Лаборатория геологии техногенных процессов
Максимович Н.Г. Некоторые особенности создания противофильтрационной химической завесы в гипсовых породах основания Камской ГЭС // Карстовый процесс и его прогноз: Тез. докл.-Уфа,1980.-С.116-117. /0,1/
НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ СОЗДАНИЯПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННОЙ ХИМИЧЕСКОЙ ЗАВЕСЫ В ГИПСОНОСНЫХ ПОРОДАХ ОСНОВАНИЯ КАМСКОЙ ГЭС
Н. Г. Максимович
В последние годы, благодаря развитию технической мелиорации грунтов, для уменьшения фильтрации под гидротехническими сооружениями создаются высокоэффективные химические завесы. Эффективность таких завес обусловлена тем, что химические растворы, но сравнению со всеми остальными могут проникать в породы с более низкой проницаемостью.
В карстовых районах, где объектами закрепления являются растворимые горные породы, создание завес имеет ряд особенностей. Широко применяемые завесы в таких районах не всегда дают желаемый эффект. Это связано с тем, что цементные частицы не могут проникать в очень тонкие трещины, остаточная фильтрация через которые может привести к развитию карстового процесса. Химические растворы, дающие больший тампонажный эффект успешно решают эту проблему.
Иньектирование карстующихся пород химическими растворами приводит к изменению природной геохимической обстановки. С одной стороны, в грунт вносятся растворы с отличным от природного водородным показателем среды - при применении кислых растворов значения рН < 5, при применении щелочных растворов значения рН > 11. Вносимые при инъекции соединения, такие как силикат натрия, оксалат натрия, акрилат натрия, кремнефторид натрия, не встречаются в природных условиях в подобных концентрациях. С другой стороны, растворимые породы — гипсы, известняки, мергели, доломиты и др. являются активными химическими реагентами. Кроме того, создание водохранилищ и сопутствующие мероприятия приводят к изменению состава подземных вод в районе плотины. Природная обстановка осложняется также созданием значительных напоров в основании гидротехнических сооружений.
Впервые химическое закрепление скальных пород проводилось в основании Камской ГЭС, сложенном преимущественно карбонатными породами с содержанием гипса в отдельных пластах до 35% по весу. Необходимость создания химической завесы вызвана тем, что существующая цементационная завеса не дала удовлетворительного решения задачи существенного снижения фильтрации под зданием ГЭС, что могло повлечь за собой выщелачивание гипсов.
Для инъекций применялась щавелевоалюмосиликатная рецептура, разработанная в проблемной лаборатории МГУ С. Д. Воронкевичем и Л. А. Евдокимовой. Действие рецептуры основано на образовании после инъекции раствора геля, который заполняет пустоты грунта, давая тампонажный эффект. Гель образуется при взаимодействии раствора силиката натрия и комплексного отвердителя, представляющего собой раствор сернокислого алюминия в растворе щавелевой кислоты. Наряду с гелем кремневой кислоты в пределах закрепленного массива образуются такие активные соединения, как оксалат натрия, сернокислый натрий, а также остается неотвержденный силикат натрия.
Автором проводились исследования особенностей взаимодействия наиболее активного в химическом отношении компонента разреза — гипса с щелочными растворами, входящими в состав геля и диффундирующими из геля после иньекции. Исследования производились в статических условиях. Установлено, что все растворы отдельных соединений, вносимых в породы в результате иньекции и системы, ими образованные, снижают растворимость гипса или образуют на его поверхности труднорастворимые соединения, предохраняющие гипс от дальнейшего растворения.
Таким образом, применение щавелевоалюмосиликатного раствора при инъекциях в гипсоносные породы повышает устойчивость гипса к растворению. Кроме того, образование нерастворимых пленок на поверхности гипса ведет к залечиванию образовавшихся ранее каверн, незаполненных гелем после инъекции. Гипс в свое время оказывает положительную роль на ход иньекционного процесса. Он действует как коагулянт и может вызвать гелеобразование в периферийной зоне инъекции, где происходит разбавление раствора.
|
|
|
