Спосіб зміцнення зсувонебезпечних схилів, що містять глинисті мінерали

1. Спосіб зміцнення зсувонебезпечних схилів, що містять глинисті мінерали, який включає введення в ґрунт зміцнювального реагенту, який відрізняється тим, що перед введенням готують одну або декілька траншей, розташованих у верхній частині зсувонебезпечного схилу, вводять зміцню 3 тотип, є те, що він не забезпечує ефективного зчеплення сповзаючих шарів грунту зсувонебезпечної ділянки з нижче лежачими, а також та обставина, що при зануренні сталевих електродів на певну глибину в ґрунт нижче за межу зсуву виникає крутний момент, що вивертає електрохімічну палю, котра утворилася. Крім того, при зануренні електродів під кутом менше 15° до схилу важко контролювати задану глибину занурення сталевого електроду в шар ґрунту. Також даний спосіб не дозволяє змінювати фізико-механічні параметри глини, кількісно оцінювати коефіцієнт стійкості зсувонебезпечного схилу після обробки. Даний спосіб є тривалим, складним технологічним процесом, що вимагає високих енергетичних, матеріальних і фізичних витрат. Задачею корисної моделі є підвищення стійкості зсувонебезпечних схилів, що містять глинисті мінерали (шаруваті силікати). Поставлена задача розв'язується за рахунок того, що в способі зміцнення зсувонебезпечних схилів, які містять глинисті мінерали, що включає введення в ґрунт зміцнювального реагенту, згідно з корисною моделлю, перед введенням готують одну або декілька траншей, розташованих у верхній частині зсувонебезпечного схилу, вводять зміцнювальний реагент в кількості, яку визначають за формулою: V k 100% mреагенту , W0 де V - об'єм ґрунту, м3; - щільність, кг/м3; W0 - вологість ґрунту, %; k - коефіцієнт адсорбції зміцнювального реагенту, при цьому як зміцнювальний реагент беруть один з концентрованих розчинів хлориду алюмінію, сульфату алюмінію, хлориду заліза або одну з солей хлориду алюмінію, сульфату алюмінію, хлориду заліза у вигляді кристалогідрату. В лабораторії УкрНДМІ НАН України були проведені дослідження фізико-механічних властивостей і фізико-хімічної активності ґрунтів з зсувонебезпечних схилів берега Азовського моря, які показали, що стійкість схилу до сповзання можна збільшити дешевшим і ефективнішим способом шляхом фізико-хімічної обробки ділянки ґрунту. Технічний результат, що забезпечується корисною моделлю, полягає в підвищенні стійкості зсувонебезпечних схилів, які утворюються за участю глинистих мінералів (шаруватих силікатів), що містять іони К+ і Na+, шляхом заміни обмінних одновалентних катіонів калію K+ або натрію Na+ на тривалентні Al3+ або Fe3+, що приводить до коагуляції глини, зменшенню ступеня її розмокання у воді і збільшенню міцності. В лабораторних умовах були підготовлені 25 розчинів солей на основі алюмінію, кальцію і заліза з концентраціями від 2 до 20%. Досліджували зразки глини зі зсувонебезпечних схилів Азовського узбережжя, що є шаруватими силікатами, котрі містять іони калію К+ і іони натрію Na+ які обробляли одним з розчинів протягом двох діб. 13982 4 У таблиці 1 представлені показники механічної міцності - коефіцієнти пенетрації, що визначаються згідно з ГОСТ 5184-64. Найкращі результати були одержані при обробці зразків глини розчинами хлориду алюмінію, сульфату алюмінію, хлориду заліза з концентраціями не менше 6%, у яких коефіцієнти пенетрації вищі, ніж у необробленого зразка глини. Концентровані розчини цих речовин були вибрані як зміцнювальні реагенти. Аналогічні результати були одержані при обробці однієї з солей хлориду алюмінію, сульфату алюмінію, хлориду заліза у вигляді кристалогідрату. При високих значеннях вологості стійкість зсувонебезпечних схилів різко знижується. У таблиці 2 наведені значення коефіцієнтів пенетрації зразків глини, оброблених зміцнювальними розчинами та необроблених, в діапазоні вологості від 30 до 60%. За наслідками досліджень видно, що при високих значеннях вологості зразків глини значення коефіцієнтів пенетрації набагато вище за значення коефіцієнтів пенетрації початкового зразка глини. Набуті на дослідно-промисловій установці значення коефіцієнтів стійкості досліджуваних зразків глини, представлені в таблиці 3, підтвердили наявність позитивного ефекту обробки зміцнювальними реагентами. На Фіг. дана графічна залежність коефіцієнтів стійкості зразків необробленої глини і зразків, оброблених зміцнювальними реагентами, від вологості при куті нахилу ковзання 10°, навантаженні в 0,1МПа. Порівняння технічного рішення, що заявляється, з прототипом дозволило встановити відповідність його критерію «новизна», оскільки воно не відоме з галузі техніки. Інших відомих технічних рішень аналогічного призначення з подібними істотними ознаками не знайдено. Промислова реалізація запропонованого способу зміцнення зсувонебезпечних схилів, що містять глинисті мінерали, здійснюється існуючими технічними засобами. В одну або декілька траншей, розташованих у верхній частині зсувного схилу, поміщають один із зміцнювальних реагентів в кількості, пропорційній об'єму глинистого ґрунту, яка обчислюється за формулою V k 100% mреагенту , W0 де V - об'єм ґрунту, м3; - щільність, кг/м3; W0 - вологість ґрунту, %; k - коефіцієнт адсорбції зміцнювального реагенту. За рахунок руху ґрунтових вод реагент поширюється усередині зсуву, дифундує і дисоціює. Починається процес іонного обміну, описаний вище, за рахунок чого відбувається коагуляція глини і збільшення її міцності. При цьому зменшується ступінь розмокання глини у воді. Відбувається зміцнення всього масиву зсувонебезпечного схилу. 5 13982 6 Таблиця 1 Коефіцієнти пенетрації зразків зсувонебезпечної глини, оброблених розчинами № за/п Розчини 1 2 3 4 5 6 АІСІ3 Al2(SO4)3 СаСІ2 Fe2(SO4)3 FeCl3 Необроблена глина 2 1,100 2,308 0,700 0,047 0,500 4 2,013 3,522 1,130 0,081 1,194 Концентрація, % 6 2,774 3,765 1,397 0,100 1,889 1,612 10 2,785 3,778 1,411 0,127 1,917 20 2,791 3,883 1,416 0,131 1,925 Таблиця 2 Значення коефіцієнтів пенетрації зразків зсувонебезпечної глини, оброблених зміцнювальними розчинами та не оброблених, в діапазоні вологості від 30 до 60% Вологість, % Не оброблена глина 60 55 50 45 40 35 30 1,612 2,828 5,236 10,346 22,148 52,495 142,160 Коефіцієнти пенетрації Розчин Хлорид Сульфат алюмінію алюмінію 2,774 3,765 5,962 5,971 10,675 9,896 16,913 17,297 24,676 32,291 33,964 40,420 44,777 93,437 Хлорид заліза 1,889 3,908 8,810 22,139 64,139 225,691 1052,549 Таблиця 3 Розрахункові значення коефіцієнтів стійкості зразків зсувонебезпечної глини, оброблених зміцнювальними розчинами та необроблених, в діапазоні вологості від 25 до 55% Вологість, W, % 25 27 29 31 33 35 37 39 41 43 45 47 49 51 53 55 Необроблена глина 7,22 6,21 5,26 4,37 3,52 2,74 2,01 1,34 Розчини Хлорид алюмінію Сульфат алюмінію 9,40 7,35 5,60 4,15 3,00 13,34 12,95 12,61 12,32 12,09 11,91 11,79 Пропонований спосіб дозволяє змінювати фізико-механічні властивості всього об'єму порід, тим самим підвищувати стійкість зсувонебезпечного схилу, що містить глинисті мінерали. Важливою Хлорид заліза 10,66 7,75 5,39 3,60 2,36 1,69 перевагою способу є його простота, дешевизна, доступність, що забезпечує досягнення поставленої задачі. 7 13982 Джерела інформації 1. Пат. 2232851 Россия, Е02D29/02, 17/20. Способ стабилизации оползней-потоков / К.Ш.Шадунц, Россия; Кубанский гос. аграрный унт. - №2002130691/03; Заявлено 15.11.2002. Комп’ютерна верстка Д. Шеверун 8 2. Пат. 2080441 Россия, Е02D17/20. Способ закрепления оползневых склонов / А.А.Гугнин, М.Ю.Трушинский, В.А.Барвашов, Я.М.Бобровский, М.А.Перлов, Россия; - №94001152/03; Заявлено 14.01.94. Підписне Тираж 26 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601