Класс скальных и полускальных искусственных грунтов. Цементация скальных трещиноватых грунтов, страница 4

3) электросиликатизацию с введением жидкого стекла.

2.9.1 Электрообработка пород применяется для высокодисперсных пород (очень раздробленных) с коэффициентом фильтрации менее 0.005 м\сутки и содержанием глинистых частиц более 50%. Длительная обработка глин постоянным током приводит к необратимым изменениям их свойств за счет электроуплотнения, коагуляционного структурообразования и электрохимических реакций. Коагуляционне процессы, образование коагуляционных и цементационных связей в конечном счете приводят к росту прочности породы на несколько порядков с 0.5кПа до 0.2-0.5МПа.

После окончания процесса электрообработки вследствие резкого различия в развитии электролитических процессов и структурообразования области анодов и катодов в грунте выделяется 3 зоны:

а) Анодная зона - наиболее осушенная и упрочненная, имеет кислую реакции среды, в обменном комплексе грунта содержатся главным образом ионы (ф5), а в порах – нерастворимые соли и гидроокислы железа;

б) Катодная зона – наиболее обводненная и слабая, она имеет щелочную реакцию среды, в обменном комплексе грунта преобладают одновалентные и частично двухвалентные ионы, в порах присутствуют нерастворимые гидроокиси двухвалентных щелочноземельных металлов и карбонатов, которые на определенном расстоянии от катода способствуют частичному закреплению этого участка катодной зоны;

в) Промежуточная незакрепленная зона, в которой свойства грунта близки к исходному состоянию, однако и в ней происходят в небольшой степени изменения, характерные для анодной зоны за счет перемещения жидкости от анодов к катодам.

2.9.2 Электролитическая обработка пород

Для глинистых пород с коэффициентом фильтрации от 0.005 до 0.01 м\сут наиболее эффективный способ необратимого их закрепления – электролитическая обработка. Данный способ основан на совместном действии электросоматического и электрохимического процессов. Протекает в породах под действием постоянного тока, усиленный введением в них растворов электролитов (ф6). Они вводятся в грунт через анод.

Толстопятов в 1940г., исследуя различные электролиты, установил, что введение в породу раствора хлористого кальция при электролитическом закреплении является наиболее эффективным. Образующиеся при электрохимических реакциях слаборастворимые соединения, такие как гидроокиси железа, гидроокиси кальция выпадают в осадок как в анодной, так и в катодной части. Кроме того, за счет углекислого газа воздуха из гидроокиси кальция может образоваться (ф7). Введение в грунт раствора хлористого кальция способствует увеличению содержания в воде гидроокисей кальция и железа.

2.9.3 Электросиликатизация пород

Для закрепления дисперсных грунтов с коэффициентом фильтрации от 0.01 до 0.1 м\сут достаточно успешно может применяться метод электросиликатизации, заключающийся в нагнетании через электроды-инъекторы раствора жидкого стекла с отвердителем или без него с одновременным наложением постоянного тока.

Электросиликатизация ускоряет проникновение растворов вглубь породы, интенсифицирует образование гелекремнекислоты, гидроокиси кальция, вызывает агрегацию частиц, обезвоживают грунт и тем самым закрепляют его. Прочность грунта увеличивается в зоне, радиусом от 0.5 до 0.7м.

2.10 Скальные и полускальные техногенно ухудшенные грунты

Они образуются как побочный продукт хозяйственной деятельности. К ним, прежде всего, относятся грунты в массивах, непосредственно прилегающих к горным выработкам. Ухудшение свойств грунтов определяется изменениями напряженного состояния при выемке породы, при водопонижении, во время взрывных работ, а также интенсифицируется выветривание, которые также приводят к ухудшению свойств. Перечисленные процессы приводят к усилению трещиноватости и снижению прочностных и деформационных характеристик. Также возможен процесс суффозионного выноса и активизации карстообразования. 

Вблизи сооружений, оказывающих утепляющее влияние на многолетнемерзлые породы, могут формироваться техногенно оттаивающие грунты.

2.11 Полускальные антропогенно образованные грунты