферы распространения цементных и глиняных частиц вокруг точки их поступления в грунт.

Значительным шагом вперед является применение химического способа укрепления грунтов путем нагнетания в их поры растворов двух реагирующих между собою веществ (методы Иостена и Научно-Исследовательского института ВОДГЕО). Во многих случаях с помощью этого способа, нашедшего некоторое применение, возможно техническое разрешение задачи по закреплению плывунов, прекращению фильтрации через грунт или нарушенную кладку.

При больших достоинствах этот способ обладает, однако, и рядом существенных недостатков, ограничивающих возможность его широкого применения. Основным недостатком является низкая степень использования жидкого стекла (обычно применяемого

для целей укрепления), большая часть которого вытесняется раствором другого реактива и выходит из сферы реакции. Это приводит к весьма большому расходу реактивов и высокой стоимости работ. Совершенно неприменим указанный выше химический способ для закрепления поверхностных слоев грунта под водой. Большие затруднения возникают и при укреплении грунтов со значительными скоростями проходящих через них фильтрационных токов вследствие вымывания реактивов фильтрационной водой до момента их взаимодействия. Практикуемое в таких случаях предварительное неполное укрепление грунта путем одновременного ввода обоих реагирующих между собою веществ приводит к дальнейшему увеличению расхода реактивов и удорожанию работ. Предлагаемый способ химической обработки грунтов основан на применении в качестве одного из компонентов труднорастворимых солей кальция, магния и других двух- и трехвалентных металлов при использовании транспортирующей способности фильтрационных токов.

Для укрепления определенного слоя грунта в поры последнего в качестве первого компонента вводится суспензия трудно растворимого соединения Са, Мд или других двух-и трехвалентных металлов-Са(ОН)9; MgCOg и др. Способы введения суспензии для различных грунтов различны. При грубозернистых грунтах (песках), почти не содержащих пылеватых и глинистых частиц и обладающих высоким коэфициентом фильтрации, труднорастворимые компоненты вводятся путем непосредственного нагнетания суспензии гипса или известкового молока и др. Если же подвергающийся обработке грунт является средне- или мелкозернистым песком с глинистыми частицами, то введение в поры грунта труднорастворимых солей производится путем одновременного или последовательного нагнетания двух растворов веществ, реагирующих друг с другом с образованием вышеуказанных труднорастворимых соединений (CaClj и CaCl и NaOH; MgCI., и NaaCOs и др.).

Благодаря тому, что при нагнетании растворов и их взаимодействии труднорастворимые соединения образуются в форме весьма мелких частичек и в малой степени в.г1ияют на фильтрационную способность грунта, радиус распространения частичек труднорастворимых соединений вокруг каждой точки введения растворов весьма велик.

Второй стадией процесса обработки грунтов, по предлагаемому способу, является введение в поры грунта раствора одного или нескольких таких веществ (второй компонент), которые реагируют с ранее введенными в грунт труднорастворимыми соединениями (первый компонент) с образованием продуктов, обладающих высокими кольматационными и вяжущими свойствами. В качестве второго компонента можно применять растворы силикатов натрия или калия (жидкое стекло), продуктов щелочной обработки торфа и др. Для этой же цели могут быть использованы сульфитные щелока и растворы щелочных солей жирных, нафтеновых, сульфонафтеновых и сульфоароматических кислот

и других веществ, реагирующих с первым компонентом с образованием продуктов выщеуказанного характера.

Введение второго компонента производится или путем нагнетания растворов указанных веществ в точках, расположенных таким образом, что фильтрационные токи, захватывая раствор, переносят и распределяют его в слое грунта, содержащего ранее введенные частицы первого компонента, или же раствор второго компонента вносится в воду над поверхностью грунта и распределяется в слое грунта, содержащего первый компонент, также при помощи фильтрационных токов.

Для создания водонепроницаемого слоя химическим путем на поверхности грунта под водой средне- или мелкозернистый песок предварительно смещивается с молотой негашеной известью, молотым гипсом или их смесью и равномерно распределяется одним из известных механизированных способов по поверхности грунта. В случае же создания водонепроницаемого слоя на поверхности, свободной от воды, во время производства работ слой песка, смешанного с первым компонентом, должен быть насыщен водой. В этом случае вместо молотой негашеной извести может также применяться гашеная известь в виде известкового молока.

Обработка подготовленного таким образом слоя грунта раствором второго компонента (жидким стеклом, продуктами щелочной обработки торфа и др.) производится по истечении некоторого времени после его укладки под водой или насыщения водой одним из следующих приемов., Л. При создании водонепроницаемого слоя грунта под водой:

1.Раствор второго компонента вводится непосредственно в воду над поверхностью уложенного слоя грунта, смешанного с первым компонентом.

2.Раствор второго компонента предварительно смещивается с песком (или глиной), и последний равномерно распределяется по поверхности ранее уложенного слоя грунта, смешанного с первым компонентом.

Б. При создании водонепроницаемого слоя на поверхности, свободной от воды:

1.Уложенный слой грунта, смешанного с первым компонентом, равномерно с поверхности поливается раствором второго компонента.

2.На поверхность уложенного грунта, смешанного с первым компонентом, равномерно наносится слой песка (или глины), предварительно смешанного с раствором второго компо нента.

3.Верхний слой уложенного грунта, смешанного с первым компонентом, разрыхляется, поливается раствором второго компонента и вновь заглаживается.

Если поверхность грунта, обработанная в условиях, указанных в п. Б, по окончании работ сразу не затопляется, необходимо производить неоднократное и равномерное поливание ее водой.

Пример 1 (создание экрана). Грунт - песок от мелко- до крупнозернистого с коэфициентом фильтрации 0,005-0,05 см1сек смешивается с 6% молотого гипса (80 кг гипса на 1 м грунта), и смесь равномерно укладывается под водой в экран насыпной плотины путем отсыпки в воду. Разделения песка от гииса при этом не происходит.

На уложенный слой тем же способом равномерно наносится смесь жидкого стекла с крупнозернистым песком из расчета 30 л жидкого стекла 40° Вё на 1 м ранее уложенной смеси песка с гипсом. Через 48-72 часа коэфициент фильтрации закрепленного слоя грунта снижается до 0,000005- 0,00002 см1сек, т. е. приближается к коэфициенту фильтрации тонкой глины; в дальнейшем фильтрация прекращается.

Пример 2 (закрепление основания). В грунт - гравий с крупнозернистым песком с коэфициентом фильтрации 0,1-1,0 CMjceK нагнетается известковое молоко из расчета 40 кг негашеной извести на 1 м закрепляемого грунта. После этого в те же точки или точки, лежащие несколько выше по направлению фильтрационного потока, вводится раствор жидкого стекла 20 Вё из расчета 30 л жидкого стекла 40- Вё на 1 .« грунта. Коэфициент фильтрации, закрепленного слоя грунта быстро снижается до 0,000003-0,00001 см/сек в дальнейшем фильтрация прекращается.

Пример 3 (закрепление основания). В грунт - песок от средне- до крупнозернистого с коэфициентом фильтрации 0,007-0,03 с.Щсек вводится одновременно нагнетанием подогретый (во избежание кристаллизации) 15%-й раствор сернокислого натра (из расчета 50 кг на 1 м грунта) и 30%-и раствор хлористого кальция (из расчета 30 кг CaCl.j на 1 -И закрепляемого грунта). Через 2--3 часа после нагнетания в точки, лежащие на 1-2 м выше по направлению фильтрационного тока, нагнетается раствор жидкого стекла 20° Вё из расчета 30 л жидкого стекла 40Вё на 1 м закрепленного грунта.

Коэфициент фильтрации закрепленного слоя грунта через 1-2 суток снижается до 0,000008-0,00002 . В дальнейшем фильтрация прекращается. Указанный способ обладает следующими преимуществами по сравнению с известными:

1.Расход реактивов, необходимых для создания слоя грунта с достаточной водонепроницаемостью, в несколько раз меньше.

2.Сфера распространения нагнетаемых реактивов и объем обрабатываемого каждой скважиной грунта значительно увеличивается вследствие использования транспортирующей способности фильтрационных токов.

3.Благодаря использованию фильтрационных токов в некоторых случаях возможно объемное закрепление грунта без применения нагнетания реактивов.

4.Создание водонепроницаемых поверхностных слоев грунта может осуществляться под водой.

Предмет изобретения.

1. Способ укрепления грунта и придания ему водонепроницаемости путем введения в грунт труднорастворимых в воде соединений двух- и трехвалентных металлов и раствора веществ, образующих с ними продукты, обладающие вяжущими свойствами, отличающийся тем, что, с целью использования фильтрационных потоков для смешивания двух химически реагирующих компонентов, второй компонент вводят в грунт в точках, расположенных выще по течению фильтрационного тока.

2. Видоизменение способа по п. 1, отличающееся тем, что при обработке

грунта под водой реагирующие вещества или только первый компонент смешивают с песком перед введением в грунт.