Способ возведения земляных сооружений

Способ возведения земляных сооружений

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВЙДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалист и нескин республик

684085 (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 16.03.78 (21) 25909 10/30-15 с присоединением заявки М (23) П р ио р итет

Опубликовано 05.09.79. Бюллетень М 33

Дата опубликования описания 08.09.79

{5! }М. Кд .

E 02 В 7106

Государстеенньй компет

СССР ке делан нзобретенкй н еткрытнй (53 } УД К 627. Я2 4, . 3(088.8) (72) Авторы изобретения

E. М. Тимофеев, Ю. П. Паринский и К. И. Бубнов (71) Заявитель (54) СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ЗЕМЛЯНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Изобретение относится к способам возведения земляных сооружений, преимущественно гидротехнических, которые могут быть использованы при круглогодичном строительстве земляных дамб и плотин в районах Крайнего Севера или районах распространенияя многолетнемерзлых грунтов.

Известен способ возведения земляных гидротехнических сооружений, заключающийся в послойной отсыпке грунта в емкости с,жидким теплоносителем с последующим уплотнением каждого слоя (1).

В соответствии с этим способом сначала создают карты, по периметру которых отсыпают земляные дамбочки высотой

2,5-3,0м и длиной 200-250м, в резуль- тате чего образуются емкости, в которые затем подают воду, подогретую до 60 С ,с помощью специальной электрической бойлерной мощностью 4000кВт. B образован20 ные в емкостях прудки устанавливают нагревательные электрические установки, смонтированные на понтонах, мощность каждой из которых составляет 700кВт. Эти установки позволяют поддерживать температуру воды в прудке не ниже 5 С. Для уменьшения теплопотерь поверхность воды в прудке покрывают теплоизолирующими плитами пенополистирола размером 1х1м и толщиной 5см. Перед отсьщкой грунтов для удаления льда, снега, а также для отгона плит пенополистирола от места отсыпки используют тепловую установку. Грунты доставляют к месту отсыпки только в талом состоянии, для чего производят утепление карьеров в процессе разработки грунтов, а затем при .транспортировке грунтов кузова автосамосвалов утепляют тентами и обогревают выхлопными газами. Доставленные автотранспортом талые грунты отсыпают в прудки с жидким теплоносителем слоями толщиной 1м и уплотняют груженными автосамосвалами. При отсыпке верхнего метрового слоя грунты, как правило, промораживаются, в связи с чем перед отсыпкой следующего яруса (до создания следующего прудка 2,5-3,0м) проморожеь6840 ные грунты поливают 25%-ным раствором хлорида кальция и оттаивают их.

Однако известный способ возведения земляных сооружений малопроизводителен.

Это объясняется необходимостью осушест 5 вления множества вспомогательных операций (подогрев воды до 60 С, поддерживание температуры жидкого теплоносителя, т. е. воды в прудках, не ниже 5 С, теплоо изоляция поверхности воды в прудках, уда-r0 ление льда и снега на откосах карт, сохранение грунта в талом состоянии при его разработке и транспортировке, оттаивание верхнего слоя промороженного грунта перед созданием следующего прудка), для is вьгполнения которых требуется использование специальных машин, механизмов, электрооборудования, материалов, а также затрат большого количества электроэнергии. Все это приводит к значительному >О удорожанию отсыпки грунтов в тело земляного сооружения. Вместе с тем, известный способ не позволяет практически осуществить круглогодичную отсыпку мерзлых грунтов. Это можно обьяснить следующим образом. Вода в мерзлых грунтах находи ся в виде льда, поэтому при отсыпке мерзлого грунта в воду, имеющую температуру около 5 С, не будет наблюдаться образования пластично-мерзлого состояния этого грунта, а произойдет понижение температуры и смерзание воды. Для того, чтобы получить требуемый эффект, необходимо постоянно подогревать воду до 60«

70 С, что в условиях отрицательных тем- 3

О 35 ператур воздуха трудно осуществимо по причинам, указанным выше.

Целью изобретения является повышение производительности, а также обеспечение

40 возможности круглогодичной отсыпки мерзлых грунтов. Поставленная цель достигаетс я тем, что в известном способе, заключающемся в послойной отсыпке грунта в емкости с

4S жидким теплоносителем с последующим уплотнением каждого слоя, в качестве жидкого теплоносителя используют насыщенный раствор хлоридов, в который-от сыпают предварительно промороженный

50 грунт, а после его насьпцения раствором до пластично-мерзлого состояния уплотняют отсыпанный слой, с последующим последовательным повторением операций для каждого слоя.

Способ осуществляют следующим обра-. .зом.

На строящейся плотине создают карты длиной 150-200м и шириной 30-50м, по. периметру которых отсыпают земляные дамбочки высотой 2,5-3,0м из суглинистого грунта, уплотненного до обьемного веса 1,65кг/см3, в результате чего образуются емкости, в которые подают насыщенные растворы хлоридов, имеющие эвтектическую температуру смерзания от

-11,1 С до 55 С: на одну из карт— раствор хлорида натрия с минерализацией

50-180г/л и удельным весом 1,05-1, 15 г/см ; на другую карту — раствор хлорида кальция с удельным весом 1,16г/см; на третью карту — раствов хлорида магния с удельным весом 1,12г/см . Эти растворы являются зачастую отходами калийного, содового и магниевого производств. В верхней асти дамбочек устраивают прорези для сброса лишнего раствора на соседнюю карту при отсыпке грунта в прудки. После образования прудков глубиной 1,8-2,3м подают мерзлый суглинистый грунт автосамосвалами. При этом размер мерзлых комьев не превышает 0,7м. Мерзлый суглинистый грунт отсыпают в прудки слоями 1,5-2,GM способом "от себя". В процессе отсыпки смерзания между комьями не наблюдается. После отсыпки слоя мерзлых грунтов происходит насыщение. комьев раствором хлоридов. Затем эти грунть1 выдерживают 1ч для доведения поверхностей комьев грунта на глубину 1-5см до пластично-мерзлого состояния. Отсыпанный слоями на карты грунт, доведенный до пластичнс-мерзлого состояния, уплотняют вибрационными катками с удельным давлением 40кгс/см за 5 проходов по одному следу. Затем все операции последовательно повторяют для каждого отсыпаемого слоя грунта.

Использование насьпценных растворов хлоридов обусловлено определенными причинами, которые заключаются в следующем. При внесении в грунт водорастворимых солей повышается концентрация порового раствора и происходиг замещение поглощенных катионов на катионы вносимой соли, что в ряде случаев обуславли- вает агрегирование или диспергацию грунтовых частиц и изменение водно-физических и физико-химических свойств грунтов.

Протекающие при засолении ..грунта физикьхимические процессы приводят к понижению температуры замерзания порового раствора H предохраняют грунт от смерзания при отрицательных температурах воздуха.

При замерзании насыщенных водных раст воров сначала кристаллизуется лишь часть воды - растворителя и повышается кон684085 ньшению коэффициента фильтрации во врер- мени. В соответствии с увеличением плотности грунтов увеличиваются их проч ностные характеристики. Пластично-мерзлое состояние комьев грунта, возникаюд- шее под влиянием насьпценного раствора

- ие хпоридов, обеспечивает эффективное выполи. иенце последующей операции — внброуппот нения. Под действием вибродинамической ных!О нагрузки происходит уплотнение и перемедпя шивание пластично-мерзлого грунта в оти- сыпанном слое в усповиях тиксотропного ия разжижения заполнителя, представпенного

B виде мелких (1-5см) комков и частиц суглинков. Сначала вибродинамические нао- . грузки вызывают тиксотропное нарушение его структурных связей пластично-мерзлых глинистых грунтов, что обуславливае- поего нпжение их первоначальной прочности в спо-2 относительно узком температурном диапара- зоне, изменяющемся в грунтах от -3 до

0 С. В дальнейшем при виброуппотнении происходит перераспределение комьев ппада стично-мерзлого грунта и глинистого замь- попнитепя в слое, а затем — уплотнение о грунта за счет увеличения числа связей с- и контактов между- фракциями. Наличие насыщенного раствора хпоридов в порах грунта способствует его уплотнению, особенно при действии дополнительной статиов, ческой нагрузки от веса отсыпаемой насыпи.

Способ прост в исполнении, позволяет использовать в практике строительства насыпей мерзлые грунты и отходы калийон- ного, содового, тцтановогo производств.

Использование растворов хпоридов в качестве жидкого теплоносителя и мерзлых грунов при отсьшке дает Возможность возй

4О водить качественные земляные насыпи с требуемой плотностью без снижения прочностных и деформационных характеристик материала в тепе насыпей. При этом, по сравнению с известным способом, сокра45 шается количество осушествпяемъгх операций почти в 2 раза, и, следовательно, б производительность повышается также еше ° в 3„5-2,0 раза за счет отсыпки грунтов слоями по 1,5-2,0м, а не по 1м, как в

50 известном способе. центрация незамерзшего остаточного ра вора, вследствие чего температура заме зания его не остается постоянной, а постепенно понижается. Эти изменения пр исходят до определенного предела, назы ваемого точкой эвтектики, при которойо новременно переходят в твердое состоя как вода, так и растворенные в ней соп

В насыщенных растворах хпоридов то ка эвтектики наблюдается при определе . отрицательных температурах, например хпорида калия при — 11, 1 С, а дпя хлор да кальция при -55,О С. Дпя повышен концентрации порового раствора, которь играет роль теплоносителя, препятствующего смерзанию контактов комьев мерзл

ro грунта и одновременно способствуюш изменению физико-химических и водно-ф зических свойств постепенно оттаиваюш грунта, при отсыпке по предложенному собу используются только насыщенные створы солей. В опытах с применением насыщенных водных растворов хпоридов ,наблюдалось образование кристаллов пь на контактах и поверхности мерзлых ко ев, в связи с чем мерзлые грунты плох уппотняются в процессе отсыпки и не обе печивают нужной плотности насыпки.

Использование только исключительно растворов хпоридов, а не, например, содовых растворов ипи растворов сульфат связано также со спецификой поведе гия различных солей в грунтах тепа насыпе и плотин., Например, при устройстве садочных бассейнов на соляных промыслах и возведении земляных дамб фипьтраци ные воды, насыщенные супьфатными ип содовыми солями, образуют в геле ппотин при (-3) - (-5) С линзы соды ил мирабипита. Рост кристаллов этих соле вызывает давление до 50кг/см на гпь

2. нистые грунты, в результате чего увел чивается пористость грунтов, образуют трещины и другие деформации в цапле IIJI тин.

Проникновение насыщенного раствор хпоридов в глинистые грунты ведет к о разованию в тонкодисперсной системе д статочно развитых сопьватных оболочек, к изменению гранупометрического состава грунтов в основном в сторону уменьшения содержания агрегатов в пыпеватой фракции и увеличению содержания гпинистой составпяюшей, а также переходу по верхности комьев на глубину 1-5см в пластично-мерзлое состояние. Суммарно эффект физико-химических изменений в грунтах приводит к их уплотнению и умеФормула изобретения

Способ возведения земляных сооружений, преимущественно гидротехнических, в суровых климатических условиях, заключающийся в послойной отсыпке грунта в

684085

Соста витель Л, ВаксенбУРГ

Редактор . Шарганова Техред, мужик Корректор М. Йемчик

3аказ 5235/18 Тираж 777 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r Ужгород, ул. Проектная, 4 емкости с жидким теплоносителем с последукацим уплотнением каждого слоя, отличающийся тем,что,сне лью повышения производительности, в гсачестве жидкого теплоносителя используют насыщенный раствор хлоридов, в который отсылают предварительно промороженный грунт, а после его насьпцения раствором до пластично-мерзлого состояния уплотняют отсыпаняый слой, с последуюшим после>,довательным повторением операций для каждого слоя

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Биянов Г. Ф. Плотины на вечной мерзлоте, 19?5, .с. 115-117 (прототип).