Лаборатория геологии техногенных процессов
Максимович Н.Г., Тихонов В.П. Формирование агрессивных к бетонным фундаментам подземных вод при использовании отвалов угольных шахт // Эффективные методы инженерно-геологических исследований Урала: Тез. докл. семинара.-Пермь, 1986.-С.47-48. /0,12/
ФОРМИРОВАНИЕ АГРЕССИВНЫХ К БЕТОННЫМ ФУНДАМЕНТАМ ПОДЗЕМНЫХ ВОД ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ОТВАЛОВ УГОЛЬНЫХ ШАХТ
Н. Г. Максимович, В. П. Тихонов
Породы отвалов угольных шахт находят применение при производстве различных строительных работ, например для обратных засыпок, при планировке территорий, создании насыпей, дорог и пр. Однако при этом следует учитывать, что эти породы могут служить источником агрессивных к бетонным конструкциям подземных вод.
Формирование агрессивных вод при контакте с породами отвалов связано с наличием в них различных соединений серы — сульфидов, органической серы. Например, в Донецком и Подмосковном бассейнах её среднее содержание составляет 3,5%, в отложениях Кизеловского бассейна — 7%. Общая направленность процессов преобразования пород отвалов определяется существенным изменением окислительно-восстановительного потенциала среды — сменой восстановительной обстановки, характерной для угленосных отложений уже на небольшой глубине, на окислительную при извлечении породы на поверхность. Это приводит к окислению сульфидов и других соединений серы и формированию кислых сульфатных вод.
Указанные процессы имели место на одной из промышленных площадок в г. Губахе Пермской области. Площадка расположена на склоне долины. В процессе строительства здесь отсыпались террасы с использованием пород отвалов шахт Кизеловского. угольного бассейна. Породы применялись без предварительной оценки их коррозионной активности.
Анализ материалов наблюдений по сети режимных скважин показал, что в насыпных грунтах мощностью 0,2—11 м на сравнительно небольшой глубине 1—3 м сформировался горизонт подземных вод. Уровень подземных вод находится выше глубины заложения фундаментов на 1—3,5 м, причем отмечается тенденция к его подъему. Воды сульфатно-кальциевого состава с минерализацией 2,8 г/л. Содержание сульфатов достигает 1,7 г/л, водородный показатель в ряде случаев снижается до 4,1. Согласно СТ СЭВ 2440—80 и СНиП П—28—73 такие воды обладают сильной степенью сульфатной и общекислотной агрессивности. Подземные воды подобного состава сформировались на соседней строительной площадке, которая ранее использовалась для складирования резервного запаса пород отвалов.
Для выявления физико-химических закономерностей формирования подземных вод в насыпных грунтах была выполнена серия лабораторных экспериментов, в которых изучались особенности перехода в раствор компонентов пород отвалов.
В первой серии опытов измельченный грунт заливался дистиллированной водой и в течение года изучалось изменение химического состава растворов. Установлено, что в довольно короткие сроки в раствор переходит значительное количество компонентов. Минерализация его достигает 4,4 г/л, рН — 3,0. На более длительных сроках характерна стабилизация содержания кальция и магния, снижение концентрации хлора. Содержание сульфатов за все время опыта увеличивалось и достигло 2,8 г/л, содержание-железа увеличилось до 0,12 г/л, что, по-видимому, свидетельствует о протекании процессов окисления сульфидов железа.
Вторая серия опытов проводилась по проточной схеме. Дистиллированная вода, профильтровавшаяся через грунт, анализировалась и вычислялось суммарное содержание компонентов, перешедших в раствор. Несмотря на значительную продолжительность опыта, процесс перехода в раствор сульфатов не прекратился, а водородный показатель не превысил 3,8.
В результате исследований установлено, что в 1 м3 грунта содержится не менее 30 кг сульфатов, способных перейти в раствор.
Следует отметить, что состав растворов близок к составу вод, сформировавшихся на строительной площадке, а также подземных вод вблизи отвалов угольных шахт Кизеловского, Подмосковного и ряда других бассейнов.
Выводы
1. Использование в строительных целях пород отвалов угольных шахт, богатых серой, может привести к появлению кислых сульфатных вод.
2. Учитывая агрессивность сульфатных вод к бетонным фундаментам, необходимо определение содержания в породах серы, проведение специальных водных вытяжек и на этой основе подразделение неоднородных по вещественному составу пород отвалов по возможности использования в строительных целях.
|
|
|
