Большая техническая энциклопедия
0 1 3 5 8
D N
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я
УБ УВ УГ УД УЗ УК УЛ УМ УН УП УР УС УТ УФ УЧ

Удельное водопоглощение

 
Удельное водопоглощение определяют нагнетанием воды в скважину при двух-трех ступенях давления и установившихся расходах воды.
Удельное водопоглощение хотя и является достаточно надежным показателем водопроницаемости породы, однако эта характеристика условна и недостаточна для оценки ее трещиновато-сти. Практически невозможно учесть влияние числа и раскрытия трещин на ннъецируемость породы. Следовательно, не всегда можно установить надежную связь между поглощением воды и цемента, особенно для различных участков с разными геологическими условиями. Для установления этой связи необходимо выполнять инъекцию разведочных скважин.
Удельным водопоглощением д называется дебит поглощающей скважины, отнесенный к 1 пог.
При большом удельном водопоглощении породы и наличии в ней только мелких трещин применение густого раствора вызовет закупорку их устьев в скважине и дальнейшая цементация станет невозможной. С другой стороны, при малом значении удельного водопоглощения, обусловленном единичной, но крупной трещиной, применение жидкого раствора для инъекции приведет к тому, что весь объем его расплывется и будет бесполезно потерян за пределами проектного контура завесы.
Метод сравнения удельных водопоглощений основан на сопоставлении данных опробования ( нагнетаниями) отдельных изолированных интервалов скважины до и после выемки полезного ископаемого. За верхнюю границу ЗВТ принимается тот интервал, где в обоих случаях получены близкие результаты. В отличие от пред -; идущего метода данный подход может быть использован и в сухих слоистых толщах. Однако у этого метода есть серьезный недостаток: разница в значениях удельного водопоглощения может вызываться не только вертикальными трещинами, но и трещинами расслоения; поэтому установленная высота ЗВТ может оказаться резко завышенной.
Если и после корректировки расчетное удельное водопоглощение в рассматриваемом интервале скважины на подработанном участке окажется больше, чем до подработки, то данный интервал следует отнести к зоне водопроводящих трещин.
Последовательность ( / - IV проведения укрепительной цементации по методу сближения групп скважин ( группы скважин второй очереди показаны пунктиром. Плотность породы наряду с удельным водопоглощением характеризуется объемом поглощаемого скважиной цемента. При этом скважины каждой последующей очереди поглощают цемента меньше, чем скважины предыдущей очереди. Контрольные скважины следует обязательно цементировать даже при малом поглощении ими раствора, так как это несколько уплотнит породу при невысокой стоимости дополнительных работ.
Массив известняков характеризуется небольшими величинами удельного водопоглощения и коэффициента фильтрации. Удельное во-допоглощение известняков изменяется от 0 01 до 0 1 л / мин редко от 3 до 5 л / мин. Максимальная величина коэффициента фильтрации не превышает 3 - 5 м / сут при средних значениях 1 м / сут.
Укрепительную цементацию целесообразно выполнять при удельном водопоглощении породы более 0 01 л / мин, а также при раскрытии трещин не менее 0 15 мм в случае нагнетания в них растворов на цементах обычной тонкости помола и не менее 0 1 мм в случае нагнетания в них пластифицированных цементных растворов.
График записи хода цементации. Качество работ считают удовлетворительным, если удельное водопоглощение пород в зоне контрольной скважины равно или меньше заданной проектом нормы для данного участка завесы. Если результаты испытаний контрольной скважины не отвечают требованиям проекта, ее цементируют как основную, а на проверяемом участке закладывают и испытывают новую контрольную скважину.
Необходимость цементации бетона определяется значением его удельного водопоглощения. Так, бетон напорных частей сооружения цементируют при его удельном водопоглощении в зонах контрольных скважин более 0 01 л / мин, а бетон ненапорных частей - при его удельном водопоглощении более 0 1 л / мин.
Консистенция цементного раствора принимается в зависимости от удельного водопоглощения.
Водопроницаемость скальных пород оценивают обычно по их удельному водопоглощению.

Резкое снижение напора в наблюдаемом слое или увеличение удельного водопоглощения в нем после подработки свидетельствуют о том, что водопро-водящие трещины пересекли подстилающий водоупор. Однако непосредственное сравнение удельных водопоглощений или коэффициентов фильтрации, полученных из опытных нагнетаний, может привести к существенным завышениям высоты зоны водопроводящих - трещин.
Состав нагнетаемой цементной пульпы выбирается в зависимости от удельного водопоглощения: от 1: 10 до 1: 8 при водопоглощении 0 05 - 0 1 л / мин и до 1: 1 и гуще - при водопоглощении 5 - 10 л / мин. Цементация песков производится нагнетанием цементной пульпы без перерывов. Гравийно-галечниковые отложения крупноблочных и трещиноватых пород с порами, заполненными песком, вначале цементируют пульпой, постепенно ее сгущая. Если при изменении составов интенсивность поглощения не падает, переходят к нагнетанию более густого раствора, содержащего песок.
Обобщенная классификация горных пород по степени сплошности, коэффициенту фильтрации и удельному водопоглощению ( табл. 6.1) позволяет использовать данные гидрогеологических исследований скважин в районе ( участке) для прогнозирования возможных поглощений промывочной жидкости при бурении на твердые полезные ископаемые. Она может служить также основой для выбора методов предупреждения и ликвидации поглощений, которые будут тем больше, чем больше водопроницаемость, трещиноватость или Закарстованность пород.
Если прочность закрепленного грунта окажется менее 90 % установленной проектом, а удельное водопоглощение - более 110 % проектной величины, качество закрепления грунта считают неудовлетворительным и проводят дополнительную силикатизацию.
Этот метод применим при ширине трещин более 3 - 5 мм и удельном водопоглощении не менее 17 см3 / с. Сущность метода заключается в том, что в пробуренные скважины диаметром d 100 мм нагнетается под давлением битум, нагретый до температуры 200 - 220 С. Нагнетают его через трубчатые инъекторы d 40 - 50 мм, имеющие в нижней части отверстия.
Схематическая карта распространения пород интрузивной формации ( составили А. С. Бочкарев, Р. С. Мухамбетжанова. Па; По результатам многочисленных опытных нагнетаний ( Иртышской ГЭС) средняя величина удельного водопоглощения габбро составляет 0 08 л / мин при максимальных значениях, не превышающих 1 75 л / мин.
Грунт считается недостаточно закрепленным, если прочность его составляет менее 90 %, а удельное водопоглощение - более 110 % величины, устаяовлевной проектом. В этих случаях необходимо дополнительное закрепление грунта.
Протяженность береговой завесы определяется расстоянием от плотины до места выклинивания водоупора или пород с заданным удельным водопоглощением на отметку НПУ. Иногда считают достаточной врезку завесы в берег до места выклинивания уровня грунтовых вод на отметку НПУ.
Устройство битумной противофильтрационной завесы включает следующий комплекс работ: бурение и оборудование скважин, испытание их на удельное водопоглощение, приготовление битумных мастик, асфальтовых растворов и эмульсий, нагнетание их под давлением в грунт и, наконец, контроль за качеством работ.
Способы цементации горных пород. В последнем случае порода должна хорошо держать стенки скважины и иметь по всей глубине одинаковую трещиноватость, Если трещиноватость по глубине переменна и удельное водопоглощение на разных отметках колеблется в больших пределах ( 0 1 - 1 л / мин и больше), то выполнение цементации этим способом затруднено, так как сложно подобрать состав такого раствора, который был бы пригоден при столь пестрых условиях.
Разведочные выработки при изысканиях для плотин. Поскольку в основу наиболее распространенных способов уплотнения и упрочнения грунтов положен принцип нагнетания в них через скважины различных растворов, границы применения способов обычно определяются коэффициентом фильтрации грунтов и так называемым удельным водопоглощением скальных пород, по которым судят о водопроницаемости грунтов и степени трещиноватости пород.
Качество закрепления ( прочность, монолитность и водопроницаемость) в зависимости от назначения проверяют: а) бурением контрольных скважин с отбором образцов; б) вскрытием шурфами; в) определением удельного водопоглощения.

Сухая Тарказа, определенная методом заряженного тела, составляет 1 73 - 4 32 м / сутки, а коэффициент фильтрации неравномерно закарстованных верхнеказанских известняков, определенный методом наливов и откачек, варьирует от 5 до 20 м / сутки. Удельное водопоглощение известково-мергелистых отложений колеблется от 0 67 до 1 71 л / мин-м, достигая в интенсивно закарстованных карбонатных слоях 20 л / мин-м и более.
Резкое снижение напора в наблюдаемом слое или увеличение удельного водопоглощения в нем после подработки свидетельствуют о том, что водопро-водящие трещины пересекли подстилающий водоупор. Однако непосредственное сравнение удельных водопоглощений или коэффициентов фильтрации, полученных из опытных нагнетаний, может привести к существенным завышениям высоты зоны водопроводящих - трещин.
При большом удельном водопоглощении породы и наличии в ней только мелких трещин применение густого раствора вызовет закупорку их устьев в скважине и дальнейшая цементация станет невозможной. С другой стороны, при малом значении удельного водопоглощения, обусловленном единичной, но крупной трещиной, применение жидкого раствора для инъекции приведет к тому, что весь объем его расплывется и будет бесполезно потерян за пределами проектного контура завесы.
Расчетные показатели сопротивления сдвигу трещиноватой скалы по материалам опытов, выполненных Гидропроектом, приняты: для верхних двух зон tgp0 8 и С2 0 - 105 Па, для зоны слабого разуплотнения tg ( p0 9 и С4 - 105 Па. Водопроницаемость пород основания согласно средним статистическим значениям удельного водопоглощения С глубиной постепенно уменьшается, причем наиболее четко это уменьшение намечается с глубины 50 - 70 м и совпадает с началом зоны слабого разуплотнения.
Временное разделение скважины на отдельные интервалы достигается применением специальных устройств, называемых тампонами. Тампоны ( пакеры) используются при изучении водообиль-ности и удельного водопоглощения трещиноватых и пористых горных пород, а также при проверке качества цементирования скальных пород при искусственном их упрочнении.
Необходимость цементации бетона определяется значением его удельного водопоглощения. Так, бетон напорных частей сооружения цементируют при его удельном водопоглощении в зонах контрольных скважин более 0 01 л / мин, а бетон ненапорных частей - при его удельном водопоглощении более 0 1 л / мин.
Оба эти обстоятельства влияют в одном направлении - в сторону занижения значения коэффициента фильтрации. Поэтому, если по каким-либо техническим причинам не удается произвести опытных откачек н прибегают к расчетш коэффициентов фильтрация по данным об удельных водопоглощениях, следует иметь в виду, что получают нижний предел значения коэффициента фильтрации породы. С этой оговоркой тожно получить формулу для перехода от величины удельного водопо-глоцения к коэффициенту фильтрации.
Необходимость цементации бетона определяется значением его удельного водопоглощения. Так, бетон напорных частей сооружения цементируют при его удельном водопоглощении в зонах контрольных скважин более 0 01 л / мин, а бетон ненапорных частей - при его удельном водопоглощении более 0 1 л / мин.
При определении глубины и толщины противофильтрацион-ной завесы исходят из следующих положений. При близком за-легании водоупора завесу следует доводить до его кровли, несколько заглубляя в водонепроницаемые породы, а при глубоком залегании водоупора или при отсутствии данных о его положении до пород с удельным водопоглощением 0 03 - 0 05 л / мин при высоконапорных сооружениях и 0 05 - 0 1 л / мин при средне - и низконапорных сооружениях, что обычно соответствует глубине, равной одному-двум напорам на плотину. Если под слоем малопроницаемой породы залегает сильно трещиноватый массив, то необходимо рассмотреть вопрос о заглублении завесы в этот массив.
Опытные нагнетания выполняют в трещиноватых скальных породах по отдельным интервалам скважины, изолируемым специальными тампонами. На каждом интервале осуществляют несколько ступеней давления. Удельное водопоглощение скважины при напоре поды в 1 м является одновременно косвенной характеристикой трещиноватости горных пород.
Инъекторы забивают с поверхности земли или из подвала с помощью пневматических или ручных молотков. Перед нагнетанием в грунт цементного раствора скважины промываются чистой водой. Цементацию целесообразно применять при удельном водопоглощении грунтов в пределах от 0 05 до 10 л / мин. Если поглощение воды происходит при малом давлении, а закрепление ведется на глубину до 12 - 15 м, цементация производится непосредственным нагнетанием цементного раствора. Нагнетание воды при давлении 2 - 3 ат осуществляется циркуляционным способом. Нагнетание производится поршневыми насосами, цемент-инъекто-ром или сжатым воздухом посредством специального устройства. Воздушный насос и резервуар сжатого воздуха могут быть заменены передвижными компрессорами.
Данные произведенных опытных откачек показали для туфобрекчий и порфиритов максимальную водопроницаемость 0 225 м / сут. Опытные работы по нагнетанию в буровых дали удельное водопоглощение от 0 до 0 1 л / мин. Опытные данные для трассы отводящего туннеля показали коэффициенты фильтрации 0 - 0 5 м / сут и удельное водопоглощение 0 - 0 165 л / мин, что также характеризует породы как мало водопроницаемые.
Удельное водопоглощение определяют нагнетанием воды в скважину при двух-трех ступенях давления и установившихся расходах воды. В первом случае получают среднее для скважины значение удельного водопоглощения, а во втором - среднее значение q для данного участка скважины.
Вообще цементация возможна н целесообразна при удельном водопоглощенни трещиноватой породы не меньше 0 01 л / мин. При меньшем удельном водопоглощенни размер трещин и пор настолько мал, что цементная суспензия не может в них проникнуть. Однако иногда цементации не поддаются и породы с большим удельным водопоглощением. Это бывает при наличии очень частых, но тонких трещин, которые все вместе способны поглощать много воды, по не пропускают цементных растворов.
При инженерно-геологических изысканиях для обоснования проекта цементации скважины проходят на расстоянии 50 м и даже более друг от друга, и большая часть пород основания остается не разведанной. В связи с этим при устройстве цементационной завесы по ее оси пробуривают и опробуют скважины, располагаемые через 10 - 15 м друг от друга. В результате уточняют геологическое строение основания в створе завесы, определяют удельное водопоглощение пород основания в разных его местах и на разных глубинах, устанавливают необходимые глубину и протяженность завесы. Воду нагнетают при заданном конечном давлении цементации до стабилизации расхода воды. Известно, что чем выше водопоглощение породы, тем более густым раствором можно начинать ее цементацию. Поэтому результаты гидравлического опробования скважин позволяют определить необходимую начальную консистенцию цементационного раствора.

Из нескольких вариантов одинаковых по геологическому строению участков выбор створа гидроузла при изысканиях основывался на возможности использования в качестве оснований бетонных сооружений пачки песчаников, не имеющей слабых глинистых и углистых прослоев. Проведение совмещенных опытных позонных откачек и нагнетаний, по результатам которых были получены переходные коэффициенты от удельных водопоглощений к коэффициентам фильтрации, позволило оценить фильтрационные свойства каждой из литологических пачек пород основания, выявить участки повышенной трещиноватости и предусмотреть в проекте ряд противофильтрационных мероприятий: шпунтовое ограждение, цементацию грунтов и кольматаж.
Однако в целом ряде работ до сих пор пользуются устаревшими представлениями. Это относится в частности к опытным нагнетаниям и наливам. Так, в работе А. Г. Лнкошина и Л. П. Коняровой ( 1968 г.), как и ранее, рекомендуется определять удельное водопоглощение, равное расходу воды на 1 м длины опытного интервала и на 1 м повышения давления в опытной скважине.
Метод сравнения удельных водопоглощений основан на сопоставлении данных опробования ( нагнетаниями) отдельных изолированных интервалов скважины до и после выемки полезного ископаемого. За верхнюю границу ЗВТ принимается тот интервал, где в обоих случаях получены близкие результаты. В отличие от пред -; идущего метода данный подход может быть использован и в сухих слоистых толщах. Однако у этого метода есть серьезный недостаток: разница в значениях удельного водопоглощения может вызываться не только вертикальными трещинами, но и трещинами расслоения; поэтому установленная высота ЗВТ может оказаться резко завышенной.
Данные произведенных опытных откачек показали для туфобрекчий и порфиритов максимальную водопроницаемость 0 225 м / сут. Опытные работы по нагнетанию в буровых дали удельное водопоглощение от 0 до 0 1 л / мин. Опытные данные для трассы отводящего туннеля показали коэффициенты фильтрации 0 - 0 5 м / сут и удельное водопоглощение 0 - 0 165 л / мин, что также характеризует породы как мало водопроницаемые.
Братская ГЭС мощностью 4100 мВт сооружена в 700 км от истока Ангары и пущена в промышленную эксплуатацию в 1967 г. Крупная Падунская интрузия сибирских траппов, представленная несколькими разновидностями диабазов, образует здесь суженный участок долины Ангары, благоприятный для размещения высокой гравитационной плотины. Толща траппов, мощность которых изменяется на этом участке от 200 м на левом берегу и 100 - 130 м на правом берегу Ангары до 30 - 50 м в ее русле, рассечена трещинами первичной отдельности и выветривания. Удельное водопогло-щение их обычно не превышает 0 001 м3 / ч, а коэффициент фильтрации 0 05 м / сут. В зоне повышенной трещиноватости и водопроницаемости, которая расположена в русле и, погружаясь в сторону верхнего бьефа, выходит в дно реки ниже створа, удельное водопоглощение траппов колеблется от 0 1 до 0 6 м3 / ч, а коэффициент фильтрации равен 11 5 м / сут. В связи с этим в пределах трещиноватой зоны была выполнена цементационная завеса, заглубленная в песчаники ордовика до нижней части алевролитовой пачки, поскольку удельное водопоглощение песчаников изменяется от 0 001 до 0 1 м3 / ч и коэффициент фильтрации равен 12 м / сут.
Братская ГЭС мощностью 4100 мВт сооружена в 700 км от истока Ангары и пущена в промышленную эксплуатацию в 1967 г. Крупная Падунская интрузия сибирских траппов, представленная несколькими разновидностями диабазов, образует здесь суженный участок долины Ангары, благоприятный для размещения высокой гравитационной плотины. Толща траппов, мощность которых изменяется на этом участке от 200 м на левом берегу и 100 - 130 м на правом берегу Ангары до 30 - 50 м в ее русле, рассечена трещинами первичной отдельности и выветривания. Удельное водопогло-щение их обычно не превышает 0 001 м3 / ч, а коэффициент фильтрации 0 05 м / сут. В зоне повышенной трещиноватости и водопроницаемости, которая расположена в русле и, погружаясь в сторону верхнего бьефа, выходит в дно реки ниже створа, удельное водопоглощение траппов колеблется от 0 1 до 0 6 м3 / ч, а коэффициент фильтрации равен 11 5 м / сут. В связи с этим в пределах трещиноватой зоны была выполнена цементационная завеса, заглубленная в песчаники ордовика до нижней части алевролитовой пачки, поскольку удельное водопоглощение песчаников изменяется от 0 001 до 0 1 м3 / ч и коэффициент фильтрации равен 12 м / сут.
Техника эксперимента заключалась в установке на лицевую, предварительно пропитанную поверхность образца газобетона градуированной стеклянной трубки. Стык между прилегающим к поверхности испытуемого образца разрезом трубки герметизировался, далее в трубку наливалась вода с высотой столба 10 сантиметров. В течение первых трех часов опыта с интервалом в 0 5 часов снимались показания уровня воды в трубке. В последующее время эксперимента показания снимались с интервалом 5 - 6 часов. По данным эксперимента построены графики зависимости удельного водопоглощения обработанных пропиточными композициями на основе водорастворимой серы образцов газобетона от времени, проведено сравнение с контрольными непропитанными образцами.
 
Loading
на заглавную 10 самыхСловариО сайтеОбратная связь к началу страницы

© 2008 - 2019
словарь online
электро бритва
словарь
одноклассники
XHTML | CSS
Лицензиар ngpedia.ru
1.8.11