Закріплення (стабілізація) ґрунтів і гірських порід
Закрі́плення (стабіліза́ція) ґрунті́в і гірськи́х порі́д — група методів для забезпечення фіксованого положення ґрунту (гірської породи) в умовах їхнього природного залягання шляхом штучного перетворення фізичними, хімічними, механічними, біологічними або комбінованими методами.
Зміст
Методи стабілізації
- Цементація;
- глинизація;
- бітумізація;
- заморожування;
- хімічне закріплення ґрунтів тощо.
Застосовують також електрохімічні та термічні впливи. Є вітчизняні технічні рішення, які передбачають створення у селевому потоці тиксотропної просторової флокуляційної сітки, що зменшує плинність потоку.
Цементація
Цементація гірських порід — спосіб штучного закріплення гірських порід і підвищення їхньої водогазонепроникності шляхом нагнітання в них цементного розчину через свердловини під тиском (до 5 МПа і вище). Розчин витісняє воду, заповнює тріщини та пустоти в гірських породах і твердне в них. Цементація додає гірським породам міцності, стійкості, щільності, газонепроникності. Застосовують у скельних крупно-, середньо- і дрібнотріщинних, великоуламкових, гравійно-галькових гірських породах.
Уперше застосовано в Німеччині наприкінці 19 ст. під час проходження шахтних стовбурів. Для цементації використовують цементи тонкого помелу та пластифікаційні добавки (сульфіт-спиртову барду, 0,1–0,2 % маси цементу).
- Добавки-прискорювачі тверднення цементних розчинів — хлористий кальцій, хлористий натрій, нітрат кальцію, поташ, сірчанокислий глинозем, хлорне залізо та інші.
- Добавки-уповільнювачі схоплювання — борна кислота, виннокам’яна кислота, гіпан, сульфіт-спиртова барда, сірчанокисле залізо тощо. У разі цементації солянокислих порід розчини цементів готують на розсолах цих солей. Найміцніші розчини — з сульфато-стійкого портландцементу, магнезійного цементу і розсолів хлористого натрію.
Глинизація
Глинизація — закріплення ґрунту заповненням пустот і тріщин у ґрунтах глинистим або глинисто-цементним розчином.
Глинизація слугує для зменшення фільтраційної здатності тріщинуватих скельних, кавернозних порід і гравелистих ґрунтів. У процесі глинизації в тріщини породи нагнітають під великим тиском суспензію з добавкою невеликої дози коагулянту.
Бітумізація і смолизація
Бітумізація — штучне заповнення тріщин у ґрунтах і гірських породах розплавленим природним бітумом, який витісняє воду і, застигаючи, утворює моноліт. Бітумізацію гірських порід уперше застосовано 1926 у США. Призначено для створення гідроізоляційних завіс під час будівництва гірничих виробок і підземних споруд. У процесі бітумізації гірських порід розплавлений бітум під тиском нагнітають у свердловини. Охолоджуючись, він твердне і запобігає проникненню води у виробку. З такою ж метою в породу іноді нагнітають тонкодисперсну бітумну емульсію (холодна бітумізація). Насичення породи бітумом або спеціальною емульсією проводять через свердловини.
Смолизація гірських порід — нагнітання розчинів синтетичних смол із добавками, які підсилюють і пришвидшують їхнє твердіння.
Заморожування
Заморожування ґрунтів (порід) — спосіб проведення гірничих виробок у водоносних породах. На деякій відстані від контуру виробки бурять низку свердловин до водотривких порід і обладнують їх заморожуючими колонками, якими циркулює холодоносій. У процесі утворюється льодопорідна стінка, що на час проведення захищає виробку від проривів води (пливунів). Після закінчення проведення виробки та закріплення її постійним водонепроникним кріпленням дія заморожування припиняється.
Природне заморожування порід — спосіб проходження розвідувальних шурфів у руслах річок і річкових долинах у пливунних породах на глибину 5–20 м. Вибій виробки в зимовий час проморожують за рахунок природного холоду за 2–3 дні. Після цього проводять виробку на глибину, дещо меншу товщини промороженого шару ґрунту.
Хімічне закріплення
Штучне підвищення водогазонепроникності та міцності гірських порід шляхом нагнітання в них розчинів синтетичних смол чи інших хімічних сполук (так званих стабілізаторів ґрунтів), здатних тверднути у тріщинах та порах.
Стабілізаторами є:
- органічні речовини, в’яжучі та / або склеюючі (вапняковий відсів, цемент, вапно, бітум) речовини, за допомогою який ґрунт набуває підвищеної структурної міцності і властивості твердої речовини;
- хімічні речовини (змінюють властивості ґрунту шляхом хімічної реакції з його компонентами);
- комбіновані;
- катіонні;
- катіоноактивні (у водних розчинах дисоціюють з утворенням катіона, що прискорює природний процес скам’яніння ґрунтів).
Застосування
Закріплення (стабілізацію) ґрунтів і гірських порід використовують:
- у дорожньому будівництві;
- у процесі проходження гірничих виробок і тунелей;
- у будівництві промислових та житлових будівель;
- для зміцнення укосів доріг і стінок котлованів у водонасичених ґрунтах;
- як протизсувні заходи у боротьбі з селевими потоками в горах;
- для створення протифільтраційних конструкцій в основі гідротехнічних споруд;
- для захисту бетонних і кам’яних споруд від агресивного впливу;
- для збільшення носійної здатності опор;
- для витиснення зв’язаної води та збільшення коефіцієнта ущільнення ґрунту;
- для зниження набухання ґрунтів тощо.
Література
- Winterkorn H., Pamukcu S. Soil Stabilization and Grouting // Foundation Engineering Handbook / Ed. by H.-Y. Fang. 2nd ed. New York : Chapman & Hall, 1991. P. 317–378.
- Pregl O. Konstruktive Ausbildung von Stützbauwerken. Wien : Institut für Geotechnik, 2000. 310 p.
- Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / За ред. В. С. Білецького. Донецьк : Донбас, 2004. Т. 1. 640 с.
- Заморожування ґрунтів // Шмиг Р. А., Боярчук В. М., Добрянський І. М. та ін. Термінологічний словник-довідник з будівництва та архітектури. Львів : Львівський національний аграрний університет, 2010. С. 95.
- Суярко В. Г., Величко В. М., Гаврилюк О. В. та ін. Інженерна геологія. Харків : Харківський національний університет імені В. Н. Каразіна, 2019. 296 с.
Автор ВУЕ
Покликання на цю статтю: Білецький В. С. Закріплення (стабілізація) ґрунтів і гірських порід // Велика українська енциклопедія. URL: https://vue.gov.ua/Закріплення (стабілізація) ґрунтів і гірських порід (дата звернення: 13.05.2024).
Статус гасла: Оприлюднено
Оприлюднено: 22.05.2023
Важливо!
Ворог не зупиняється у гібридній війні і постійно атакує наш інформаційний простір фейками.
Ми закликаємо послуговуватися інформацією лише з офіційних сторінок органів влади.
Збережіть собі офіційні сторінки Національної поліції України та обласних управлінь поліції, аби оперативно отримувати правдиву інформацію.
Отримуйте інформацію тільки з офіційних сайтів
Офіс Президента України
Верховна Рада України
Кабінет Міністрів України
Служба безпеки України
Міністерство оборони України
Міністерство внутрішніх справ України
Національна поліція України
