2 Кольматация песчаных грунтов

Специфическим процессом, который сопровождается увеличением плот­ности пористых грунтов является кольматация в различных формах. Кольматация как способ мелиорации представляет собой вмыв глинистых частиц в поры и небольшие трещины грунтов в целях уменьшения их фильтрационной способности. Процесс кольматации в виде заполнения порового пространства тонкими частицами, находящимися во взвешенном состоянии в фильтрующей­ся воде, проявляется при эксплуатации мелиоративных, гидротехнических и санитарно-технических сооружений, при очистке сточных вод и в песчаных фильтрах. В процессе эксплуатации дренажа часто наблюдается постоянное снижение расхода воды в дренажных системах за счет кольматации фильтру­ющих грунтов и обратных фильтров.

В 1936г М.М. Филатов проводил опыты: 1 кг песка осаждается в литровом цилиндре, в котором находится суспензия глины, и сделал вывод, что процесс кольматации описывается кривой Вейна Мюра (мономолекулярная адсорбция), на основании чего, решил что кольматация имеет физико-химическую природу, а результатом кольматации является возникновение коагуляционной структуры в грунте.

Опыты Серегеева: Трубка заполняется песком, через нее потом пропускают суспензии разных глин, концентрацией от 0,001 до 0,1%. Первые порции были прозрачные, потом появилась взвесь, этим подтвердили физ-хим природу кольматации.

Вмывание мелких частиц в грунт определяется соотношением d_ср частиц суспензии/ d_ср песка, для успешного продвижения суспензии диаметр частиц суспензии должен быть в 20 раз меньше диаметра пор.

Затем Сергеев решил пропускать песок через 1% суспензию различных глин. Каолинитовая – процесс механического соосаждения, Na-бентонит и Na- глина и гидрослюда – процесс физ-хим взаимодействия глинистых частиц с поверхностями песчаных частиц. В итоге: Ar=Pg/(Bp*l)*100%. Ar- показатель адсорбционной способности грунта, Pg- потеря глинистых частиц суспензии, Bp- вес песка, l- высота столба суспензии. Ar для гидрослюды 0.12, монтмориллонит – 0.06, каолинит – 0.05.

На кольматацию влияет гран. состав (в крупные пески глин частицы вмываются на 20 см, в средние – на 14, в мелкие – на 3,5 см). В результате кольматации на поверхности песка образуется найлог. Свойства суспензии влияющие на кольматацию: кол-во водорастворимых солей, состав обменных катионов, минеральный состав. Лучшие кольматанты: глины и тяжелые глины, с содержанием водорастворимых солей до 5-6%. Концентрация суспензии для гидрослюдистых глин меньше 1%, для каолинита до 4%. Закольматированные массивы недолговечны, в случае открытого котлована – 1-2 сезона.