Лекции.Орг


Поиск:




Система методов создания грунтов и грунтовых массивов с заданными особенностями




Изучение из­менения состава, структуры, состояния и свойств грунтов в результате приме­нения методов их искусственного улучшения является предметом технической мелиорации грунтов (ТМГ).

Сформи­ровавшийся к настоящему времени спектр физико-технологических принци­пов и методов по природе основных действующих (преобразующих) факторов и происходящих при этом процессов объединяются в три группы:

1) Физическая мелиорация, традиционно именуемая как уплот­нение и осушение грунтов;

2) физико-химическая мелиорация;

3) геотехническая мелиорация, чаще встречается в литературе под названи­ем армирование грунтов.

Основные задачи, которые необходимо решать для улучшения грунтов в качестве основания для сооружений - это повышение их несущей способности и ухудшение их фильтрационных свойств.

В зависимости от типа исходных грунтов, применяются различные методы их искусственного улучшения

Физическая мелиорация

1) Гравитационное уплотнение рыхлых отложений статической нагрузкой. Применяется для уплотнения водонасыщенныхсильносжимаемых, заторфованных грунтов. Выполняется с помощью пригрузки песком, что способствует постепенному уменьшению пористости и отжатию поровой влаги.

 

2) Уплотнение грунтов укаткой. Укатка выполняется самоходными и прицепными катками на пневматическом ходу. Усилие уплотнения достигается за счет высоких контактных напряжений, создаваемых силой тяжести катка и балластного пригруза на плоскости (линии) качения. Грунт при Wопт (для песков 8-13%) укладывается слоем в 0,5 м и укатывается катками. Процесс нарастания прочности продолжается несколько суток. Для песков используется редко, чаще для глинистых.

 

3) Уплотнение грунтов трамбованием. Трамбование производится трамбующими плитами массой 1-2 т, сбрасываемыми с высоты 1-2 м с помощью крана. Данный способ применяется для уплотнения главным образом связных грунтов, обладающих явно выраженной пластической деформативностью, однако может быть получен эффект и при уплотнении песчаных грунтов.

 

4)Уплотнение грунтов взрывами. Заряды располагают по скважинам на определенном расстоянии, после взрыва скважина расширяется. Ее послойно заполняют грунтом, методом утрамбовывания. Скважины располагаются по сетке и заряды взрываются. Используется, в основном, для глинистых грунтов

 

5)Уплотнение подводными взрывами. Уплотнение грунтов подводными взрывами осуществляется в водной среде. Взрывы могут быть поверхностными и глубинными. В первом случае взрывчатое вещество (ВВ) подвешивается на расстоянии 0,5 м над поверхностью уплотняемого грунта и под слоем воды толщиной 1,0—1,5 м. Чем больше слой воды над ВВ, тем эффективнее уплотнение пород, так как водный слой экранирует энергию взрыва. Слой воды между ВВ и уплотняемой поверхностью породы служит средой для равномерной передачи энергии взрыва. Глубинные подводные взрывы применяются для уплотнения водонасыщенных песчаных грунтов, при этом заряды ВВ помещают в скважины на определенных глубинах.

6) Виброуплотнение грунтов. Гидровиброуплотнение. Под действием вибрации частицы песка теряют структурное сцепление, песок переходит в текучее состояние. Дальнейшее уплотнение происходит за счет силы тяжести, поэтому метод является пассивным. В итоге частицы испытывают колебательные движения, происходит их перемещение с образованием более плотной упаковки, уменьшается пористости, увеличивается φ. Наилучший эффект возникает при влажности на 20-30% большей, чем Wопт. Если W<Wопт на 20-30%, то уплотнения не происходит вообще.
Глубинное уплотнение. С 1939г. Для уплотнения используют вибраторы (цилиндрической формы 2-5 м на 10-45 мм) для укладки бетона, состоящие из мотора, эксцентриситета и 2ух соплов для подачи воды. Вибраторы опускаются на заданную глубину и в момент опускания подаётся вода. Чтобы не наблюдалось опускания поверхности через скважину производится подсыпка песка. В результате образуется песчаная свая с высокой плотностью сложения. Между сваями грунт также становится более уплотненным. Глубинность уплотнения до 2 м.

 

7) Электроискровой метод. В массив опускается 2 электрода, пропускают разряд в течение 10-60 мкс, 4-50 кВ. Возникающий заряд создаёт давление до 3000 атм на расстоянии 3 см от эпицентра и до 15 атм на расстоянии 1,5 м. Применяется для дисперсных грунтов.

 

8) Электро-вибро-импульсный метод. С 1963 г. Под действием колебаний, подобных сейсмоволнам, которые развиваются электроимпульсной вибрацией и при одновременном инъецировании воды происходит уплотнение песка. В результате импульсного воздействия создаются акустические колебания с ускорением в 10-20g. Радиус воздействия увеличивается до 2м. Метод самый экономичный.


9) Осушение грунтов. Применение гравитационного дренажа заключается в том, что из грунтов извлекается свободная вода, которая либо под действием силы тяжести свободно стекает с обводненного участка (самотечный дренаж), либо откачивается и отводится насосами (гидродинамический дренаж) или вакуумными установками (вакуумирование). При этом эффективность указанного метода в значительной степени зависит от коэффициента водоотдачи (Ko) грунта. Осушение самотечным дренажем может осуществляться поверхностным (открытым) и подземным способами. Открытый – путем открытия систем канав, траншей, колодцев и др. Закрытый – с использованием труб или специальных грунтовых сооружений.

Обычно дрены закладываются на глубину 0,5-0,7м ниже СМС на расстоянии 10-50м друг от друга. Чем выше водопроницаемость грунта, тем больше расстояние. Различают дрены продольного и поперечного расположения.

Способ искусственного водопонижения методом откачки является самым распространенным, особенно в песчаных грунтах. Различают: 1) глубинный водоотлив с откачкой (в том числе иглофильтровая разновидность для 2<kф<5м/сут);2) открытый водоотлив с откачкой. Иногда на ряду со скважинами водопонижение осуществляют с помощью системы трубчатых и шахтных колодцев. Водопонижение достигает 40м. Неэффективно при kф<5м/сут.

Вместе с осушением грунт так же и уплотняется в результате усадки или увеличения эффективных напряжений в массиве.

Электроосмотическое осушение глинистых грунтов. При наложении внешнего электрического поля постоянного тока ионы диффузного слоя менее связанные с поверхностью, станут смещаться по направлению к полюсу противоположного им знака и в силу молекулярного сцепления и трения увлекут воду за собой.

 

10) Водонасыщение грунтов. Используется для предпостроечной просадки лессовых грунтов. Может применяться совместно с другими методами уплотнения (взрывы, вибрация).

 

11)Гидроразрыв при инъецировании происходит в случае превышения давления инъекции над прочностью массива в направлении, ортогональном меньшему из напряжений, при этом грунт уплотняется. Используется как для дисперсных грунтов, так и для скальных. После гидроразрыва обычно применяется цементация.

 

12)Электрохимическое закрепление грунтов.Метод основан на получении необратимых изменений состава и свойств грунтов под воздействием постоянного электрического тока.После окончания процесса электрообработки в грунте выделяются 3 зоны: 1) анодная – наиболее осушенная и упрочненная, имеет кислую реакцию среды, в обменном комплексе грунта содержатся главным образом ионы Н+, Fe3+, Al3+, в порах – нерастворимые соли и гидроокиси железа. 2) катодная – наиболее обводненная и слабая, имеет щелочную реакцию среды, в обм комплексе одновалентные ионы, в порах – нерастворимые гидроокиси двухвалентных щелочно-земельных металлов и карбонатов, которые на некотором расстоянии от катода способствуют закреплению зоны. 3) промежуточная незакрепленная зона, в которой свойства грунтов близки к исходному состоянию.

 

13) Кольматация песчаных грунтовпредставляет собой вмыв глинистых частиц в поры и небольшие трещины грунтов в целях уменьшения их фильтрационной способности.

 

14) Термическое упрочнение может осуществляться при помощи подачи горячего воздуха в массив (термическое закрепление лессовых грунтов), так же при помощи одновременной подачи в массив горючего и сжатого воздуха, в итоге производится обжиг грунта и изменение структурных связей в грунте. Так же применяется электроплавление плывунных песков, что приводит к спеканию грунта в приэлектродной зоне и существенному увеличению его прочности.

 

15)Промораживание несвязных грунтов используется при проходке водонасыщенных плывунных песков. Промороженные грунты обладают высокой прочностью и водонепроницаемостью. Метод трудоемкий и временный.

 

Физико-химическая мелиорация

 

1) Коагуляционные инъекционные растворы. Закрепление грунта нагнетанием через пробуренные скважины жидкого битума или битумных эмульсий. Применяется для заделки наиболее крупных каверн, не поддающихся цементации из-за большой скорости грунтового потока. Нагнетание горячего битума в полости и трещины кавернозных пород производится через пробуренные скважины, оборудованные инъекторами. При холодной битумизации в грунт нагнетают тонкодисперсную битумную эмульсию. Способ применяется для очень тонких трещин в скальных грунтах и закрепления песчаных грунтов. При битумизации не происходит значительного увеличения прочности, но сильно уменьшаются коллекторские свойства пород.

Так же применяется закрепление карбамидными, резорцинформальдегидными, фенольными, эпоксидными, лигносульфоновыми смолами.

 

2) Поликонденсационные инъекционные растворы. Силикатизация. Однорастворная силикатизация песчаных грунтов основана на нагнетании в закрепляемую породу раствора силиката натрия с введением в него добавок химических реагентов, вызывающих через заданные сроки отверждение силиката натрия в форме устойчивого геля кремниевой кислоты.Двухрастворный способ. Основная идея способа заключается в нагнетании двух различных химиче­ских веществ, которые, вступая между собой в реакцию, дают нерастворимый осадок, заполняющий трещины и пустоты, и производят, таким образом, укрепление и уплотнение грунта. В качестве таких растворов были использова­ны натриевое или калийное растворимое стекло и растворы различных хло­ристых солей. Наилучший эффект получался при использовании растворов хлористых солей щелочноземельных металлов. Используется в основном, для песчаных грунтов, может использоваться для упрочнения скальных грунтов. Для закрепления дисперсных грунтов с коэф. фильтрации 0,01-0,1 м/сут применяется метод электросиликатизации. Метод особенно эффективен для плывунных супесчаных и лессовых грунтов. Для закрепления лессовых грунтов может применяться метод газовой силикактизации, при которой закачивается жидкое стекло и углекислый газ, являющийся отвердителем.

 

3) Гидратационые инъекционные растворы. Цементация. Сущность метода состоит в том, что через пробуренные скважины под давлением (от 3 до 70 атм) нагнетается цементный раствор. Последний заполняет трещины и пустоты в грунте, уплотняется за счет отжатия воды, твердеет за счет гидратации цемента, в результате чего снижается водопроницаемость грунта и повышается его прочность.Размер пор и трещин в известной степени характеризуется водопроницаемостью. величина которой в практике цементации грунтов определяется их удельным водопоглощением. В зависимости от удельного водопоглощения грунты делятся на 7 категорий; в соответствии с этим показателем изменяется состав цементных растворов.При инъекции кавернозных, пород или очень крупных трещин а также с целью экономии цемента в растворы вводят различные добавки: природный или молотый песок, молотый шлак, золы-уноса. Применение песка снижает усадочные деформации в цементном камне, которые отрицательно сказываются на сцепление цементного камня со стенками трещин. Тонкомолотый песок иди каменная мука могут вводиться в пределах соотношений к цементу 1:1.

Производство работ по цементации:

1. Бурение скважин для цементации и проверка их направления.

2. Промывка водой, испытание на водопроницаемость.

3. Приготовление цементных растворов и транспортировка к скважине

4. Нагнетание цементного раствора начиная с малых концентраций и давлений заканчивая большими.

5. Бурение скважины и контрольное испытание на водопроницаемость завесы.

Цементация используется, в основном, для увеличения прочностных свойств и уменьшения фильтрационных свойств скальных грунтов.

 

4) Аммонизация лессовых грунтов. Метод основан на нагнетании в скважину газообразного аммиака при небольшом давлении (0,2-0,3 атм)в грунт через инъекторы или пробуренные скважины.Аммиак поглощается водными пленками лессового грунта и вступает в реакции обмена с обменным комплексом породы. Реакция протекает в водных пленках, обволакивающих частицы и агрегаты, и завершается быстро. Один кубометр лессового грунта поглощает 5-8 кг газообразного аммиака, вытесняя 10-17 кг дисперсного гидрата окиси кальция в зависимости от величины емкости обмена. Выделение Са(ОН)2происходит на поверхности частиц и в местах их контактов, происходит каркасное известкование, что увеличивает прочность и делает невозможной просадку лесса.

 

 

Армирование грунтов

 

Под армированием основания понимается улучшение физико-механических качеств грунтового массива, служащего основанием, путем устройства в нем более прочных элементов, совместно работающих с грунтом и конструктивно не связанных с фундаментом какими-либо выпусками или омоноличиванием. В грунтовых массивах конструктивное расположение армирующих элементов может быть вертикальным, горизонтальным, наклонным в одном направлении, наклонным в двух и более направлениях, прерывистым и в виде различного ряда ячеистых структур.

Основными задачами армирования оснований являются: упрочнение и повышение устойчивости оснований, в том числе на оползнеопасных склонах; упрочнение и укрепление насыпей и откосов земляных сооружений, армирование обратных засыпок подпорных стен и повышение устойчивости подпорных стен, исключение выпора грунта из-под сооружений, а также предотвращение вымывания частиц грунта, а также его гидроизоляция.

В основном армирование находит применение в таких грунтах, как лессовые просадочные, слабые водонасыщенные, рыхлые песчаные и насыпные грунты. Армирование может производиться металлическими, бетонными и железобетонными конструкциями (буронабивные и инъекционные сваи, "стена в грунте", анкера), а так же различными геотекстильными материалами (георешетками и геотканями), предназначенными для отделения одной части массива грунта от другой, гидроизоляции, дренажа.

 

 





Поделиться с друзьями:


Дата добавления: 2016-07-29; Мы поможем в написании ваших работ!; просмотров: 1062 | Нарушение авторских прав


Поиск на сайте:

Лучшие изречения:

Есть только один способ избежать критики: ничего не делайте, ничего не говорите и будьте никем. © Аристотель
==> читать все изречения...

766 - | 729 -


© 2015-2024 lektsii.org - Контакты - Последнее добавление

Ген: 0.011 с.