Спосіб створення протифільтраційного екрана

Спосіб створення протифільтраційного екрана з глинистого ґрунту, що містить відсипання грудко Винахід відноситься до гідротехнічного будівництва й може бути застосований при створенні протифільтраційних екранів ґрунтових споруд для водоймищ і накопичувачів виробничих стоків, які скидаються з різних ХІМІЧНИХ підприємств (калійне, сірчане та ш) Забруднення ґрунтових вод відбувається за рахунок значної фільтрації місцевих ґрунтів і проникнення різних ХІМІЧНИХ стоків у глибинні горизонти Особливо велика небезпечність забруднення ґрунтових вод різними промстоками (сольові розчини, легкорозчинні сірчанокислі солі та ш) на ґрунтах легкого механічного складу, які мають низьку поглинаючу здатність і значну фільтрацію Відомий спосіб створення протифільтраційного екрану з глинистого ґрунту шляхом формування шару завданої товщини з відсипного ґрунту за рахунок використання сухого грудковатого глинистого ґрунту, пустоти між його грудками заповнюються загодя підготовленою глинистою суспензією в'язкістю 1 0 - З О П [1] Недоліками відомого способу є неможливість забезпечення мінімальної водопроникності зв'язних ґрунтів, значна тривалість будівництва, мала МІЦНІСТЬ та еластичність екрану, неможливість застосування його на схилах різної крутизни (при закладанні схилів 1 3 - 1 5 та ш), внаслідок чого при механічному впливі він поступово руйнується Найбільш близьким до запропонованого способу за технічною суттю та результатом, який заплановано досягти, є спосіб збудування протифільтраційного екрану з глинистих ґрунтів [2] Даний екран будується з глинистих ґрунтів необхідної товщини, причому в якості матеріалу ек вого глинистого ґрунту природної вологості, неущільнений шар якого заливають водою до рівня 0,5 м, що перевищує проектний, і підтримують рівень води у котловані постійним до повної його стабілізації, який відрізняється тим, що утворюють додатковий екран із зв'язного ґрунту, який ретельно перемішують з 10-відсотковим розчином хлористого калію та укладають товщиною 20 см, зверху якого укладають прошарок з хлористого барію товщиною 10 см, який прикривають будьяким зв'язним ґрунтом від механічних пошкоджень рана використовують грудковатий глинистий ґрунт природної вологості, неущільнений шар якого заливають водою до рівня, який на 0,5м перевищує проектний, і підтримують рівень води в котловані постійно до повної його стабілізації Але відомий спосіб не забезпечує мінімально необхідного зниження коефіцієнту фільтрації глинистих ґрунтів, не має достатньої МІЦНОСТІ, поступово розщільнюється і руйнується внаслідок чого його водопроникність значно підвищується В основу винаходу поставлено задачу удосконалення способу створення протифільтраційного екрану з глинистих ґрунтів за рахунок зниження коефіцієнту фільтрації, забезпечення його МОНОЛІТНОСТІ, однорідності, високої ВОДОСТІЙКОСТІ досягти зв'язування токсичних речовин у нерозчинну форму Поставлена задача досягається тим, що у відомому способі створення протифільтраційного екрану з глинистого ґрунту, що містить відсипання грудковатого глинистого ґрунту природної вологості, неущільнений шар котрого заливають водою, до рівня на 0,5м, перевищуючого проектний і піддержують рівень води у котловані постійним до повної його стабілізації, згідно винаходу, утворюють додатковий екран із зв'язного ґрунту, який ретельно перемішується з 10-відсотковим розчином хлористого калію та укладається товщиною 20см, зверху котрого укладається прошарок з хлористого барію товщиною 10см, який прикривається будь-яким зв'язним ґрунтом від механічних пошкоджень Розроблена технологія сприяє зниженню фільтрації природних ґрунтів, що дає можливість со Ю 57324 запобігти забрудненню їх токсичними відходами виробництва (калійного, сірчаного та ш) Треба ВІДМІТИТИ, що фільтрація місцевих ґрунтів досягає значних показників (Кф = 50,0-70,0см/добу), в той час як проникність ґрунтів, оброблених за розробленою технологією дозволяє зменшити фільтрацію до мінімальних значень, що навіть нижче проникності бетону середньої якості (Кф = 0,0080,02см/добу) Крім того, внесення прошарку хлористого барію дозволяє зв'язувати сульфат-юни і переводить їх у важкорозчинні форми (BaSO4) які випадають у осадок і практично не розчиняються у воді але й у кислотах (табл 1) Технічна ПОСЛІДОВНІСТЬ робіт, яку потрібно застосовувати при проведенні розробленого способу створення протифільтраційного екрану (лабораторні і польові досліди) З ЗВ'ЯЗНОГО ґрунту (природні важкі суглинки) полягає в наступному Приклад 1 В лабораторних умовах для цього використовували скляні трубки (які монтуються) діаметром 10см, завтовшки 1,5м Випробуваний екран (прошарок із зв'язного ґрунту, обробленого хлористим калієм завтовшки 5 - 10см), уклали на фільтр, складений з двох шарів щебню і крупнозернистого піску Висота шару води в приладах над прошарком становила 80-100см, величина градієнта напору і дорівнювала 8-20 Рівень рідини, що фільтрувалася, вимірювали щоденно на ЛІНІЙЦІ, встановленій у верхній частині фільтраційних приладів, а потім обчислювали коефіцієнт фільтрації (в см/добу) Для приготування екрану брали зв'язні ґрунти (природні важкі суглинки) з району Стебніковського калійного комбінату (м Стебнік, Львівська обл ), а за реагент - технічні відходи калійного виробництва, що мають багато легкорозчинних солей Один експеримент тривав 3 роки Треба ВІДМІТИТИ, що ці місцеві родовища представлені в основному кашітовими та лангбейнітокашітовими рудами Таким чином, вони мають багато воднорозчинних солей (КСІ NaCI - 45 - 60%, Mg2SO4 - 25 - 30%, K 2 SO 4 - 10 - 15%, нерозчинні солі - 5 - 10%) Ці природні солі мають сірий колір з червоними кристалами і дуже добре розчиняються у воді, що приводить до забруднення ґрунтів і місцевих ґрунтових вод Лабораторні дослідження показали, що коефіцієнт фільтрації екрану, утвореного з зв'язних ґрунтів, які кольматуються (прототип) дорівнює 1,04,0см/добу, виготовленого ж на 10% розчині хлористого калію (запропонований) - знижується до 0,008-0,02см/добу Коефіцієнт фільтрації природних зв'язних ґрунтів дорівнює 50,0-70,0см/добу, що значно впливає на забруднення місцевих ґрунтів і ґрунтових вод (табл 1) Для вивчення якості й тривалості (запропонованого) протифільтраційного екрану, створеного з зв'язних ґрунтів (важкі суглинки), обробленого 10% розчином хлористого калію, були закладені досліди на фільтрацію кислого (рН = 2 - 3) і лужного (рН = 10 - 11) середовища За один рік експерименту фільтрація не тільки не підвищувалась, а навпаки, за рахунок стабілізації ґрунтової маси зменшувалась до мінімальних величин (Кф = 0,007- 0,009см/добу) Крім того, вивчали протифільтраційну здатність ґрунтового екрану, обробле ного 10% розчином хлористого калію, при впливі дуже високих градієнтів напору (і = 50-60) Дослідження показали, що при таких високих градієнтах напору коефіцієнт фільтрації розробленого ґрунтового екрану не тільки не підвищується, але й декілька понижується за рахунок ущільнення і стабілізації ґрунтової маси у часі Приклад 2 Виготовляють протифільтраційний екран наступним чином Для складування ВІДХОДІВ різних підприємств (калійного, сірчаного та ш ) на сплановану ділянку завозяться місцеві зв'язні ґрунти (суглинки, глини) автосамоскидами (КрАЗ-256Б та ш), які складуються в шахматному порядку Підвезені ґрунти розрівнюються бульдозером (Д-522) по периметру всієї площі товщиною 0,20м На підготовлену, таким чином, поверхню вносять зрошувальними машинами (ОЗТП-9654) 10% розчин хлористого калію Ґрунт з внесеним розчином ретельно перемішується за допомогою фрезерних машин (ФБН-0,9) на всю товщину шару, потім ущільнюють кулачковими катками за тричотири проходи до ЩІЛЬНОСТІ 1,60-1,65г/см3 На ущільнену ґрунтову поверхню за допомогою автогрейдерів (Д-700) і бульдозерів (Д-522) укладають шар хлористого барію товщиною 0,10м Укладений шар хлористого барію укочують гладкими катками за 2 - 3 проходи до ЩІЛЬНОСТІ 1,101,20г/см3 Відомо, ЩО хлористий барій, який вноситься для зв'язування сульфат-юнів, за допомогою реакцій іонного обміну дуже добре утворює малодисоційовані солі (BaSO4) Добуток розчинності цієї солі дуже малий (ДР = 1 10 1 ), тому рівновага практично завжди зміщується вбік утворення малорозчинних солей Після ЦЬОГО на всю площу завозиться зв'язний незабруднений ґрунт (суглинок, глина), який укладається товщиною 0,30м Зв'язний ґрунт завозиться за допомогою самоскидів (КрАЗ-256Б) і висипаєтиься в шаховому порядку та ретельно вирівнюється бульдозером (Д-522) по всій площі Все це необхідно для захисту розробленого екрану від будь-яких механічних пошкоджень Таким чином, КІЛЬКІСТЬ необхідних матеріалів для приготування 1 кубометра зв'язного ґрунтового покриття повинно бути таким 1500-1600 кілограмів зв'язного грунта (в залежності від ЩІЛЬНОСТІ та механічного складу місцевих кар'єрних ґрунтів) 55 - 60 кілограмів солі (хлористий калій або можна використовувати сирі калійні солі, які містять одновалентні катіони калію та натрію), 0,5 - 0,6 кубометра річної або водопровідної води Здійснювані за розробленим способом протифільтраційні екрани є дуже складними багатокомпонентними коагуляційними структурами Це дає можливість влаштовувати їх не тільки на добре вирівняних і спланованих ділянках, але й на схилах різної крутизни (при закладанні схилів 1 3-1 6) Крім того, різні просадкові явища, які зустрічаються у фунтах при спорудженні водоймищнакопичувачів не впливають на деформацію екрану, так як він дуже добре виположується по рельєфу місцевості, в той час як ВІДОМІ устрої в аналогічних умовах розтріскуються і руйнуються, що приводе їх до підвищення водопроникності для води і різних промислових стоків 57324 Встановлено, що розроблений ґрунтовий екран володіє значною ВОДОСТІЙКІСТЮ, доброю еластичністю і достатньою МІЦНІСТЮ Розроблений антифільтраційний екран із суглинистих ґрунтів є багатокомпонентною коагуляційною структурою, утворенню якої сприяє висока дисперсність тонкодисперсних часточок, яка створюється за рахунок механічного (ретельне перемішування зв'язних ґрунтів у тугопластичному стані) і ХІМІЧНОГО (впровадження в колоїдний комплекс ІОНІВ калію) впливу на зв'язні ґрунти Таким чином, за рахунок значного диспергування глинистих фракцій під впливом розклинюючої дії тонких водних шарів, утворених за рахунок впровадження у колоїдний комплекс ІОНІВ калію та їх необмінної фіксації, відбувається дуже щільна упаковка тонкодисперсних часточок, що приводе до значного зменшення активної шпаристості, отже, і фільтрації Після закінчення фільтраційних і різних технологічних ДОСЛІДІВ для вивчення якісної характеристики зв'язної ґрунтової маси, виготовленої на 10% розчині хлористого калію, відібрано зразки, в яких визначено механічний і мікроагрегатний склад, а також різні фізичні, ХІМІЧНІ, водно-фізичні та фізиКО-ХІМІЧНІ властивості В таблиці 2 наведені дані механічного та мікроагрегатного складу використаних ґрунтів 3 наведених даних видно, що для виготовлення необхідної ґрунтової маси використовували зв'язний важкий суглинок, в якому вміст фізичної глини дорівнював 46,55% Аналіз механічного складу свідчить про те, що КІЛЬКІСТЬ мулистих часток (