Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 [ 33 ] 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148

силами взаимодействия между грунтовыми частицами становятся химические силы сцепления, которые обусловливают образование из коагуляционных структур конденсационных (по П. А. Ребинде-ру), отличающихся более высокой прочностью и не способных к остаточным деформациям. Исследованиями Я. А. Кроника экспериментально установлено, что формирование коагуляционно-кон-денсационной структуры глинистых грунтов начинается при определенной их плотности, например, для вилюйских суглинков при объемном весе скелета грунта уск= (0,90-1,03) уск.оптим (по ВСН 97-63).

24 2Z 40 43 56 64

nVSO 88 86 т Ш 120 4 t, сутки

Рис. 46. Пучение образцов вилюйского суглинка при многократном замораживании и оттаивании: - незаселенного; 2 - засоленного NaCl; 3 - засоленного :С1; 4 - засоленного CaCl2 (средний Yck " Г/сж; средняя

KC1;

Для получени-я же устойчивой, стабильной в течение длительного времени коагуляционно-конденсационной структуры глинистых грунтов, при противопучинном их засолении необходимо динамически уплотнять засоленный грунт до плотности несколько большей оптимальной для незаселенных грунтов, например, для вилюйских суглинков при оптимальной влажности - до Vck = = (1,05-1,08) уск.оптим (по ВСН 97-63).

Проверка устойчивости комплексной противопучинной стабилизации грунтов осуществлялась на специальной установке* путем многократного промораживания и оттаивания образцов грунта в условиях открытой системы.

Результаты одного из опытов МИСИ при 16-кратном замораживании и оттаивании приведены на рис. 46.

Экспериментами также установлено, что снижение относительного пучения засоленного грунта /Сп.з по сравнению с относитель-

* Я. А. Кроник, С. Б. Ухов, И. А. Цытович. Искусственное засоление грунтов для борьбы с морозным пучением. «Основания, фундаменты и механика грунтов», 1969, № 1.

ным пучением незасоленного Кп имеет экспоненциальный характер (рис. 47) и достаточно точно описывается уравнением следующего вида:

Л*п.з=Л*пе « -Р-, (11.20)

где а и р - эмпирические коэффициенты, приблизительно равные для исследованных суглинков а = 7; р = 9,12-10-; Св -равновесная концентрация раствора, обеспечивающая незамерзание его при данной температуре -9° С; Сп.р - фактическая концентрация норового раствора, г/см, определяемая по формуле*

1з-1н.о + (1+0,011Гн.о)5

Сп.р = /Г,.... . (И.21)

5 - засоленность грунта, %; - влажность засоленного грунта, %; н.о - влажность «нерастворяющего объема»; н.оп.с, т. е. может быть принята равной количеству прочносвязанной воды (по А. Ф. Лебедеву); уп.р - удельный вес норового раствора, г/см.

В строительной практике можно с достаточной точностью принять р = 0, тогда формула (11.20) упростится и примет вид

/r,,3~/nexpf-a-biV (11.22)

Полученная экспоненциальная зависимость показывает, что уже при засолении до концентраций норового раствора Сп.р, равных 0,3-0,5 от равновесной Со, величина относительного пучения снижается до 15 раз, а при засолении до Сп.р= (0,8-f-0,9) Се - происходит полное подавление пучения, при этом минимальный расход соли, обеспечивающий необходимое замещение поглощенных катионов (по опытам Ф. И. Тютюновой), должен соответствовать около 3/4 емкости поглощения данного грунта.

Процесс рассоления грунтов при многократном замерзании - оттаивании, как показывают опыты МИСИ, происходит практически только в ходе оттаивания грунта, причем для начала развития этого процесса необходимо не менее 1-2 суток. В результате 16 циклов замерзания - оттаивания в засоленных образцах суглинка было вынесено только 20-27% соли, при этом основное рассоление произошло при первых 4-5 циклах (рис. 48). Эти данные согласуются с результатами натурных наблюдений Мотла, согласно которым, спустя 10 лет в засоленном грунте остается еще до половины внесенной соли.

Отметим, что при возведении экрана плотины Вилюйской ГЭС, где свыше 300 тыс. суглинков было уложено при отрицательных температурах воздуха, достигающих -40° С, укладка грунтов с

* См. сноску на стр. 104.

послойным противопучинным засолением растворами NaCl и CaCl2 и соответствующим уплотнением оказалась более экономичной, чем предварительное засоление всего объема отсыпаемого зимой грунта *.

100] SO 80 70 60

Сп.р

Oft 0J 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,1 0,8 0,д 1,0

дсКоог

Рис. 47. Зависимость относительного пучения грунтов от степени их засоления:

о - суглинок подмосковный; Л - суглинок вилюйский; X - суглинок покровный; Л--суглинок дальневосточный

90 80 70 60 50 40 30 20 10

п циклов

Рис. 48. Экспериментальная зависимость количества соли, вынесенной (с) и оставшейся в образце засоленного грунта (Gc) в зависимости от числа циклов замерзания-оттаивания (в %) и от начального содержания соли (Geo).

л--засоление СаСЬ; О - засоление NaCl;

X - засоление KCI

Изложенные результаты исследований и производственный опыт строительства плотин Вилюйской и Хантайской ГЭС из местных материалов показывают, что комплексный метод противопучинной мелиорации грунтов можно рекомендовать к более широкому внедрению в практику строительства гидротехнических сооружений и оснований легких сооружений, а также для обеспечения зимней укладки связных грунтов в насыпи.

* Я. А. Кроник. Противопучинное засоление суглинков при зимнем возведении экрана плотины Вилюйской ГЭС. Экспресс-информация ОЭС. Серия «Строительство гидроэлектростанций», № 8 (236), 1968. Е. И. Батенчук, Г. Ф. Б и я н о в [и др.]. Зимняя укладка связных грунтов на Крайнем Севере. Изд-во «Энергия», 1968.