1.Технология ведения иъекционных работ.

Инъекционный процесс – это принудительное распространение жидкости различного состава и состояния в поровом пространстве пород и связанный с этим процесс пропитки массива на возможно большее расстояние. Процесс ограничен действием давления, под которым подается раствор и временем гелеобразования, который определяет временной интервал инъекции.

Улучшения свойств грунтов достигается из-за выделения в поровом пространстве искусственного цемента. По качеству инъекций выделяют: силовые рецептуры, обеспечивающие повышение прочности грунтов; тампонажные рецептуры, уменьшающие водопроводимость.

По агрегатному состоянию растворов выделяют: суспензии (глинисыте, цементные), эмульсии (битумные), коллоидные и истинные растворы (жидк стекло, синтетич смолы) и химические растворы. Выбор раствора основан на полуэмпирических формулах.

Для суспензий процесс успешный, если d₁₅/D₈₅ >25, где d₁₅ – диаметр частиц породы, D₈₅ – диаметр частиц суспензии.

Для скальных пород процесс успешный, если d_тр/D_max >3, где d_тр – раскрытие трещин, D_max – максимальный диаметр частиц суспензии.

Плохо закрепляются породы с Кф больше 200 м/сут и меньше 5 м/сут.

Технология инъекционных работ:

На практике применяется несколько схем, выбор конкретной схемы определяется игу участка работ, глубиной инъекционных работ и их назначением.

1. Инъекция с пропиткой. Для закрепления грунтов в зоне аэрации (0-10м) используют инъекторы в виде перфорированной дюймовой трубы с отверстиями через 10-15 см, в пределах первого сегмента от 4 до 6 отверстий. Они задавливаются в грунт гидравлическими аппаратами (например, установкой статического зондирования УСЗ). Отверстия прикрыты резиновыми кольцами, чтобы предотвратить попадание грунта в инъектор. Раствор подают в грунт под давлением (2-4 атм), он отдавливает резиновые кольца и поступает в грунт. Распределяется раствор медленно, под действием гидравлического градиента, частично – осмотическим и диффузным путем. Радиус инъекции таким способом – 0.5-0.8 м. используют сеть инъекторов для закрепления всего массива. Если необходимо закрепить породы зоны аэрации на глубине больше 10м используют более прочные инъекторы большего диаметра. Погружают их с помощью буровых установок с пневмоударниками.

Для закрепления пород ниже уровня грунтовых вод, а также для инъекций в лёссовые породы, задавливание прибора в которые невозможно, используют инъектор с тампоном. Тампоны могут быть гидравлическими и пневматическими. Наиболее распространены тампоны в виде воздушной камеры с резиновой оболочкой, применяют также тампоны из металлических дисков с резиновыми шайбами.

Наиболее распространен метод манжетных колонн (ММК). Он применим на любых глубинах. На всю глубину иъекционных работ бурится скважина с использованием промывочного глинистого раствора. В скважину опускается манжетная колонна – труба с отверстиями через определенные интервалы, закрытые резиновыми манжетами.Через нижний манжет в затрубное пространство вводят глиноцементный раствор. Его состав подбирается так, чтобы прочность его на одноосное сжатие через 3-7 дней составляла 3-5 МПа. После набора этой прочности инъекция проводится путем установки двойного разжимного тампона напротив каждого манжета. Раствор проникает в породу после разрушения обоймы, которое достигается применением высоких давлений. Преимущество такой схемы состоит в возможности инъекции при высоких давлениях в любой последовательности и даже повторной инъекции. Схема не требует использования обсадных труб при бурении. Применим для инъекционного закрепления несвязных грунтов до глубин 200м. Инъекция скальных пород производится по похожей схеме, но скважину бурят интервалами по 2-5 м, после чего устанавливают тампон, проводят инъецирование, выстаивают скважину некоторое время и бурят скважину глубже.

Основными параметрами процесса инъекции является радиус инъекции, расход инъекционного раствора, время инъекции и давление инъекции. Сам процесс осуществляется либо при постоянном давлении с фиксацией расхода, либо при постоянном расходе с фиксацией давления. В обоих случаях и расход, и давление будут уменьшаться с течением времени. Это происходит из-за ряда причин: различные формы инъекторов, изменение проницаемости породы, изменение вязкости и плотности раствора. Связать эти параметры в одно уравнение пока невозможно.

2. Уплотнительная инъекция. Основана на принципе смещения грунтовых частиц радиально от разрастающегося шара твердеющего раствора, тем самым, уплотняя окружающий грунт. Уплотнитель – густая смесь с расплывом до 5см и сдвиговой прочностью около 0,05 кг/см² из цемента, пылеватого песка, зол-уноса, добавок (пластификаторы, ускорители твердения) и воды. Раствор нагнетается через трубку под большим давлением, может проникать в трещины, расклинивая их и тем самым уплотнять породы.

3. Гидроразрыв. Когда давление инъекции превышает прочность пласта, происходит его гидроразрыв, который распространяется в направлениях, перпендикулярных наименьшему главному напряжению. В скальных породах гидроразрыв происходит по уже существующим трещинам.

Гидроразрыв – единственный натурный способ определения НДС пород в массиве.