Лаборатория геологии техногенных процессов
Максимович Н.Г. Химические противофильтрационные завесы в растворимых горных породах // Инженерная геология Западного Урала: Тез.докл.науч.-техн.совещ.-Пермь,1980.-С.40-42. /0,15/
ХИМИЧЕСКИЕ ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫЕ ЗАВЕСЫ В РАСТВОРИМЫХ ГОРНЫХ ПОРОДАХ
Н. Г. Максимович
Растворимые горные породы: известняки, доломиты, мраморы, гипсы, ангидриты, галит и др. — занимают около одной трети поверхности суши (более 51 млн. км2) (Г. Максимович, 1963). Строительство гидроэлектростанций, начавшееся около полувека назад, приводит к тому, что растворимые породы все чаще становятся основаниями сооружений. Создание напорных сооружений может привести к созданию условий (Соколов, 1962) или интенсификации карста. Во-первых, вследствие увеличения фильтрации из водохранилища происходит опреснение подземных вод, т. е. повышается их способность к растворению. Во-вторых, поднятие уровня воды в водохранилище приводит к увеличению ширины раскрытия трещин. Ж. Альберро (1977) в результате длительных наблюдений на плотине Санта-Роса на р. Сантьяго (Мексика) установил, что ширина раскрытия трещин в основании этой плотины зависит даже от уровня воды в водохранилище.
Наиболее распространенным мероприятием для борьбы с фильтрацией являются противофильтрационные завесы, которые А. Г. Лыкошин (1968) подразделяет на иньекционные, столбчатые и бетонные стенки. В практике строительства чаще всего применяются иньекционные цементационные завесы. Однако такие завесы не всегда дают необходимое гашение напора, что связано с ограниченным размером трещин (0,1 мм), в которые способен проникать цементный раствор (Адамович, Колтунов, 1964). В ряде случаев при наличии растворимых пород (особенно солей и сульфатов) трещины, не поддающиеся цементации, могут явиться причиной развития карста. Во избежание этого в последние годы стали применяться высокопроницаемые тампонажные химические растворы. Часто такие растворы применяются после цементации пород.
Выбор той или иной рецептуры определяется конкретными геологическими условиями района завесы: литологией, трещиноватостью, химическим составом подземных вод. Особенностью растворимых пород является их высокая химическая активность, которая является препятствием для применения ряда растворов, также химически активных. При правильном подборе рецептуры взаимодействие пород и раствора может давать дополнительный тампонирующий эффект. Литологию также необходимо учитывать в связи с различной адгезией раствора к породам. Параметры трещиноватости пород определяют выбор раствора с требуемой начальной вязкостью. Состав и минерализация подземных вод также накладывает ограничение на применение некоторых растворов. Минерализованные воды, характерные для галогенных (солей, гипсов) пород, могут вызвать преждевременную коагуляцию раствора, что затрудняет его проникновение вглубь массива.
Приведем примеры из отечественной практики создания завес при наличии соленосных, сульфатных и карбонатных пород.
Соленосные породы. Основной инженерно-геологической особенностью основания Рогульской ГЭС является наличие вблизи ядра плотины в верхнем бьефе крутопадающего мощного слоя каменной соли (Недрига и др., 1977). К другим особенностям, создающим трудности проведения инъекций, относятся высокая минерализация подземных вод (до 200 г/л) и разнообразный состав пород основания, в том числе и карбонатных. Сотрудники проблемной лаборатории геологического факультета МГУ рекомендовали рецептуру, приемлемую в данных условиях, для гидроизоляции соляного пласта. Химическое иньектирование будет производиться после цементации.
Сульфатные породы. Основание Камской ГЭС слагают преимущественно карбонатные гипсоносные породы. Весовое содержание гипса в отдельных пластах достигает 35%. Предусмотренная проектом цементационная завеса не дала удовлетворительного падения напора. Со временем эффективность завесы еще уменьшилась, что в частности связано, как показали гидрохимические наблюдения, с выщелачиванием гипса. В настоящее время производится доуплотнение завесы щавелевоалюмосиликатным раствором. Опытное опробование показало, что тампонажный эффект данной рецептуры имеет место при удельном водопоглощении пород меньше 0,01 л/мин (Воронкевич, Евдокимова, Сергеев, 1978). Лабораторные исследования показали, что формирующиеся на поверхности гипса при взаимодействии его с раствором новообразования увеличивают устойчивость гипса к растворению и могут увеличить плотность завесы.
Карбонатные породы. Опытное создание химических завес в породах с высоким содержанием карбонатов (до 50%) производилось на Перепадной ГЭС-1 (Грузия) (Воронкевич, Евдокимова, Сергеев, 1978; Демин, Попов, Аллас, 1978). Основание этой плотины слагают конгломераты, песчаники, глины неогенового возраста с коэффициентами фильтрации от 0,1 до 0,5 м/сут., что не позволяет успешно применять цементацию. На основании опытных работ выбран щевелевоалюмосиликатный раствор.
При наличии больших пустот в массиве, для экономии цемента, его иногда подвергают химической обработке для вовлечения воздуха. Вспучивание цемента может увеличить его объем в три раза по сравнению с первоначальным (Торнаги, 1978).
Применение химических растворов для закрепления растворимых пород является перспективным направлением, однако важно правильно учитывать инженерно-геологические особенности этих пород.
|
|
|
