II . ГОРНЫЕ ПОРОДЫ — ОБЪЕКТЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ МЕЛИОРАЦИИ
Лекция 8. ТЕХНИЧЕСКАЯ МЕЛИОРАЦИЯ ПОРОД. Отчетные инженерно-геологические материалы.
1. Предмет и задачи технической мелиорации пород
2. Горные породы – объекты технической мелиорации
3. Способы мелиорации пород.
ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ ТЕХНИЧЕСКОЙ МЕЛИОРАЦИИ ПОРОД
Главная задача грунтоведения и инженерной геологии заключается в оценке геологической обстановки, сопровождающейся прогнозом инженерно-геологических процессов и явлений применительно к требованиям различных видов производственной деятельности человека. В случае отрицательного прогноза в комплексинженерно-геологических работ входит выбор наиболее рациональных способов борьбы с неблагоприятными процессами и явлениями. Различают мероприятия двух типов: 1) инженерно-строительные (замена слабого грунта надежным, устройство свайных оснований, проектирование сооружения в виде плавающей конструкции, увеличение пространственной жесткости сооружения); 2)инженерно-геологические, базирующиеся на том, что в основе большинства неблагоприятных инженерно-геологических явлений лежат те или иные специфические свойства пород. Основными причинами, вызывающими необходимость мелиорации пород, встречающихся в поверхностной, зоне земной коры, являются: 1) пустотность, трещиноватость и пористость скальных пород и массивов, что повышает их деформируемость, водопроницаемость, растворимость, выветриваемость, а также обусловливает их водоносность и водообильность; 2) недостаточная плотность, значительная обводненность при отсутствии структурного сцепления рыхлых несвязных горных пород, что вызывает значительные II неравномерные осадки, обусловливает фильтрационную неустойчивость и склонность переходить в плывунное состояние и определяет существенные притоки воды к строительным котлованам и подземным сооружениям; 3) высокая пористость и неводостойкость структурных связей лёссовых пород, которые при сравнительно низкой естественной влажности являются основными причинами просадочных явлений и размываемость; 4) повышенное влагосодержание, малая плотность и специфика структурных связей глинистых пород, что обусловливает их малую прочность, низкую несущую способность и деформируемость.
|
|
|
Разработка теории и методов целенаправленного улучшения свойств пород и массивов в соответствии с запросами различных видов строительства и применительно к различным типам пород составляет существо технической мелиорации пород как определенной области современной инженерной геологии. Методы мелиорации пород используются как в качестве самостоятельных мер, так и в комплексе с инженерно-строительными мероприятиями.
|
|
|
Предметом технической мелиорации является изучение изменения состава, состояния и свойств пород в результате применения методов искусственного их улучшения в инженерно-геологических целях. Сюда относится также разработка методов рационального изменения физико-механических и фильтрационных свойств пород. Свойства искусственно полученных грунтов изучают не статически, а с учетом их изменения во времени под влиянием естественных и искусственных факторов.
Главной проблемой технической мелиорации пород является разработка научно обоснованных методов прогнозами регулирования изменений состава, состояния и свойств пород, происходящих в результате их искусственного преобразования в целях предотвращения существующих и потенциально
нежелательных инженерно-геологических процессов.
Основными задачами технической мелиорации являются: изучение и оценка горных пород как объектов искусственного воздействия в целях определения условий и эффективности методов их уплотнения и упрочнения для улучшения физико-механических и фильтрационных свойств; 2) целенаправленный анализ процессов природного диагенеза, катагенеза, метаморфизма и гипергенеза в целях определения геохимически оптимальных условий искусственного воздействия и прогноза характера и направленности процессов, происходящих в искусственных грунтах под влиянием окружающей среды; 3) исследование механизма и кинетики формирования искусственных грунтов в различных литологических, гидродинамических и гидрохимических условиях; 4) изучение инженерно-геологических особенностей искусственных грунтов и прогноз их изменения во времени с учетом изменения физико-химических параметров среды как в пределах массивов мелиорированных пород, так и в примыкающих к ним участках литосферы; 5) разработка приемов инженерно-геологической типизации массивов горных пород в целях оптимизации технологических едем различных видов искусственного воздействия; 6) разработка методов контроля качества закрепления для получения количественной характеристики физико-механических свойств мелиорированных пород и оценки их изменчивости в пространстве и во времени.
|
|
|
Все существующие методы технической мелиорации объединяются в двакласса: 1) мелиорация пород на месте их естественного залегания; 2) создание грунтовых материалов. В основе такого подразделения лежит ряд принципиальных и технологических отличий, которые обусловливают особенности механизма искусственного преобразования пород и практические возможности соответствующих методов. Методы, входящие в класс 1, применяются для: а) усиления оснований сооружений; б) увеличения устойчивости склонов, откосов и подземных выработок; в) создания противофильтрационных завес; г) уменьшения водопритоков к горным выработкам. Методы, входящие в класс 2, применяются для: а) устройства оснований дорожных и аэродромных покрытий; б) создания земляных сооружений, устройства грунтовых свай; в) устройства противофильтрационных экранов и стенок (ограждений).
|
|
|
Работы по технической мелиорации пород осуществляются по специальным проектам, каждый из которых должен получить соответствующее инженерно-геологическое и экономическое обоснование. Проект должен быть обеспечен всеми исходными инженерно-геологическими данными, необходимыми для проектирования объемов закрепляемых пород, технологии мелиорации, расчетов оборудования, расхода материалов и пр. При этом учитывается специфика каждого способа мелиорации и его особые требования к освещению инженерно-геологических условий местности.
II . ГОРНЫЕ ПОРОДЫ — ОБЪЕКТЫ ТЕХНИЧЕСКОЙ МЕЛИОРАЦИИ
Применительно к задачам технической мелиорации можно ограничиться наиболее простым подразделением пород с привлечением общепризнанного способа их классифицирования по типу первичных структурных связей.
1. Породы с жесткими связями (твердые). В пределах этого класса выделяются две группы: скальные и полускальные
2. Породы с отсутсвием внутренних связей, или несвязные (раздельнозернистые). Сюда относятся рыхлые г р у б о о б л о м о ч н ы е и песчаные.
3. Породы со сложными (смешанными) по своей природе связями Они часто характеризуются как породы без жестких связей, мягкие или связные и подразделяются на две группы: лессовые и глинистые.
Одним из решающих факторов оценки скальных и полускальных пород как объектов технической мелиорации является их трещиноватость и связанная с ней водопроницаемость. В зависимости от степени их характера трещиноватости (геометрия, морфология, генезис массивов и их гидрогеологических особенностей для решения различных инженерных задач применяются такие способы, как цементация, глинизация, битумизация и замораживание. Кроме того, для достижения, необходимой монолитности массивов полускальных пород применяются способы химического инъекционного закрепления (силикатизация, смолизация).
При оценке песчаных пород в качестве объектов мелиорация наиболее существенное значение имеет их дисперсность, засоленность влагосодержание, плотность, однородность сложения. Мелиорация таких пород осуществляется в целях придания им повышенной плотности, устойчивости, водонепроницаемости и прочности. Указанные изменения достигаются применением осушения, механического уплотнения (трамбование, вибрация, взрывы), силикатизации и смолизация.
Лёссовые породы являются сложным объектом и для прогноза эффективности тех или иных способов их мелиорации необходимо иметь ясное представление об их гранулометрическом и агрегатном составе, влажности, плотности и однородности сложения, а также о структуре и текстуре, водо- и газопроницаемости, емкости обмена, содержании карбонатов и гипса. Улучшение свойств лёссовых пород достигается в зависимости от поставленной задачи либо путем их механического уплотнения (трамбование, вибрация, взрывы), либо с помощью методов силикатизации. В некоторых случаях применяется термическое упрочнение.
Наибольшие трудности связаны с мелиорацией водонасыщенных глинистых пород. Известные особенности этих пород и, в частности, низкая газо- и водопроницаемость, а также исключительно слабая водоотдача существенно осложняют использование большинства известных средств искусственного воздействия. При оценке глинистых пород особое значение приобретает характеристика их электрокинетических диффузионно-осмотических и адсорбционных свойств. Мелиорация таких пород может быть реализована на основе приложения градиента напора и электрического градиента в виде способов: вакуумирование (пылеватые разности), электроосушение и уплотнение; электрохимическое закрепление и электросиликатизация.
Дата добавления: 2018-09-23; просмотров: 227; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!