3. Радиус инъекции.

Является одним из основных параметров инъекционного процесса при движении раствора через пористую и трещиноватую среды. Есть несколько жопных формул (Мааг, Адамович, Каранфилов, Луговской) для ориентировочного расчёта.

Это здоровое выражение, где под квадратным корнем (у Каранфилова - кубическим) дробь. В числителе присутствуют Кф или коэфф. проницаемости, время движения раствора, напор (давление инъекции), отношение кинематических вязкостей воды и раствора (кроме Луговского), плотность раствора (только у Луговского). В знаменателе — объёмная или активная пористость, динамическая вязкость у Луговского, коэфф., учитывающий степень заполнения пустот грунта инъекционным раствором.при нагнетании однородных вязких жидкостей (силикат. растворов, битум. эмульсий)

Формулами имеет смысл пользоваться для ориентировочной оценки радиуса инъекции

Во всех этих формулах исходят из условий сохранения постоянного перепада давлений.

Основной момент, определяющий выбор давлений — это условие ведения инъекционных работ. Их может быть 2:

1. инъекция с разрывом сплошности грунта;

2. без разрыва.

Когда разрыв не противопоказан безопасности, устойчивости объекта и эффективности инъекции, он может характеризоваться как положительное явление. А ещё его иногда используют специально (отдельный билет).

При цементации радиус равен 1-1,5 м. Зависит от Кф, характера трещиноватости, типа цемента.

При глинизации первые десятки сантиметров. Раствор глины более вязкий.

Битумизация. Радиуса как такового нет, поскольку она применяется при залечивании трещин, вытеснении из них воды.

Двухрастворная силикатизация. 30-50 см.

Однорастворная. 1-2 м (?).

Билет №9

1. Битумы и битумные эмульсии. Битумы. По происхождению битумы бывают: природные и искусственные (нефтяные или сланцевые (продукты переработки нефти или сланцев)). Природные битумы встречаются в чистом виде или содержаться в асфальтовых горных породах. Представляют собой смесь углеводородов и их производных – кислородных, сернистых, азотистых. В составе: масла, смолы (дисперсионная среда), асфальтены, карбены, карбоиды, парафин (дисперсная фаза), асфальтогеновые кислоты, ангидриты асфальтогеновых кислот (ПАВ). От состава битума зависят его физ-мех св-ва: чем больше масел, тем меньше вязкость; смолы увеличивают растяжимость; чем больше асфальтенов, тем больше вязкость и температура размягчения, и меньше температурная чувствительность; чем больше асфальтеновых кислот и их ангидритов, тем больше прочность прилипания битума к минеральным материалам; чем больше парафина, тем больше температурная чувствительность и гидрофобность. Классификация битумов: твердые, полутвёрдые, жидкие – нормируются по вязкости, выраженной в градусах глубины. 1г.г. – погружение стальной иглы в битум на 0,1 мм под нагрузкой 100г за 5 сек. Жидкие (>200г.г.) – медленно и среднегустеющие, температура вспышки (возгарания) – 650. Полутвердые (80-200г.г.) и Твердые (<80г.г.) – температура вспышки – 180-210^о. Для разжижения битумов и более рационального их использования в них добавляют керосин или бензин (которые испаряются) или готовят битумные эмульсии. Битумные эмульсии. Эмульсия – коллоидно-дисперсная система, в которой одна жидкость в виде мельчайших капелек (1-10 мкм) диспергирована в другой жидкости, не смешивающейся с ней. От величины поверхностного натяжения дисперсгой среды и диспергированной фазы зависит степень устойчивости эмульсии. Для повышения устойчивости вводят эмульгаторы – катионоактивные и анионоактивные водорастворимые вещества. Эмульсии с анионоактивными эмульгаторами (мыла: щелочные соли жирных и др. органических кислот) называются щелочными; с катионоактивными (соли аминов) – кислыми. Молекулы эмульгаторов заряжают капли битума одноименными зарядами и они отталкиваются друг от друга. Эмульсии бывают прямые (битум в воде) и обратные (вода в битуме). Распад эмульсии происходит при выделении воды и сливании капелек битума под действием коагулянтов (например, кислоты и их соли). Битумы отличаются высокой химической инертностью, что обусловливает их устойчивость к агрессивным водам, водо- и воздухонепроницаемость, адгезионные свойства и долговечность. 2. Методы механического уплотнения песчаных пород. Принципы и методы уплотнения весьма разнообразны. Существует уплотнение укаткой, трамбованием, вибрацией, энергией взрывов и др. Уплотненным считается песок с плотностью скелета более 1,6 г/см³. Гидровиброуплотнение. Под действием вибрации частицы песка теряют структурное сцепление, φ уменьшается на 30о, песок переходит в текучее состояние. Дальнейшее уплотнение происходит за счет силы тяжести, поэтому метод является пассивным. В итоге частицы испытывают колебательные движения, происходит их перемещение с образованием более плотной упаковки, уменьшается пористости, увеличивается φ. Наилучший эффект возникает при влажности на 20-30% большей, чем W_опт. Если W<W_опт на 20-30%, то уплотнения не происходит вообще. Глубинное уплотнение. С 1939г. Для уплотнения используют вибраторы (цилиндрической формы 2-5 м на 10-45 мм) для укладки бетона, состоящие из мотора, эксцентриситета и 2ух соплов для подачи воды. Вибраторы опускаются на заданную глубину и в момент опускания подаётся вода. Чтобы не наблюдалось опускания поверхности через скважину производится подсыпка песка. В результате образуется песчаная свая с высокой плотностью сложения. R=3√(9.41*Q/γ) – радиус уплотнения, Q – вес рабочей части вибратора, γ – плотность песка. Между сваями грунт также становится более уплотненным. Глубинность уплотнения до 2 м. Энергией взрывов. С 1936 г. (Филимонов и Маслов). Заряды располагают по скважинам на определенном расстоянии, после взрыва скважина расширяется. Ее послойно заполняют грунтом, методом утрамбовывания. Скважины располагаются по сетке и взрываются в 4 очереди. h=3√C/0.055 – глубина заложения заряда, С – масса заряда. Глубина влияния 1,5h. R=K*3√C – мах. Радиус зоны уплотнения, К – зависит от плотности. Электроискровой метод. С 1961 г. В массив опускается 2 электрода, пропускают разряд в течение 10-60 мкс, 4-50 кВ. Возникающий заряд создаёт давление до 3000 атм на расстоянии 3 см от эпицентра и до 15 атм на расстоянии 1,5 м. Электро-вибро-импульсный метод. С 1963 г. Под действием колебаний, подобных сейсмоволнам, которые развиваются электроимпульсной вибрацией и при одновременном инъецировании воды происходит уплотнение песка. В результате импульсного воздействия создаются акустические колебания с ускорением в 10-20g. Радиус воздействия увеличивается до 2ух м. Метод самый экономичный. Уплотнение грунтов укаткой. Грунт при W_опт (для песков 8-13% укладывается слоем в 0,5 м и укатывается катками. Процесс нарастания прочности продолжается несколько суток. Для песков используется редко, чаще для глинистых. Трамбование грунтов. Позволяет уплотнять более мощные слои. Метод обычно используется для недоуплотненных песчаных грунтов, образованных искусственной отсыпкой. Трамбование – за счет энергии падающей массы. Приповерхностная часть утрамбовывается лучше. 3. Типы агрессивности к цементным растворам. Минералы цементного камня могут подвергаться агрессии. Степень агрессии определяется по степени разрушения защитного слоя над железной арматурой за 50 лет, толщиной 3 см. <1 см – низкая, 1-2 средняя, >2 – сильная агрессия. Карбонатная – связана с повышенным содержанием СО₂, приводящим к выщелачиванию: Са(ОН)₂+СО₂=СаСО₃+Н₂О, СаСО₃+СО₂+Н₂О=Са(НСО₃)₂. Присутствие в цементном камне гидроалюминатов кальция и карбоната кальция способствуют формированию новообразований, что вызывает потерю прочности, водо- и морозостойкости цемента. Сульфатная – под действием SO₄, при наличии которого образуется гипс а затем гидросульфоалюминат кальция («цементная бацилла» или эттрингит): 3CaO*Al₂O₃*3CaSO₄*31H₂O. Он при кристаллизации увеличивает объём в 2,5 раза, образуя игольчатые кристаллы. При взаимодействии с солями (NaCl) превращается в студень. Кислотная – растворение проходит до ионного состояния. Магнезиальная – при повышенном содержании Mg, происходит замещение вяжущего кальцита с образованием легкорастворимого Mg(OH)₂. Выщелачивающая – под воздействием ультрапресных вод. Для повышения устойчивости цементного камня были созданы различные разновидности цемента. Для увеличения сульфатостойкости вводят пуццолановые добавки (трепел, опока, жидкое стекло), которые связывают Ca(OH)₂ c SiO₂.

Билет 10.