Спосіб електрохімічного укріплення грунту

Изобретение относится к строительству, в частности к электрохимической обработке грунта, для создания водонепроницаемых завес преимущественно в пористых песчаниках при сооружении шахтных стволов и других 4-88 подземных сооружений. Цепь изобретения - повышение степени водонепроницаемости грунта при возведении подземных сооружений. Цель достигается тем, что на грунт воздействуют напряжением постоянного тока в два этапа. Продолжительность первого этапа составляет 20-24 ч и 8-10 ч - второго. Раствор электролита нагнетают в грунт на первом этапе его обработки. На втором этапе поддерживают постоянное напряжение. В процессе обработки грунта на первом этапе ведут последовательное повышение напряжения на 5,56,5 В через каждые 1,0-1,3 ч, начиная с напряжения 280-280 В и кончая 400410 В. В качестве электролита используют раствор силиката натрия с кремнефтористоводородной кислотой,- Водопроницаемость снижается в 60 раз, прочность грунта увеличивается примерно в 3 раза. 1 з.п. ф-лы, 4 ил., 1 табл. ляп 1 1371065 2 ' Изобретение относится к строительэтом плотность тока поддерживают от 2 ству, в частности к электрохимической 6,5 до 9,75 А/м . На втором этапе обработке грунта, для создания водопродолжительностью 8-10 ч, обработку непроницаемых завес преимущественно грунта осуществляют без подачи растг в пористых песчаниках при сооружении вора при постоянном, например конечшахтных стволов и других подземных ном значении напряжения, сооружений. Выбор оптимальных режимных параЦель изобретения - повышение стеметров по предлагаемому способу водопени водонепроницаемости грунта при 10 изоляции горных пород выполнен на возведении подземных сооружений. основе комплекса лабораторных экспеНа фиг.1 изображена технологичесриментов, результаты которых приведекая схема укрепления грунта и размены на графиках. Так, на фиг.2 показащения используемого оборудования; на ны три кривые степени снижения водо-, фиг.2 - график изменения степени сни- 15 проницаемости грунта при разном нап( жения водопроницаемости грунта при ряжении тока для разных растворов применении разных растворов электроэлектролита, из которых кривая 10 лита в зависимости от напряжения тока силикат натрия с добавкой кремнефтона электродах-инъекторах; на фиг.З ристоводороднои кислоты плотностью график изменения степени снижения во- 20 1,04 г/см3; кривая 11 -1 хлористый 3 допроницаемости в зависимости от векальций плотностью 1,06 г/см ; криличины повышения напряжения при развая 12 - известковое молоко плотно- • 3 личной продолжительности второго этапа стью 1,06 г/см . На фиг.З и фиг.4 воздействия напряжения на грунт; на представлены результаты уменьшения фиг.4 - график изменения степени сни- 25 коэффициента проницаемости песчаника жения водопроницаемости в зависимости при различных интервалах повышения от величины промежутка повышения напнапряжения и промежутков времени соряжения тока при различной продолжиответственно. Кривые 13, 14, 15 и 16 тельности второго этапа воздействия относятся к продолжительности второго напряжения на грунт. 30 этапа обработки грунта, равного соотСпособ электрохимического укреплеветственно 8-Ю, 6-8, 10-12 и 4-6 ч. ния грунта осуществляется следующим Из приведенных зависимостей видно, образом. ' что электрохимическую обработку пористого песчаника с раствором силиката На пористом песчанике сооружают _г натрия и кремнефтористоводороднои бетонную подушку 1, через последнюю кислоты следует начинать при напряжев песчанике на расстоянии 0,8-1, 2 м нии на электродах-инъекторах 280 и бурят скважины 2 диаметром 52-56 мм 290 В и поднимать его до 400 и 410 Б. на заданную глубину, в которые устаНаилучшие результаты водоизоляции навливают электроды-инъекторы 3 с 40 песчаника достигаются при повышении тампонирующим приспособлением 4. Занапряжения на 5,5 и 6,5 В (фиг.3) четем на электроды-инъекторы 3 надевают рез каждые 1,0 и 1,3 ч (фиг.4), принаголовники 5, а в емкости 6 готовят чем обработку грунта без раствора раствор электролита. После этого из емкости 6 с помощью насоса 7 по шланследует выполнять в течение 8 и 10 ч гам к анодному электроду-инъектору 3 4 5 (кривая 13 фиг.З и 4 ) . нагнетают в грунт раствор электролиВремя инъекции раствора силиката та, а к катодному подсоединяется натрия и кремнефтористоводороднои шланг для выведения электроосмотическислоты в соотношении 10:1 с учетом ки выделившейся из грунта воды. инерционности процесса гелеобразова50 ния составляет 20-24 ч. Для образоваПостоянный электрический ток на ния водонерастворимых соединений типа электроды-инъекторы 3 подают по кагидросиликатов кальция и гидроокиси белю 8 от преобразователя 9 тока в железа обработку грунта электрическим два этапа; одновременно с инъекцией током без раствора достаточно вести в грунт электролита на первом этапе на электроды инъектпра 3 подают нап- 55 в течение 8-10 ч, так как при обраряжение, равное 280-290 В, которое ботке свыше 10 ч за счет электрокинеувеличивают на 5,5-6,5 В через 1,0тических явлений происходит частичное 1,3 ч в течение 20-24 ч до конечного разрушение кристаллизационных струкзначения напряжения 400-410 В, при тур в порах песчаника. 1371065 Общее время электрохимической обчерез обработанные образцы песчаника работки песчаника составило 28-34 ч. при давлении до 8,0 МПа практически Установлено, что за это время происотсутствовала. ходит смыкание анодной и катодной обПрименение предлагаемого способа ластей и образование единой водоизоэлектрохимического укрепления песчаляционной завесы толщиной L 3 (фиг.1). ников при строительстве, например, В лабораторных условиях были подшахтных стволов позволит создать навергнуты электрохимическому укрепледежную гидроизоляцию вокруг горной нию образцы пористого песчаника, отобвыработки и тем самым повысить безоранные на строящемся объекте. Опыты пасность подземных работ, снизить мавыполняли в электролитических ванных териально-технические затраты при с плотно прилегающей крышкой. Образец проходке и креплении стволов, довести песчаника погружали в ванну и на него остаточные водопритоки до норм СНиПа. наносили слой бетона толщиной 4 см. 15 Затем в песчанике на расстоянии 10см Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я бурили скважины диаметром 12 им, в которые вставляли стальные электроды1. Способ электрохимического укинъекторы диаметром 10 мм отверстиями репления грунта преимущественно мелдиаметром 1 мм на одном сантиметре копористых песчаников, включающий будлины электрода, устанавливали тампо- 20 рение скважин, размещение в них элекнирующее скважину приспособление, тродов-инъекторов, воздействие на электроды подсоединяли к преобразовагрунт посредством последних напряжетелю тока и к нагнетательной пневмония постоянного тока с последовательгидравлической системе. В качестве 25 ным повышением напряжения через равэлектролита использовали раствор синые промежутки времени и заданным ликата натрия с кремнефтористоводоего начальным и конечным значениями родной кислоты плотностью 1,04 г/см?, и нагнетание в грунт раствора электсмешанных в соотношении 10:1. ролита, о т л и ч а ю щ и й с я тем, Одновременно с инъекцией электролита под давлением 0,2 МПа включали источник постоянного тока и на электроды подавали напргжение 285 В в течение 22 ч, которое увеличивалось через каждые 1,15 ч на 6 В до конечного значения 400 В. Плотность тока составляла 7,2 А/м 2 . Затем подачу раствора прекращали и напряжение поддерживали, равное 400 В в течение 9 ч. Общее время обработки составило 31 ч. Качество электрохимической обработки пористого песчаника оценивали по изменению его фильтрационных и прочностных свойств. Результаты исследования свойств песчаника до и после электрохимической обработки приведены в таблице. В результате электрохимической обработки пористого песчаника проницаемость песчаника снизилась практически в 60 раз, а его прочность увеличилась более чем в 3 раза. Фильтрация воды 30 что, с целью повышения степени водо непроницаемости грунта при возведении подземных сооружений, ведут дополнительное воздействие на грунт напряжения постоянного тока, продолжительность основного из которых принимают 35 равным 20-24 ч и 8-Ю ч - дополнительного, нагнетание в грунт раствора электролита производят во время основного воздействия на грунт напряжения, а дополнительное воздействие на40 пряжения осуществляют при постоянном его значении, причем во время основного воздействия напряжения его повышают на 5,5-6,5 В через 1,0-1,3 ч, а величину заданного начального напря45 жения принимают равной 280-290 В и 400-410 В - конечного. 2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в качестве раст50 вора электролита применяют раствор силиката натрия с кремнефтористоводородной кислотой.' ' 1377065 Плотг/см 3 Пористость, % Коэффи- Удельное прониПолная Закры- Огкры- Эффектая тивность цаемотая сти, 2 м х10 2,70 16,5 1,29 15,21 5,8 ' Проч сопротив- на сжаление, тие, МПа ОМ'М 64 32 147 110 4,9 После обработки 2,72 8,7 .О 0,1 8,6 ' • о г» • 0,6 о 0,08 • • - . , " . . . • • • * • с* * * ." . • ' '. - о .• о . • о . •; '. '.8йда ./ 1371065 • ВО л 20 - . • — •••• • • 12 20X7 ш 300 ив Фиг. г К, раз К, pas • 60 Л 15 VI kO і і і і і 20 о 60 """••і 1 і 8 и,в фие.З Редактор Т.Лошкарева 1 1 20 і г \ Составитель А.Прямков Техред Л.Сердюкова 0 1 1 2 Фие. Корректор М.Пожо Заказ 1813/ДСП Тираж 430 Подписное ВНИИИИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгородt ул. Проектная, 4 J