Научная статья на тему 'Специфические особенности водно-физических, фильтрационных и механических свойств отложений золоотвалов'

Специфические особенности водно-физических, фильтрационных и механических свойств отложений золоотвалов Текст научной статьи по специальности «Науки о Земле и смежные экологические науки»

CC BY
346
73
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Аннотация научной статьи по наукам о Земле и смежным экологическим наукам, автор научной работы — Кутепова Н. А.

Рассмотрены результаты изучения зольных грунтов на территории одного из старых золоотвалов г. Санкт-Петербурга, специфические особенности которых проявляются в той или иной степени на всех подобных сооружениях, поскольку они предопределены общими закономерностями их технолитогенеза.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Специфические особенности водно-физических, фильтрационных и механических свойств отложений золоотвалов»

УДК 624.131

Н.А. Кутепова

СПЕЦИФИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ВОДНО-ФИЗИЧЕСКИХ, ФИЛЬТРАЦИОННЫХ И МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ОТЛОЖЕНИЙ ЗОЛООТВАЛОВ

Рассмотрены результаты изучения зольных грунтов на территории одного из старых золоотвалов г. Санкт-Петербурга, специфические особенности которых проявляются в той или иной степени на всех подобных сооружениях, поскольку они предопределены общими закономерностями их технолитогенеза.

Семинар № 1

рассмотрены специфические осо-

-Я- бенности водно-физичес-ких,

фильтрационных и механических свойств намывных отложений золоотвалов (гидрозолы), которые отличают их от естественных грунтов аналогичного гранулометрического состава. Изученные зольные грунты, классифицированные как пески пылеватые, обладали нехарактерной для песков структурой це-ментационно-коагуля-ционного типа и значительным содержанием связанной воды, вследствие чего при крайне высокой влажности и пористости имели низкие характеристики водоотдачи и проницаемости, а также повышенные параметры прочности за счет проявления структурного и коагуляционного сцепления. Игнорирование этих особенностей при изысканиях приводит к получению недостоверных оценок параметров свойств зольных грунтов и последующим ошибкам в расчетах систем осушения, устойчивости откосов золоотвалов и деформаций их поверхности при проектировании инженерной подготовки территорий старых золоотвалов для строительства.

Намывные отложения золоотвалов (гидрозола) по гранулометрическому составу соответствуют четвертичным грунтам песчано-супесчаного состава,

но по химико-минералогическому составу отличается от них и даже от других техногенных грунтов, сформировавшихся из отходов промышленного производства [3]. Химический состав золы большинства видов топлива на 9899 % представлен соединениями оксидов кремния, алюминия, железа, кальция, магния, калия, натрия и др. [2]. В минералогическом составе золы насчитывается 150 минералов, которые условно разделяют на 3 группы: кристаллическое, стекловидное и органическое вещество. Кристаллическое вещество представлено первичными минералами (магнетитом, гематитом, кварцем, муллитом, сульфатами и карбонатами кальция) и новообразованиями (силикатами, алюмосиликатами и алюмоферритами кальция), полученными в топочном процессе. Стекловидная фаза золы получается вследствие расплавления минерального вещества топлива, основными элементами в ней являются окислы железа, алюминия, кремния [1]. Продукты термообработки глинистых минералов оплавлены, остеклованы и соединены в прочные агрегаты. Органическое вещество в золе отличается от его исходного состояния в топливе - оно находится в виде кокса и полукокса с очень

малой гигроскопичностью и выходом летучих компонентов [5].

Частицы золы имеют пористую структуру, особенно это характерно для крупных частиц неправильной формы ^ 0,05 мм). Мелкие фракции имеют оплавленную, стекловидную структуру с небольшим количеством микропор. По степени микропористости зола различных видов топлива располагается в порядке: зола сланцев р зола каменных углей р зола бурых углей р зола торфа [8]. Повышенная микропористость золы отражается такой характеристикой как величина удельной поверхности - отношение суммарной поверхности частиц дисперсной фазы к их массе. Для золы величина удельной поверхности очень высока и находится в тесной взаимосвязи от гранулометрического состава, изменяясь от 4000 см2/г (при р 0,005

мм) до 1000 см2/г (при ^7 р 0,01 мм) и составляя в среднем 2500 см2/г

При контакте золы с водой в процессе ее гидроудаления и намыва происходит гидратация частиц, развивается процесс гидролиза, в результате которого материал приобретает вяжущие свойства, обусловливающие последующее твердение гидрозолы в гидроотвале. Самоцементация золы при взаимодействии с водой связана с содержанием в ее составе свободного оксида кальция, который присутствует во всех фракциях, но более всего - в крупных [5, 6]. Способность золы к быстрой самоцемента-ции обусловливает формирование в отложениях золоотвалов макропористой структуры каркасного типа с жесткими структурными связями, придающими грунтам дополнительную прочность.

Своеобразные вещественный состав и условия образования отложений золо-отвалов обусловливает наличие у них специфических особенностей вводнофизических, фильтрационных и механи-

ческих свойств, игнорирование которых при выполнении изысканий приводит к получению искаженных параметров свойств и последующим ошибкам в инженерных расчетах при обосновании проектов строительства на территориях старых золоотвалов. Именно такая ситуация возникла при инженерной подготовке к строительству жилых зданий на территории одного из старых золоотвалов г. Санкт-Петербурга, результаты изучения которого рассматриваются в данной статье.

Земельный отвод под многоэтажное жилищное строительство (квартал 9А СУН) занимает часть золоотвала площадью 19,8 га. Он расположен в правобережной части Невского административного района и с юго-за-пада примыкает к пересечению ул. Коллонтай и ул. Бе-лышева. С северо-востока по ул. Белы-шева квартал ограничен зоной жилой застройки, а на юге и западе - продолжается территория золоотвала, на которой строятся объекты сервиса (рис. 1).

Зольный слой (гидрозола) в пределах строительного квартала имеет мощность от 0,5 до 4,0 м, его северная половина перекрыта насыпными минеральными грунтами (супесями и песками с обломками строительного мусора и включениями кембрийских глин) мощностью от 0,5 до 5,1 м. Под гидрозолой расположен маломощный слой торфа (до 0,5 м), а ниже - четвертичные суглинки мощностью около 5,2 м.

Пробы грунтовых вод, отобранные из слоя гидрозолы, содержат в аномально высоких концентрациях органические вещества и тяжелые металлы. Содержание фенолов, нефтепродуктов, железа, свинца и кадмия в десятки раз превышает предельно-допустимые концентрации (ПДК), установленные санитарными нормами (СанПиН 2.1.4.1074-01). Согласно СаНПиН 2.1.7.1287-03 исследо-

Я

Н

X

О

ч

ї§

о

N.

ул. Белышева

золоотвал (за пределами квартала 9АСУН)

ванный зольный слой относятся к загрязненным грунтам ІУ класса опасности, и при строительстве на нем жилых домов должен быть полностью удален во избежание отрицательного воздействия на здоровье людей.

Для обоснования технологической схемы удаления зольного слоя специализированной организацией были выполнены инженерные изыскания [9], по результатам которых установлены состав и характеристики физико-меха-нических свойств гидрозолы (таблица).

Исследованный зольный грунт по гранулометрическому составу классифицировался как пески пылеватые, поэтому показатели его физикомеханических свойств определялись по пробам нарушенного сложения, что допускается нормативно-методи-

ческими документами (соответствующими СНиПами и ГОСТами), разработанными для грунтов естественного происхождения. Для песчаных пород нарушение сложения мало влияет на физико-механические характеристики, но гидрозола, даже в нарушенном состоянии, существенно отличается от естественных песков аналогичного

гранулометрического состава, что рошо видно из приведенных данных.

Рис. 1. Ситуационный план

строительного квартала

9АСУН на этапе подготовительного осушения и удаления отложений золоотвала: 1 - границы участка; 2 - противофильт-рационная завеса (ПФЗ); 3 - водоочистительные сооружения; 4 -насосная станция по откачке дренажных вод; 5 - водоприемный лоток; 6 - напорный коллектор; 7

- дренажные канавы (по проекту); 8 - колодец дренажный

Обращают на себя ние крайне высокие показатели пористости и влажности, низкие чения угла внутреннего трения и шенная сжимаемость гидрозолы.

тичные пылеватые пески редко имеют коэффициент пористости более 0,75. При такой пористости модуль ции песков достаточно высок - 11 МПа, и угол внутреннего трения намного больше

- (р = 26° при сцеплении близком к нулю

[7].

Ввиду высокой влажности отложений золоотвала было принято решение о необходимости их предварительного осушения перед удалением. Оптимальная схема осушения зольного слоя была ориентирована на проходку дренажных канав, вскрывающих осушаемый слой до подстилающих слабопроницаемых четвертичных суглинков. Предполагалось, что данная система осушения позволит снизить уровень грунтовых вод в золошлаковом слое практически на полную его мощность за 2-3 месяца, что хорошо вписывалось в график строительных работ. Объем загрязненной воды, исходя из проектных расчетов, ожидался равным 600 тыс. м3 . Для очистки этой воды перед сбросом в городскую канализацию запроектировано строительство временных очистных сооружений соответствующей мощности.

Средние значения параметров физико-механических свойств гидрозолы

Параметры свойств По результатам предпроектных изысканий северной части объекта [9] (пробы нарушенного сложения) По результатам дополнительных исследований (образцы ненарушенного сложения)

Влажность Ш 0,54 0,78

Плотность г , г/см3 1,52 1,41

Коэффициент пористости е 1,060 1,68

Параметры сопротивления сдвигу: угол внутреннего трения ] , 0 сцепление С, МПа 12 19

0 0,20

Модуль деформации Ел МПа 2,5 - 3,0 9,0 (при 5 J 0,025 МПа)

Коэффициент фильтрации Кф, м/сут 0,5-1,0 2,3-5,0 (при 5 = 0,0025 ё 0,5 МПа) 0,1

Инженерные расчеты для обоснования безопасных условий удаления золо-отвала включали оценку устойчивости откосов котлована на внешнем контуре после выемки загрязненных пород. Расчеты показали, что при тех низких прочностных параметрах зольных грунтов, которые были получены в ходе изысканий, обеспечить долговременную устойчивость откосов выемки невозможно без специальных мероприятий. В качестве таковых планировалось создание насыпного пригруза слою гидрозолы со стороны отрабатываемого пространства.

В рамках проектных проработок выполнялся прогноз депрессионной осадки поверхности золошлакового слоя на прилегающих к котловану территориях, обусловленной строительным водопо-нижением. Получилось, что дренажный эффект котлована может вызвать неравномерное оседание соседних участков золоотвала на величину до 19,5 см. В качестве радикальной меры, исключающей возможность нарушения гидрогеологических условий на этих участках и развитие нежелательных деформаций земной поверхности, была сооружена противофильтрационная завеса (ПФЗ)

протяженностью 950 п.м. и средней высотой 11 м, которая изолировала участок строительства от остального массива зо-лоотвала.

Сразу после проходки первых дренажных канав стали проявляться отклонения фактического характера осушения зольного слоя от проектных проработок, которые фиксировались в части объемов воды, поступающей в дренажные канавы, темпов снижения уровней грунтовых вод в золошлаковом слое, отсутствии дренажного эффекта уже на небольшом расстоянии от дренажных канав, незначительном снижения влажности гидрозолы после водопонижения. Влажность «осушенных» зольных грунтов по-прежнему оставалась очень высокой - в среднем 0,8, а местами выше 1,0. При отработке таких грунтов экскаватором они разжижались, и их транспортировка автосамосвалами была крайне затруднена.

В практическом плане выявленные факты означали, что осушение гидрозолы посредством дренажных канав малоэффективно, сроки подготовительного осушения при этом растягиваются на весьма длительный период, а объемы

воды, которые могут поступать в дренажную систему, составляют не более трети от ожидаемых 600 тыс.м3. В этой связи пришлось пересмотреть технологию удаления гидрозолы и принять вариант, обеспечивающий дополнительное осушение грунта до кондиций, соответствующих нормам транспортировки. Строительство ПФЗ также представляется не совсем целесообразным в данных ус-ловиях, так как влияние дренажного эффекта от котлована затухает уже на расстоянии 40 м от его границы, хотя, возможно, в перспективе она и сыграет свою положительную роль, обеспечивая надежную защиту от проникновения загрязненных вод в зону жилой застройки.

На основании выявленных фактов было сделано предположение, что в действительности гидрозола имеет более низкую проницаемость, чем принята для расчетов (Кф = 1 м/сут), обладает начальным градиентом филь-трации, повышенной влагоемкостью, в результате чего водоотдача ее снижена относительно песчаных грунтов аналогичного грансостава. Для подтверждения этого предположения в рамках дополнительных инженерных изысканий была проведена серия лабораторных исследований, результаты которых сводятся к следующему.

По гранулометрическому составу все исследованные нами образцы гидрозолы

- пески пылеватые, что полностью соответствует результатам предпроектных изысканий, но по физическим показателям они отличались от последних (см. табл. 1). Влажность образцов достигала 1,05 при среднем значении 0,78, что значительно выше ранее полученного среднего значения 0,54. То же самое можно сказать и о коэффициенте пористости, который для исследованных нами образцов изменялся в широком диапазоне (от 1,46 до 2,04), но даже наимень-

шее его значение было больше среднего

- 1,06, приведенного в отчете изыскательских работ.

Расхождение результатов изучения гидрозолы объясняется несоответствием условий исследований - нами испытывались образцы ненарушенного сложения, а при производстве изысканий отбирались пробы нарушенного грунта. При разрушении структуры гидрозолы часть воды (примерно треть) вытекает из нее, поэтому влажность нарушенных проб получается заниженной. Очевидно также, что перемешивая грунт, который в натуре обладал жестким макропористым каркасом, невозможно затем в лаборатории воссоздать его первоначальную пористую структуру, а значит и правильно оценить его естественную пористость.

Наиболее важной водно-физичес-кой характеристикой грунтов является водоотдача, которая показывает, какая часть воды от общего ее содержания может быть выделена из объема осушаемого массива в дренажные системы. Причина низкой водоотдачи гидрозолы заключается в том, что значительная часть влаги в ней находится в связанном состоянии на поверхности минерального скелета и, главным образом, внутри его элементов (зерен и агрегатов) и не может быть удалена даже при очень высоких градиентах фильтрации. Водоотдача зольных грунтов при проектировании систем осушения должна рассчитываться как разность между естественной влажностью и максимальной молекулярной влагоемкостью Штт, т.е. за вычетом содержания видов связанной воды. При этом следует также учитывать, что получаемая величина водоотдачи включает в себя часть иммобилизованной воды, которая может быть сдренирована только после разрушения минерального скелета. У всех изученных образцов гидро-золы с зо-лоотвала величина ¥шш , определенная

коэффициент пористости е

методом прессования, оказалась очень высокой - 51-59 % при среднем значении 55 %. Водоотдача в зависимости от естественной влажности и пористости грунтов составляла от 50 до 15 % при среднем значении 25 %.

Для определения проницаемости гидрозолы проведены лабораторные исследования с использованием трубки СПЕЦГЕО и компрессионно-фильтрационного прибора. Попытки выполнить опытно-фильтрационные работы на золоотвале не имели успеха вследствие низкой водоотдачи зольных отложений. По результатам филь-трационных опытов построены графики зависимости коэффициента фильтрации гидрозолы Кф от коэффициента пористости е (рис. 2), из которых видно, что в ненарушенном сложении грунт характеризуется более высокой проницаемостью, чем после разрушения структурного каркаса, что связано с уничтожением крупных фильтрационных каналов в макропористом скелете. В том и другом случае коэффициент фильтрации зольного грунта снижается при уменьшении его пористости, для ненарушенных образцов - не так существенно (от 0,25 до 0,085 м/сут), для нарушенных грунтов - на порядок (от 0,15 до 0,02 м/сут). При выборе расчетного параметра проницаемости следует ориентироваться на результаты изучения ненарушенных образцов, у которых средне-

Рис. 2. Графики зависимости коэффициента фильтрации (Кф) от коэффициента пористости (е) для образцов гидрозолы ненарушенной структуры (1) и образцов, уплотненных в компрессионно-фильтрационном приборе (2)

му значению пористости (е =

1,78) соответствует величина Кф = 0,1 м/сут. Эта средняя величина и даже максимальная (Кф = 0,25 м/сут), полученная для исследованных нами образцов, оказались существенно ниже значений коэффициентов фильтрации, свойственных обычно естественным пескам аналогичного грансостава (Кф = 0,5-1,0 м/сут).

Проницаемость гидрозолы снижена относительно естественных песчаных грунтов из-за наличия на минеральных частицах оболочек связанной воды, которые суживают пути фильтрации внутри порового пространства и препятствует свободному передвижению гравитационной воды под действием разности напоров. Влияние связанной воды на фильтрационный процесс в зольных грунтах сказывается также в уменьшении их проницаемости при малых градиентах напора и наличии начального градиента фильтрации.

Интерпретация результатов опытов с целью получения величины начального градиента фильтрации 10 заключается в построении графиков зависимости скорости фильтрации V от действующего градиента напора I, где скорость фильтрации - это расход воды Q за единицу времени t через единицу площади сечения образца V, т.е. V = q/Ft. Движение воды в естественных песках подчиняется закону Дарси, согласно которому скорость фильтрации прямо пропорционально зависит от коэффициента фильтрации грунта и действующего градиента напора (линейная связь). Для них

начальный градиент фильтрации 10 = 0; график V = Г (I) имеет линейный вид и выходит из начала координат. На рис. 3 приведены графики V = / (I), полученные для образца зольного грунта, который среди всех исследованных разновидностей характеризовался наибольшим значением начального градиента І0 = 1 при первоначальной пористости. Этот случай не типичен для гидрозолы, т.к. большинство образцов имело начальный градиент порядка 0,1-0,2, но он позволяет, как будто в увеличенном масштабе, увидеть те закономерности, которые проявляются у всех образцов, но на маленьком участке графика.

Каждый график V = / (I) имеет два участка: линейный, соответствующий фильтрации по закону Дарси, и искривленный - при градиентах, приближающихся к величине І0 В литературе начальным называется градиент напора І0 , при котором движение воды прекращается, и скорость фильтрации равна нулю на протяжении длительного времени. Величина градиента, при которой начинается снижение фильтрационной способности грунта (коэффициент фильтрации падает на порядок, затем на два и ниже) назовем градиентом отклонения от закона Дарси и обозначим Ід. Для данного образца при естественных показателях

Рис. 3. Определение начального градиента фильтрации по результатам фильтрационных опытов на образцах зольного грунта различной пористости и проницаемости: 1

- Кф = 0,085 м/сут. е = 1,85; 2 - Кф = 0,063 м/сут. е = 1,83; 3 - Кф = 0,044 м/сут. е = 1,82; 4

- Кф = =0,035 м/сут. е = 1,806; 5 - Кф = 0,020 м/сут. е = 1,603; I - участки графиков V = =Кф1, соответствующие закону Дарси; II - отклонение от закона Дарси

физического состояния величина градиента Ід составляла 2,5, а начальный градиент Іо был равен 1. При уменьшении в ходе компрессии коэффициента пористости и влажности величина градиента отклонения постепенно возрастала до Ід = 3,5 при неизменной величине І0 . Подобные графики V = / (І) с двумя характерными участками получены и для других образцов гидрозолы, но величины Ід и І0, как правило, были значительно меньше, составляя соответственно 0,2 ё 0,4 и 0,1 ё 0,2.

Практический смысл полученных результатов фильтрационных опытов состоит в том, что в расчетах осушения проницаемость гидрозолы следует принимать в зависимости от действующего градиента напора. В данном случае на начальном этапе снижения уровней при действующем градиенте

І» 0,4 проницаемость гидрозолы можно оценить средним коэффициентом фильтрации 0,1 м/сут. Далее по мере осушения слоя гидрозолы и снижения действующего градиента напора коэффициент фильтрации грунта уменьшался на порядок, два и более, при этом фильтрационный процесс существенно замедляется, а при достижении величины Іо - останавливается.

При выемке зольного грунта было замечено, что гидрозола при своем песчаном составе и полном водонасыщении способна удерживать почти вертикальные откосы. Значит, она обладает более высокими прочностными параметрами, чем принятые первоначально для расчетов устойчивости откосов котлована (ср = 12 , С = 0), и самое главное - у нее есть сцепление, что весьма не характерно для песчаных грунтов. В связи с достаточной устойчивостью зольных грунтов отпала необходимость отсыпки пригрузочных призм откосов котлована со стороны выемки, а для уточнения механических характеристик отложений золоотвалов проведены специальные исследования.

Прочностные показатели зольных грунтов определялись нами методом

сдвиговых испытаний по схеме некон-солидированно-недренированного сдвига в трех вариантах: 1) на образцах ненарушенной структуры, 2) после полного перемятия образца с сохранением его влажности, 3) по подготовленной поверхности среза (методом «плашка о плашку»). В результате испытаний установлено, что параметры сопротивления сдвигу у образцов гидрозолы ненарушенной структуры превышают показатели, приведенные в материалах ис-

Рис. 4. Графики зависимости т = /(а) по результатам сдвиговых испытаний образцов гидрозолы ненарушенного сложения (1), по подготовленной поверхности сдвига (2) и полностью перемятых (3)

следований специализиро-3 ванной фирмы. Полученные

нами величины углов внутреннего трения (16-22°) более соответствуют парамет-150 рам песчаных разновидно-

стей грунтов, но все же они значительно меньше тех, которые свойственны естественным пескам аналогичного гранулометрического состава (26-300). Снижение внутреннего трения гидрозолы при сдвиге ненарушенных образцов вызвано проявлением смазывающего эффекта пленок связанной воды, облекающих минеральные компоненты зольного грунта. При сдвиге полностью перемятых грунтов угол ф уменьшается до 12140, что объясняется влиянием порового давления, которое возникает при нагружении образца вследствие его высокой влажности и отсутствия опоры со стороны структурного каркаса и не успевает рассеиваться в процессе опыта из-за относительно низкой проницаемости грунта. В обычных песках даже при большом их водонасыщении поровое давление при сдвиге рассеивается быстро и не влияет на параметры сопротивления сдвигу,

Сцепление ненарушенных образцов золы - 0,012-0,022 МПа - необычно высокое для грунтов песчаного состава, которые характеризуются величиной зацепления, как правило, не превышающей 0,001 МПа. Наличие сцепления следует рассматривать как специфическую особенность гидрозолы, обусловленную проявлением свойств ее коагу-ляционно-цемента-ционной структуры. Прочностные свойства грунтов со сме-

шанным типом структурных связей помимо внут-реннего трения определяются наличием двух видов сцепления -коагуляционного С^ и структурного С стр. В ненарушенном сложении проявляются обе составляющие сцепления, а при разрушении жесткого каркаса пород структурная составляющая необратимо исчезает. В результате сопротивление сдвигу таких пород в нарушенном состоянии меньше, чем в естественном, на величину Сстр . Это явление обозначается термином «чув-ствительность грунта к нарушению структуры». В расчетах устойчивости откосов из чувствительных грунтов в зависимости от ситуации учитывается либо общее сцепление пород С, либо только остаточное Сцг (коагуляционное), что требует специальных исследований по выяснению величины структурной составляющей С стр .

Величина структурного сцепления определяется на основании сопоставления результатов сдвиговых испытаний образцов ненарушенной структуры и образцов с подготовленной плоскостью среза, как это показано на рис. 4. Для исследованных нами зольных отложений средняя величина структурного сцепления - 0,013 МПа, что составляет почти 70 % от величины общего сцепления - 0,020 МПа. Величина остаточного сцепления при испытании перемятых грунтов и сдвиге по подготовленной поверхности практически одинакова и составляет в среднем 0,007 МПа. Чувствительность гидрозолы, т. е. отношение остаточного сцепления к общему, оценивается средней величиной 0,35.

Сцепление гидрозолы можно оценить обратным расчетом исходя из наблюдаемой на объекте ситуации, а именно: при высоте бортов дренажной канавы 4 м зольный грунт довольно длительное время удерживает почти вертикальные откосы. Подставив в фор-

мулу для определения высоты вертикального откоса Н90 = 2С tg(45+j /2): р [4] известные значения Н90 = 4 м, j = 19 0 и р =1,41 т/м3, получим С = 2,01 т/м2 (0,02 МПа). Как видим, эта величина соответствует сцеплению образцов гидрозолы с ненарушенной структурой.

Наличие жестких цементационных связей в зольном грунте определяет также специфику их деформационного поведения при сжатии. Прочность смешанных структур коагуляционноцементационного типа определяется наиболее прочными связями - цементационными, после разрушения которых порода резко изменяет свое деформационное поведение. Структурная прочность цементационных связей 5 стр после разрушения не восстанавливается, поэтому при нагрузках больше 5 стр смешанная коагуляционно-це-ментационная структура приобретает свойства структуры с вод-но-коллоид-ным типом связей. Ее дальнейшее деформирование при нагружении происходит за счет сокращения пористости, которое сопровождается вытеснением из пор свободной воды и переориентацией структурных элементов.

Компрессионные опыты показали, что величина структурной прочности на сжатие 5 стр для грунтов данного золо-отвала составляет 0,025 МПа . Количественно деформационная способность гидрозолы характеризуется следующими средними параметрами: при нагрузках 5 J 0,025 МПа модуль деформации Е0 = 9,0 МПа, в диапазоне нагрузок 5 = 0,025 ё 0,1 МПа Е0 = 2,3 МПа; в диапазоне 5 = =0,1 ё 0,5 МПа Е0 = 5,0 МПа; при 5 f 0,5 МПа Е0 = 6,0 МПа. Если расчеты депрессионной осадки земной поверхности на прилегающей территории выполнить по результатам наших исследований для условий полного осушения слоя гидрозолы мощностью 4 м, то величина осадки получается не 19,5

см, как было отмечено в начале статьи, а намного меньше - 2,3 см. Напомним, что необходимость в таких прогнозах на данном объекте отпала в связи с отсутствием дренажного эффекта на прилегающих к котловану территориях.

В заключении следует отметить, что рассмотренные в статье результаты изучения зольных грунтов носят частный характер, они характеризуют

1. Волженский А.В., Гладких К.В., Виноградов Б.Н. Твердение вяжущих на основе топливных гранулированных шлаков / Труды ВНИИ новых строительных материалов. 1960. Вып.2. С. 52-74.

2. Гофман М.В. Прикладная химия твердого топлива. - М.: Металлургиздат, 1963. 597 с.

3. Кутепов Ю.И., Кутепова Н.А. Техногенез намывных пород // Геоэкология. 2003. №5. - С. 405-413.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

4. Методические указания по определению углов наклона бортов, откосов уступов и отвалов, стоящихся и эксплуатируемых карьеров. - Л.: Недра. 1972. 165 с.

5. Нурм В.Э., Кикас В.Х. О свойствах нерастворимой части сланцевых зол / Труды Таллиннского политехнического института. Таллинн. 1971. Сер. А №308. - С. 15-26.

6. Пискарев Э.Ю. О минералогиче-

только часть одного из многочисленных золоотвалов, которые имеются во всех крупных городах страны. Однако специфические особенности зольных грунтов, выявленные при изучении этого частного объекта, будут проявляться в той или иной степени на всех подобных сооружениях, поскольку они предопределены общими закономерностями их технолитогенеза.

------------- СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ском составе золы пылевидного сжигания сланца - кукерсита и ее фракций / Труды Таллиннского политехнического института. Таллинн. 1959. Сер. А №166. - С. 129-149.

7. СНиП 2.02.01-838. Основания зданий и сооружений. - М. 1995

8. Состав и свойства золы и шлака ТЭС: справочное пособие/ В.Г. Пантелеев, Э.А. Ларина, В.А. Мелентьев и др. Под ред. В.А. Ме-лентьева. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1985. 288 с.

9. Технический отчет об инженерногеологических изысканиях для разработки рабочего проекта строительства комплекса жилых зданий (квартал 9А СУН). ГУП «ТРЕСТ ГРИИ». С-Пб. 2005.

10. Федыкин Н.И. Об особенностях несгоревшего топлива в золах ТЭС и его влиянии на свойства золобетонов // Строительные материалы. 1963. №4.-С. 9-12.1333

— Коротко об авторе -------------------------------------------------------------------

Кутепова Н.А. - Государственный научно-исследовательский институт горной геомеханики и маркшейдерского дела - Межотраслевой научный центр ВНИМИ.

Доклад рекомендован к опубликованию семинаром № 1 симпозиума «Неделя горняка-2007». Рецензент д-р техн. наук, проф. А.М. Гальперин.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.