RU2170791C2

RU2170791C2 - Method for manufacturing watertight diaphragm on slopes and bottom of depressions

Info

Publication number: RU2170791C2
Application number: RU99115378A
Authority: RU
Inventors: В.А. Бабелло; А.Е. Беляков
Original assignee: Читинский государственный технический университет
Priority date: 1999-07-12
Filing date: 1999-07-12
Publication date: 2001-07-20

Abstract

FIELD: hydraulic or mining engineering; controlling seepage from depressions through bottom and slope surfaces of canals, drain trenches. SUBSTANCE: method uses double muddiness layer of synthetic geotextiles; internal watertight layer is formed due to soaking and swelling of dry clay powder preliminary applied on surface of lower zone; external watertight layer is formed due to mechanical detention of clay particles suspended in solution of clay slurry that fills depression. Watertight diaphragm cannot slide over slope because of manufacturing rigid frame by means of filling pipe hollows in upper layer of geotextiles with hardening solution. EFFECT: improved effectiveness and reliability of seepage control by using local clay materials. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к способам борьбы как с фильтрационными потерями воды, так и ее притоками, и может быть использовано в гидротехническом строительстве и горном деле для пород, обладающих высокой фильтрационной способностью. The invention relates to methods of dealing with both filtration losses of water and its tributaries, and can be used in hydraulic engineering and mining for rocks with high filtration ability.

Известен способ уменьшения потерь воды от просачивания при земляных работах, заключающийся в защите поверхности грунта полимерными пленками (А. Кезди. Руководство по механике грунтов, том IV - М.: Стройиздат, 1978, - 237 с., с. 63). There is a method of reducing water loss from seepage during excavation, which consists in protecting the surface of the soil with polymer films (A. Kezdi. Guide to soil mechanics, Volume IV - M .: Stroyizdat, 1978, - 237 p., P. 63).

Недостатки рассматриваемого способа заключаются в том, что покрытие из тонкой полимерной пленки легко разрушается, в том числе и от механических воздействий, требует создания дополнительного защитного слоя грунта, устойчивость которого может быть нарушена в результате его сползания по поверхности защищаемой пленки. The disadvantages of this method are that the coating of a thin polymer film is easily destroyed, including from mechanical influences, requires the creation of an additional protective soil layer, the stability of which can be impaired as a result of its sliding on the surface of the protected film.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ создания на стенках траншей и скважин маловодопроницаемого экрана, состоящего из заглинизированного грунта и глинистой корки. (Абызов А.Г., Зазулинский А.А. и др. Возведение сооружений методом "стена в грунте". - Киев; 1976. - 203 с.; 56 с.)
В качестве недостатков известного способа можно перечислить следующие:
- невозможность изготовления экрана из местных грубодисперсных глинистых пород;
- невозможность создания экрана на поверхности грунтов, обладающих значительными коэффициентами фильтрации, например песчано-гравийных;
- низкая надежность и недостаточная прочность глинистого экрана при наличии напорных вод с напором, превышающим гидростатическое давление в выемке;
- на откосах выемок, сложенных разнородными грунтами и соответственно имеющих переменный коэффициент фильтрации, невозможно создать защитный слой заглинизированного грунта одинаковой толщины, что резко снижает надежность рассматриваемого способа;
- применение большого количества механизмов для приготовления качественно глинистой суспензии.Closest to the proposed method is a method of creating on the walls of trenches and wells a low permeable screen consisting of clay soil and clay crust. (Abyzov A.G., Zazulinsky A.A. et al. Construction of structures using the "wall in soil" method. - Kiev; 1976. - 203 p .; 56 p.)
As the disadvantages of the known method, the following can be listed:
- the inability to manufacture a screen from local coarse clay rocks;
- the inability to create a screen on the surface of soils with significant filtration coefficients, such as sand and gravel;
- low reliability and insufficient strength of the clay screen in the presence of pressure water with a pressure exceeding the hydrostatic pressure in the recess;
- on the slopes of the recesses, composed of dissimilar soils and, accordingly, having a variable filtration coefficient, it is impossible to create a protective layer of clayed soil of the same thickness, which dramatically reduces the reliability of the considered method;
- the use of a large number of mechanisms for the preparation of a quality clay suspension.

Предложенное изобретение позволит повысить эффективность борьбы с фильтрационными потерями в выемках путем создания надежного и прочного защитного экрана с применением глинистых материалов. The proposed invention will improve the effectiveness of the fight against filtration losses in the recesses by creating a reliable and durable protective screen using clay materials.

Сущность предлагаемого изобретения состоит в том, что в с способе создания противофильтрационного экрана на откосах и дне выемок, включающем применение глинистого порошка, предварительно размещают на поверхности дна и откосов слои из геотекстильного синтетического материала под и над слоем глинистого порошка, скрепляют слои между собой и заполняют выемки раствором глинистой суспензии, причем верхний слой геотекстильного материала имеет трубчатые полости, заполняемые отверждающим раствором. The essence of the invention lies in the fact that with the method of creating an anti-filter screen on the slopes and bottom of the recesses, including the use of clay powder, pre-placed on the surface of the bottom and slopes are layers of geotextile synthetic material under and above the clay powder layer, fasten the layers together and fill excavation with a clay slurry solution, the upper layer of geotextile material having tubular cavities filled with a curing solution.

Заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что в качестве элементов, повышающих эффективность и надежность борьбы с фильтрационными потерями, используют покрытие откосов и дна выемки слоями ГТСМ с прослойкой из глинистого порошка, имеющими трубчатые полости, причем выемка после монтажа полос заполняется раствором глинистой суспензии из грубодисперсных пород. Это позволяет применить в заявленном способе местные грубодисперсные глины, не требующие специальной обработки. Основой способа прототипа является применение высокодисперсных глин, обуславливающих высокую набухаемость и дисперсность глинистых частиц. Применение же местных грубодисперсных глин для приготовления суспензии в способе по прототипу приведет к созданию недоброкачественного грубодисперсного раствора, имеющего повышенную объемную массу и не способного закольматировать поверхность откоса и дна выемки. Причиной является отсутствие непосредственных физико-химических связей между глинистыми частицами и скелетом фильтрующего грунта. Поэтому в рассматриваемом способе по прототипу применение местных глин возможно после дополнительной диспергации глинистых частиц, которая достигается их механической или химической обработкой. The claimed technical solution differs from the prototype in that as elements that increase the efficiency and reliability of the fight against filtration losses, the slopes and the bottom of the excavation are coated with GTSM layers with an interlayer of clay powder having tubular cavities, and the recess after filling the strips is filled with a clay suspension solution of coarsely dispersed rocks. This allows you to apply in the inventive method, local coarse clays that do not require special processing. The basis of the prototype method is the use of highly dispersed clays, causing high swelling and dispersion of clay particles. The use of local coarse clays for the preparation of a suspension in the method according to the prototype will lead to the creation of a poor-quality coarse disperse solution having an increased bulk density and is not able to agglomerate the surface of the slope and the bottom of the excavation. The reason is the lack of direct physico-chemical bonds between clay particles and the skeleton of the filtering soil. Therefore, in the considered method according to the prototype, the use of local clays is possible after additional dispersion of clay particles, which is achieved by their mechanical or chemical processing.

Способ создания противофильтрационного экрана основан на создании двойного заглинизированного слоя ГТСМ, причем внутренний противофильтрационный слой образуется в результате размокания и набухания сухого слоя глинистого порошка, предварительно нанесенного на поверхность нижней полосы, а внешний противофильтрационный слой - при механическом задержании движущихся взвешенных глинистых частиц в порах верхнего слоя ГТСМ. Поры этого слоя закупориваются глинистыми частицами суспензии, в результате чего образуется практически водонепроницаемый слой закольматированного ГТСМ. Особенностью предлагаемого способа является возможность подбирать параметры ГТСМ, например размеры пор, в соответствии с размерами глинистых частиц, используемых для приготовления сухого глинистого порошка и глинистой суспензии. Это позволяет временно допускать частичную фильтрацию глинистой суспензии через внутренний глинистый слой со скоростью, достаточной для осаждения глинистых частиц на верхнем слое ГТСМ. The method of creating an anti-filter screen is based on the creation of a double clayed layer of GTSM, the inner anti-filter layer being formed as a result of soaking and swelling of a dry clay powder layer previously applied to the surface of the lower strip, and the external anti-filter layer is caused by mechanical retention of moving suspended clay particles in the pores of the upper layer GTSM. The pores of this layer are clogged with clay particles of the suspension, as a result of which an almost waterproof layer of the colded GTSM is formed. A feature of the proposed method is the ability to select the parameters of the GTSM, for example, pore sizes, in accordance with the size of clay particles used to prepare dry clay powder and clay suspension. This allows you to temporarily allow partial filtering of the clay suspension through the inner clay layer at a speed sufficient to deposit clay particles on the upper layer of the GTF.

Процесс защиты откосов и дна выемок от фильтрации воды можно объяснить следующим образом. После сооружения предлагаемой противофильтрационной завесы в дно и откосы выемки начинает фильтроваться суспензия, содержащая частицы глины различных фракций. Эти частицы действием тока жидкости наносятся на поверхность двойного слоя ГТСМ, где и оседают, заполняя поры. В первоначальные моменты времени возможно проникновение глинистых частиц внутрь двойного слоя ГТСМ. По мере осаждения глинистых частиц на поверхности и внутри слоя ГТСМ его фильтрационные характеристики снижаются за счет перекрытия отверстий нетканого материала, а также набухания частиц глины внутри двойного слоя. В результате создается единая противофильтрационная система из слоев ГТСМ и глинистой изоляции. The process of protecting the slopes and bottom of the recesses from water filtration can be explained as follows. After the construction of the proposed anti-filtration curtain into the bottom and slopes of the excavation, a suspension containing particles of clay of various fractions begins to be filtered. These particles are applied by the action of a liquid current to the surface of the double layer of the GTSM, where they settle, filling the pores. At initial times, clay particles can penetrate into the double layer of the GTSM. As clay particles are deposited on the surface and inside the GTSM layer, its filtration characteristics decrease due to overlapping openings of the nonwoven material, as well as swelling of clay particles inside the double layer. As a result, a single anti-filtration system is created from layers of GTSM and clay insulation.

На фиг. 1 показан противофильтрационный экран, состоящий из нижнего слоя ГТСМ 1, глинистой прослойки 2, верхнего слоя ГТСМ 3, трубчатых полостей 4, глинистой суспензии 5. In FIG. 1 shows an anti-filter screen, consisting of a lower layer of GTSM 1, a clay layer 2, an upper layer of GTSM 3, tubular cavities 4, clay suspension 5.

На фиг. 2 показана аксонометрическая проекция участка выемки с элементами рассматриваемого способа и стыковкой 6 полос из двойного слоя ГТСМ. На фиг. 3 - вид А (увеличено). In FIG. 2 shows a perspective view of a section of a recess with elements of the method in question and the docking of 6 strips from a double layer of the GTSM. In FIG. 3 - view A (enlarged).

Реализация способа осуществляется в следующей последовательности:
- на нижний слой ГТСМ в виде отдельной полосы 1 равномерно наносится слой глинистого порошка 2, размеры частиц которого и его толщина заранее подбираются. Причем для более плотного заполнения пора слоя ГТСМ может быть применен вибростол;
- нижний слой накрывается верхним слоем ГТСМ 3 с соединением слоев при помощи склеивания, термообработки или прошивки. На краях полосы верхнего слоя заранее в продольном направлении изготовлены трубчатые полости 4, например, путем загиба и прошива краев слоя;
- полости заполняются глинистым порошком с отвердителем 7 или по второму варианту остаются пустыми, часть полос двойного слоя ГТСМ изготавливают без полостей;
- укладывают двойные слои ГТСМ полосами, располагая полосу с трубчатыми полостями сверху полос без трубчатых полостей, обеспечивая при этом перекрытие соседних полос "внахлестку";
- выемка заполняется раствором глинистой суспензии 5, при этом происходит реакция глинистого порошка и отвердителя 7, находящихся в трубчатых полостях, с водой. В результате твердения глинистого порошка трубчатые полости приобретают жесткость и становятся арматурным каркасом, способствующим более плотному контакту экрана с поверхностью выемки и препятствующим оползанию противофильтрационного экрана вниз по откосу выемки. Дополнительную устойчивость против оползания полосы ГТСМ приобретают в результате того, что нижний слой экрана легко вбирает в себя частицы песка, тем самым увеличивая трение между поверхностью ГТСМ и поверхностью откоса, сложенного песком или песчано-гравийной смесью.The implementation of the method is carried out in the following sequence:
- on the lower layer of the GTSM in the form of a separate strip 1, a layer of clay powder 2 is uniformly applied, the particle sizes of which and its thickness are preselected. Moreover, for a denser filling of the pore of the GTSM layer, a vibrating table can be applied;
- the lower layer is covered with the upper layer of GTSM 3 with the connection of the layers by gluing, heat treatment or firmware. At the edges of the strip of the upper layer, tubular cavities 4 are made in advance in the longitudinal direction, for example, by bending and stitching the edges of the layer;
- the cavities are filled with clay powder with hardener 7 or, according to the second embodiment, remain empty, part of the strips of the double layer of GTSM are made without cavities;
- stack the double layers of the GTSM with strips, placing the strip with tubular cavities on top of the strips without tubular cavities, while ensuring overlapping of the adjacent strips "overlap";
- the recess is filled with a solution of clay suspension 5, while the clay powder and hardener 7 in the tubular cavities react with water. As a result of hardening of the clay powder, the tubular cavities become stiff and become a reinforcing cage, which contributes to a denser contact of the screen with the surface of the recess and prevents the anti-filter screen from sliding down the slope of the recess. Additional stability against slipping of the GTSM strip is acquired as a result of the fact that the lower layer of the screen easily absorbs sand particles, thereby increasing friction between the surface of the GTSM and the surface of the slope, composed of sand or sand and gravel.

Возможно также введение в полости 7 после раскатывания гибких шлангов, с помощью которых полости под давлением наполняются цементным раствором, а шланги при этом постепенно извлекаются. It is also possible to introduce flexible hoses into the cavity 7 after rolling out, with the help of which the cavities are filled with cement mortar under pressure, and the hoses are gradually removed.

Таким образом, в предлагаемом способе решаются две задачи: 1 - создание эффективного и надежного противофильтрационного экрана на откосах и дне выемок, 2 - применение местных грубодисперсных глинистых материалов в сочетании с ГТСМ в значительной степени уменьшает стоимость мероприятий, направленных на борьбу с фильтрацией воды. Thus, the proposed method solves two problems: 1 - the creation of an effective and reliable anti-filter screen on the slopes and the bottom of the excavations, 2 - the use of local coarse clay materials in combination with GTSM significantly reduces the cost of measures aimed at combating water filtration.

Claims

1. A method of creating an anti-filter screen on the slopes and bottom of the recesses, comprising applying a clay powder layer to the surface, characterized in that layers of geotextile synthetic material under and above the clay powder layer are further placed on the surface of the bottom and slopes, fasten the layers together and fill the recesses clay suspension solution.

2. The method according to p. 1, characterized in that the upper layer of geotextile material is performed with tubular cavities.

3. The method according to any one of claims 1 and 2, characterized in that the tubular cavity is filled with a curing solution.