Способ возведения земляных сооружений Советский патент 1979 года по МПК E02B7/06 

(54) СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ЗЕМЛЯНЫХ СООРУЖЕНИЙ

ные грунты поливают 25%-ным раствором хлорида кальция и оттаивают их.

Однако известный способ возведения земл$шы5 сооружений малопроизводителен. Это объясняется необходимостью осущест - 5 вления множества вспомогательных опера ций (подогрев воды до 60 С, поддержива низ температуры жидкого теплоносителя, т. е. воды в прудках, не ниже , теплоизоляция поверхности воды в прудках, удано ление льда и снега на откосах карт, со. хранение грунта в талом состоянии при его разработке и транспортировке, оттаивание верхнего слоя промороженного грунта перед созданием следующего прудка), для ч is выполнения которых требуется использование специальных машин, viexaHH3MOB, электрооборудовш ия, материалов, а также затрат большого количества электроэнергии. Все это приводит к значительному 0 удорожанию отсыпки грунтов в тело земляного сооружения. Вместе с тем, извест ный способ не позволяет практически осу ществить круглогодичную отсьтку мерзлы грунтов. Это можно объяснить следукшим образом. Вода в мерзлых груртах находит ся в виде льда, поэтому при отсьтке мер лого грунта в воду, имеющую температуру около 5 С, не будет наблюдаться образования пластично-мерзлого состояния этого грунта, а произойдет понижение тем пературы и смерзание водьт. Для того, чтсбы получить требуемый эффект, необхо димо постоянно подогревать воду до 60Л7О С, что в условиях отрицательных температур воздуха трудно осуществимо по причинам, указанным выше. Целью изобретения является повышени производительности, а также обеспечение возможности круглогодичной отсьтки мер злых грунтов. Поставленная цель достигается тем, что в известном способе, заключаюцемся в послойной отсьшкё грунта в емкости с жидким теплоносителем с послёдукхцим уплотнением каждого слоя, в качестве жидкого теплоносителя используют насыщенный раствор хлоридов, в которь1Й-от«, сьтают предварительно промороженный грунт, а после его насыщения раствором до пластично-мерзлого состояния уплотняют отсьтанный слой, с последук)ййм последовательным повторением операций для каждого слоя. Способ осушествл5пот следующим обра .зом. На строящейся плотине создают карты длиной 150-2ООМ и ЗО-5Ом, п

периметру которых отсьтают земляные дамбочки высотой 2,5-3,Ом из суглинистого грунта, уплотненного до объемного веса 1,65кг/см, в результате чего образуются емкости, в которые подают насьаценные растворы хлоридов, имеющие эвтектическую температуру смерзания от до -55С: на однуиз карт раствор хлорида натрия с минерализацией 50-18Ог/л и удельным весом 1,05-1,15 на другую карту - раствор хлорида кальция с удельным весом 1,16г/см ; на третью карту - раствор хлорида магния с удельным весом 1,12г/смЧ Эти растворы являются зачастую отходами калийного. содового и магниевого производств. В верхней части дамбочек устраивают прорези для сброса лишнего раствора на соседнюю карту при отсьтке грунта в прудки. После образования прудков глубиной 1,8-2,3м подают мерзлый суглинистый грунт автосамосвалами. При этом размер мерзлых комьев не превышает 0,7м. Мерзлый суглинистый грунт отсьтают в прудки слоgj jj 1,5-2,Ом способом от себя . В. процессе отсьшки смерзания между комьями не наблюдается. После отсыпки слоя мерзлых грунтов происходит насыщение, комьев раствором хлоридов. Затем эти грунтьц выдерживают 1ч для доведения поверхностей комьев грунта на глубину 1-5см до пластично-мерзлого состояния. Отсьтан- ный слоями на карты грунт, доведенный до пластично-мерзлого состоятия, уплотняют вибрационными катками с удельным давлением 4Окгс/см за 5 проходов по однок у следу. Затем все операции последовательно повторяют для каждого отсыпаемого слоя грунта. Использование насыщенных растворов хлоридов обусловлено определенными причинами, которые заключаются е следующем. При внесении в грунт водорастворимых солей повыщается концентрация порового раствора и происходит замещение поглощенных катионов на катионы вносимой соли, что в ряде случаев обуславяивает агрегирование или диспергацию грунтовых частиц и изменение водно-физических и физико-химических свойств грунтов. Протекающие при засолении -.грунта физикохимические процессы приводят к понижению температуры замерзания nqDOBoro раствора и- предохраняют грунт от смерзания при отрицательных температурах воздуха. При замерзании насьпценньгх водньк растворов сначала кристаллизуется лишь часть воды - растворителя и повышается концентрация незамерзшего остаточного раствора, вследствие чего температура замерзания его не остается постоянной, а постепенно понижается. Эти изменения происхоаят до определенного предела, называемого точкой эвтекпгки, при которой одновременно переходят в твердое состояние как вода, так и растворенные в.ней соли. В насыщенных растворах хлоридов тон- ка эвтектики наблюдается при . отрицательных температурах, например дл хлорида кадия при -ll,, а для хлорида кальция при -55,. Для повышения концентрации порового раствора, который играет роль теплоносителя, препятствующего смерзанию контактов комьев -мерзло го грунта и одновременно способствующег изменению физико-химических и водно-физических свойств постепенно оттаивающег грунта, при отсыпке по предложеннок у сп собу используются только насыщенные ра створы солей. В опытах с применением насьпценных водных растворов хлоридов J наблюдалось образование кристаллов льда на контактах и поверхности мерзлых комь ев, в связи с чем мерзлью грунты плохо уплотняются в процессе отсыпки и не обеспечивают нужной плотности насьшки. Использование только исключительно растворов хлоридов, а не, например, со- гДовых растворов или растворов сульфатов связано также со спецификой поведегшя различных солей в грунтах тела насыпей и плотин., Например, при устройстве садочных бассейнов на соляных промыслах и возведении земляных дамб фильтрационные воды, насыщенные сульфатными или .содовыми , образуют в теле плотин при (-3) - (5)С линзы соды или мирабилита. Рост кристаллов этих солей вызьшает давление до 5Окг/см, на глинистые грунты, в результате чего увеличивается пористость грунтов, образуются трещины и другие деформации в теле пло тин. Проникновение насыщенного раствора хлоридов в глинистые грунты ведет к образованию в тонкодисперсной системе достаточно развитых сольватных оболочек, к изменению гранулометрического состава грунтов в основном в сторону уменьшения содержания агрегатов в пылеватой фракции и увеличению содержания глинистой составляющей, а также переходу поверхности комьев на глубину 1-5см в пластично-мерзлое состояние. Суммарно эффект физико-химических изменений в грунтах привошгг к их уплотнению и уменьшению коэффициента фильтрации во времени. В соответствии с увеличением плотности грунтов увеличиваются их.про костные характеристики. Пластично-мерз лое состояние комьев грунта, возника1ощее под влиянием насьпиенного раствора хлоридов, обеспечивает эффективное вьшолнение последующей операции - виброуплот нения. Под действием вибродинамической определенных и нагрузки происходит уплотнение и перемеmvmamie пластшгно-мерзлого грунта в отсыпанном слое в условиях тиксотрошюго разжижения заполнителя, представленного в виде мелких {1-5см) комков и частиц суглинков. Сначала вибродинамические нагрузки вызьгеают тиксотропное нарушение структурных связей пластично-мерзлых глинистых грунтов, что обуславливает понижение их первоначальной про1шости в относительно узком температурном диапазоне, изменяющемся в грунтах от -3 до О С. В дальнейшем при виброуплотнении происходит перераспределение комьев пластично-1мерзлого грзтита и глинистого заполнителя в слое, а затем у1шотнение грунта за счет увеличения числа связей и контактов между фракциями. Наличие насыщенного раствора хлоридов в порах грунта способствует его уплотнению, особенно при действии дополнительной статической нагрузки от веса отсьтаемой на- сьти. Способ прост в исполнении, позволяет использовать в практике строительства насьтей мерзлые грунты и отходы калийного, содового, Т ггаз1ового производств. Использование растворов хлоридов в качестве жидкого теплоносителя и мерзлых грунов при отсьтке дает возможность возводить качественные земляные насыпи с требуемой плотностью без снижения прочностных и деформационных характеристик материала в тепе насыпей. При этом, по сравнению с известным способом, сокращается количество осуществляемых операций почти в 2 раза, и, следовательно, производительность повышается такяда ещев 1,,О раза за счет отсьшки грунтов слоями по 1,5-2,Ом, а не по 1м, как в известном способе. Формулаизобретения Способ возведения земляных сооружений, преимущественно гидротехнических, В суровых климатическюс условиях, заключающийся в послойной отсытгке грунта в

7684085о

емкости с жидким теплоносителем с по-до пластично-мерзлого состояния уплотняслепукхцим уплотнением каждого слоя,ют отсыпанный слой, с последующим после /

отличающийся тем, что, с це довательным повторением операций для

лью повышения производительности, в ка-каждого слоя.

чествй жидкого теплоносителя используют j Источники информации, принятые во

насыщенный раствор хлоридов, в которыйвнимание при экспертизе

отсьтают предварительно промороженный1. Биянов Г. Ф. Плотины на вечной

грунт, а после его насыщения раствороммерзлоте, 1975, .с. 115-117 (прототип).