CC BY
3ВЛИЯНИЕ ЗАСАЛЕННОСТИ ГРУНТА НА ОБРАЗОВАНИЯ ТРЕЩИН В БЕТОННЫХ ИРРИГАЦИОННЫХ КАНАЛАХ.
1Бакиев М.Р, 2Кулумбетов Б.П, 3Хасанов Х.
1,2'3Национальный исследовательский университет «ТИИИИМСХ» https://doi.org/10.5281/zenodo.10927830
Аннотация. В республике Каракалпакстан в Узбекистане характеризующейся резко континентальным климатом и количеством осадок менее 150 мм в год широко распространены засоленные грунты с высокой концентрацией солей. Ситуация усугубляется в связи с высыханием Аральского море и появлением в регионе солевых бур в атмосфере. Канал Бустан находится на этой территории и предназначен для орошения 100000га фермерских хозяйств. Реконструкция канала позволяет отказаться от машинного орошения и перевод системы на самотёчное орошения. После ввода в работу канала на трех пикетах 47+20, 202+80, 218+00 появились продольные трещины на бетонированных откосах. Для выявления причин были выполнены скрытие работы на этих участках в зоне появления трещин. Был проведен лабораторный анализ грунта на засаленность.
Все анализы выполнены в лицензированных лабораториях по методикам соответствующих гостов. Химический анализ грунта проводились методом водной и солянокислой вытяжки Сумма процентного содержании главнейших ионов составил! с %от 0,159 до 0,289 что показывает низкую степень общей засаленности. Содержание анионов сульфатных достигает 37,5 экв. %, и катионы натриевые и калиевые до 41,951 экв. %.Содержание гипса 1,185 % что меньше 5% по норме, грунт незагипсованный и суффозионноустойчивый. Водородный показатель грунтаРН= 7,4 ±7,6 в норме..
Ключевые слова: засаленность грунта, анионы, катионы, водородный показатель, водная вытяжка, солянокислая вытяжка ,загипсованность.
Аннотация. Узбекистоннинг Кррацолпогистон республикаси кескин континентал обу %аволик ва ёгинлар мицдори йилига 150 мм дан кам буладиган %удуд %исобланади,унда юцори концентрацияга эга шурланган грунтлар кенг тарцалган.Орло денгизи цуриши ва атмосферада туз довулларининг пайдо булиши %исобига бу %олат яна %ам цийинлашмоцда.100000 гектар ерни сугоришга мулжалланган фермер хужаликлари ерлари мавжуд ва Бустон каналидан сугорилади.Канал реконструкцияси натижасида насослар билан сугоришдан воз кечиб узи оцар тизимга утказилади.Канал фойдаланишга топширилгандан кейин ПК47+20,ПК202+80 ва 218+00ларда бетон вияликларида бшйлама ёрицлар пайдо булди.Буни сабабларини урганиш мацсадида ,ёрицлар пайдо булган жойларда бетон цопламалар бузилиб тадцицотлар олиб борилди.Мацолада грунт шурлигини таьсирини урганиш буйича лаборатория тадцицотлари натижалари келтирилган .Изланишлар мавжуд меёрий курсатмалар ососида олиб борилди.Грунт химик тахлили сув экстракти ва хлорид кислотаси экстракти усуллари ёрдамида бажарилди.Асосий ионларнинг фоиздаги мицдори о,159дан 0,289 гача узгариши аницланди,бу эсаумумий шурланиш даражаси паст эканлигини курсатди.Шубилан бирга сульфат анионлар мицдори 37,5экв.% ни ,натрий ва калий катионлари 41,951экв.%эканлиги аницланди.Гипс мицлори 1,185 ни ташкил цилди ва меёрий 5%дан анча кам ,демак грунтда гипс мицдори кам ва суффозияга устивор.Водород кусаткичи 7,4ва 7,6 га тенг ва меёрга мос келади .
Калит сузлар: грунт шурланганлиги,анионлар,катионлар,водород курсаткичи,сув экстракти,хлорид кислотаси экстракти.
Abstract. In the Republic of Karakalpakstan in Uzbekistan, climate is severe continental and precipitation of less than 150 mm per year, saline soils with a high salt content are common. The situation is aggravated by the drying up of the Aral Sea and the appearance of salt deposits in the atmosphere of the region. The Bustan Canal is located on this territory and is intended to irrigate 100 thousand hectares of farm lands. Reconstruction of the canal makes it possible to remove pump irrigation and transfer the system to gravity irrigation. After completion of construction in the western part at PK47+20, PK202+80, PK218+00, longitudinal cracks appeared in the left slopes. To identify the causes of crack formation, it was decided to test with destructive method in these areas. A laboratory analysis of soil for salinity was carried out.
All analyzes were carried out in licensed laboratories according to the methods of the relevant state standards. Chemical analysis of the soil was carried out using aqueous and hydrochloric acid extracts. The sum of the percentages of major ions was L from 0.159 to 0.289, indicating a low degree of total occupancy. The content of sulfate anions reaches 37.5 equivalents. %, and sodium and potassium cations up to 41.951 eq. %. Gypsum content is 1.185%, which is less than 5% according to the norm; The soil is not gypsumed and is resistant to suffusion. Soil pH= 7.4±7.6 is normal.
Keywords: soil salinity, anions, cations, pH value, water extract, hydrochloric acid extract, gypsum content.
Методы исследований.
Все испытания образцов проведены в лицензированных лабораториях. Анализ воды производился по методикам ГОСТ 18164-72, ГОСТ 4389-72 и ГОСТ 23732-2011.Средства измерений РН-метр РН-673, весы ВЭЛ-200, сушильный шкаф СНОЛ, муфель СНОЛ 1622008/9М1Химический анализ грунта выполнялся в лаборатории методом водной вытяжки по ГОСТ[21 ] с использованием стандартных оборудований, химикатов.
Введение
Засоленные грунты образуются в основном жарких и засушливых районах ( в Центральном Казахстане, в Средней Азии в Узбекистане, в районе Туранской низменности, долины Сырдарьи, Амударьи, в низовьях Заравшана, Голодностепской равнине ) в результате интенсивного испарения наличия сходящих потоков подземных вод, вследствие денудации горных пород, размыва соленосных отложений или переноса солей эоловым путем. В условиях искусственного орошения источником засоления является сильно минерализованная вода, особенно при промывных поливах.
В работах [1,2,3] приведены результаты полевых и лабораторных исследований причин образования трещин на бетонированных каналах как основная причина отмечается низкое содержание воды при уплотнении и низкое содержание влаги во время работ по облицовке канала, что привело к высокому свободному набуханию. Основными причинами повреждений также названы проектные параметры, качество строительство, геотехнические свойства грунта и смыв грунта из под бетона. В [4])рекомендовано устройства продольного шва на 1/3 глубины каналов. В исследованиях [5] рассмотрены общие методы оценки надежности в.т.ч фильтрационной в грунтовых сооружениях. В[6] отмечается что, лучшим вариантом является бетонное крепления. В исследованиях [7.8.9] рассматривались вопросы потери на фильтрацию из грунтовых каналов и с облицовкой
методы их расчета, современные методы борьбы и эксплуатационная надежность сооружений. В нашей работе [10] приведенье результаты натурных исследований водонепроницаемости бетонного крепления на канале Бустан. В [11] излагается характеристики грунтов при строительстве насыпи канала Бустан, технология его возведения при близком расположен грунтовых вод. В статье [12] предложена нагрузочная машина новой конструкции, проведены эксперименты ,предложены расчетные формулы и сопоставлены с результатами экспериментов. В статье[ 13]грунт рассматривается как строительный материал и требует проверки пригодности для строительных целей.В статье [14]Исследованы каналы с двухслойными геомембранами на предмет морозного пучения в холодных регионах. Рассматривается морозное пучение грунта как основная причина появления трещин в бетонных креплениях канала. В статье [15]вода рассматривается как строительный материал т.е пригодность использование для бетона и бетонных конструкций.
В ГОСТе [16] излагается методы лабораторного определения степени заселённости грунтов.
Результаты исследований.
Как известно регион Приаралья к которому относится строительная площадка канала Бустан вода и грунты сильно минерализованы. Химический анализ грунтов из пикетов выполнялись методом водной вытяжки[16].
Водная вытяжка дает представление о содержании в грунте (почве) водорастворимых веществ как органических, так и минеральных, состоящих преимущественно из простых солей.
С конца XIX века водные вытяжки стали основным методом исследования засоленных почв, ( грунтов ) позволяющим установить степень и характер их засоления. Этим методом широко пользуются в настоящее время при ирригации и освоении целинных земель.
Данные водных вытяжек дают хороший сравнительный материал по содержанию и составу водорастворимых веществ в почве и поэтому этот метод находит применение для генетической характеристики многих почв. Методом водных вытяжек пользуются также при исследовании динамики почвенных процессов, изучении режима питательных веществ почвы, выявлении присутствия в ней вредных для растения солей и для решения многих других практических задач.
Действие воды на почву состоит в растворении простых солей а также в разложении сложных алюмосиликатов. По степени растворимости в воде простые соли разделяются на легко-, средне- и труднорастворимые.
Легкорастворимые соли- хлориды: №0, MgCh , CaCL2; сульфаты: №2 SO4 и Mg2SO4 а также бикарбонаты: NaHCO, Ca(HCO2)2, Mg(HCOз)2 и карбонат натрия №2^3, нитраты, нитриты и аммонийные соли полностью переходят в водную вытяжку в момент взаимодействия почвы с водой, поэтому считают, что трехминутное взбалтывание почвы с водой достаточно для перевода легкорастворимых солей в вытяжку.
Среднерастворимая соль CaSO4•2H20 (гипс) и труднорастворимые карбонаты MgCOз и CaCOз, а также фосфаты кальция, железа и алюминия переходят в вытяжку частично в зависимости от состава и концентрации равновесного раствора.
Следует иметь в виду, что с момента растворения простых солей на почву действует уже не водный, а более сложный раствор: в солончаках солевой, в солонцах-щелочной, в
подзолистых почвах-кислый. В результате взаимодействия солевого раствора, особенно NaCl, на почве повышается растворимость труднорастворимых солей и, кроме того, имеют место реакции взаимного обмена между катионами вытяжки и катионами поглощающего комплекса почвы. Щелочная реакция солонцов увеличивает растворимость гумуса, кислая реакция подзолистых и дерново-подзолистых почв способствует переходу в вытяжку полуторных окислов.
Результаты определения химического состава водной и солянокислой вытяжек образцов представлены в табл. 1.
Содержание легкорастворимых и среднерастворимых солей в процентах от массы абсолютно сухого грунта определяет степен его заселённости.
Определение степени заселённости по сумме концентраций легкорастворимых солей проводится вычислением суммы процентного содержания главнейших ионов ( общей минерализации). Сущность метода заключается в измерении процентного содержания главнейших ионов и суммировании полученных значений.
Результат определения содержание ионов N выражают в мг/экв на 100 г абсолютно сухого грунта или в процентах (таб.1) и в эквивалент-процентах, которые вычисляют по формуле
С - 100
N=—-%
1с
где с-содержание ионов, мг/экв на 100 г абсолютно сухого грунта;
2с-сумма анионов и катионов, мг/экв на 100 г абсолютно сухого грунта.
Результаты вычислений сведены в таблицу 2. РЕЗУЛЬТАТЫ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА ВОДНОЙ И СОЛЯНОКИСЛОЙ ВЫТЯЖЕК
Таблица 1
№ п/ п Наиме новани е и номер вырабо тки X РЧ Сухой остаток %% АНИОНЫ КАТИОНЫ Соля но-кисла я вытя жка в 2% НС1
НСОэ СЬ' SO4' Ca' Mg Na' +K Ca SO4 2H2O
ü S мг-экв г/ S мг-экв г/ S мг-экв г/ S мг-экв г/ S мг-экв г/ S мг-экв %
1 ПК 202+80 7 6 0,3 0 0,0 24 0,3 9 0,0 23 0, 6 5 0,1 51 3, 1 4 0,0 32 1,6 0 0,0 59 2, 5 8 0,786
2 ПК 7 0,2 0,0 0,4 0,0 0, 0,1 2, 0,0 0,5 0,0 0, 0,0 2, 0,666
218+00 , 60 27 4 17 4 30 7 10 0 03 2 66 8
5 8 1 5 8
3 ПК 47+20 (1) 7 4 0,3 75 0,1 8 0,3 0 0,0 38 1, 0 7 0,0 12 3, 9 1 0,0 12 0,6 0 0,0 03 0, 2 5 к« 00 4, 4 3 1,185
4 ПК 47+20 (2) 0,2 10 0,0 22 0,3 6 0,0 22 0, 6 2 0,0 20 1, 9 4 0,0 20 0,0 02 0,0 02 0, 2 0 0,0 40 1, 7 2 0,210
РЕЗУЛЬТАТ] Ы ВЫЧИСЛЕН ИЯ СОД] ЗРЖАНИЯ ИОНОВ В О! эРАЗ ЩАХ
Таблица 2
№ п/ п Наименовани е и номер выработки 2Смг/эк в 2С% АНИОНЫ КАТИОНЫ
НСО 3 CL' SO4' Ca' Mg Na +K
Экв % Экв % Экв % Экв % Экв % Экв %
1 ПК 202+80 8,36 0,28 9 4,665 7,775 37,55 9 19,13 9 - 30,86 1
2 ПК 218+00 7,26 0,25 3 6,061 6,612 37,32 8 6,887 3,44 4 39,66 9
3 ПК 47+20 (1) 10,56 0,25 9 2,841 10,13 3 37,02 7 5,682 2,36 7 41,95 1
4 ПК 47+20 (2) 5,84 0,15 9 6,164 10,61 6 33,21 9 17,12 3 3,42 5 29,45 2
Как видно из таблицы 2 в грунте преобладают анионы сульфатные до 37,5 экв.%, катионы натриевые и калийные до 41,95 экв.%. Общая минерализация вытяжки до 10,56 мг/экв.
Хлоридные соли составляют до 10,6 экв.% Содержание гипса составляют 1,185 %, что меньше 5 % т.е грунт является не загипсованным и суффозионное устойчивым. Водородный показатель РН=7,1^ 7,6 в норме.
Обсуждение
Качество воды, грунта и бетона являются основными факторами обеспечивающих при возведены каналов в Аральском регионе. Основными показателями являются содержание растворимых солей в воде и засаленности грунта насыпи.
Выполнены химический анализ образцов грунта которые показали преобладание анионов сульфата и катионов натрия и калия.
Выводы
1. Канал Бустан находится в Республике Каракалпакстан в Узбекистане и играют важную рель в орошении 100000 га земель фермеров.
2. Реконструкция канала выполнена с целью перевода от машинного орошения( с помощью насосов), на самотечное орошения.
3. После ввода в эксплуатацию на трех пикетах западной части канала появились продольные трещины.
4. В данной работе излагается часть исследованный выполненных для выяснения причин их образования из-за засаленности грунта.
5. Установлена высокое содержание анионов сульфата 37,5 эка.% и катионы натрия до 41,95 экв.%.
6. Содержание гипса и водородный показатель отвечают требованием норм и
стандартов.
REFERENCES
1. Rahimi, H. and Barootkoob, S. (2002), Concrete canal lining cracking in low to medium plastic soilsf. Irrig. and Drain., 51: 141-153. https://doi.org/10.1002/ird.41
2. Rahimi, H. and Abbasi, N. (2008), Failure of concrete canal lining on fine sandy soils: a case study for the Saveh Projectf. Irrig. and Drain., 57: 83-92. https://doi.org/10.1002/ird.350
3. Rahimi, H., Abbasi, N. and Shantia, H. (2011), APPLICATION OF GEOMEMBRANE TO CONTROL PIPING OF SANDY SOIL UNDER CONCRETE CANAL LINING (CASE STUDY: MOGHAN IRRIGATION PROJECT, IRAN)f. Irrig. and Drain., 60: 330-337. https://doi .org/10.1002/ird.574
4. Ahmadi, H., Rahimi, H. and Abdollahi, J. (2009), Optimizing the location of contraction-expansion joints in concrete canal liningf. Irrig. and Drain., 58: 116-125. https://doi .org/10.1002/ird.401
5. Е. Н. Белендир, Д. А. Ивашинцов, Д. В. Стефанишин и др. Вероятностные методы оценки надежности грунтовых гидротехнических сооружений. СПб.:Изд-во ВНИИГ им. Б. Е. Веденеева, 2004. Т. 2. 524 с.
6. IskandarPani, Dinar DwiAnugerahPutranto, PutriKusumaWardhani Net present value (Npv) of the rehabilitated irrigation channels to increase agricultural production. International Journal of Advanced Technology and Engineering Exploration (2021), 10.19101/IJATEE.2021.874034
7. Косиченко Ю.М., Баев О.А., Ищенко А. В. Современные методы борьбы с фильтрацией на оросительных системах. Инженерный вестник Дона №3, 2014. 13с.
8. Косиченко Ю.М., Баев О.А., Ищенко А. В. Современные методы борьбы с фильтрацией на оросительных системах. Инженерный вестник Дона №3, 2014. 13с.
9. Косиченко Ю.М. Исследования фильтрационных потерь из каналов оросительных систем. Мелиорация и водное хозяйство. 2006. № 6. С.24-25.
10. KulumbetovBakhodir, BakievMasharif and YakubovQuvochbek. Filtration reliability of the channel with concrete lining. E3S Web of Conferences 410, 05024 (2023)
11. Кулумбетов Б.П., Бакиев М.Р., Хасанов Х.Х. Возведения насыпи канала из песчаных грунтов. Irrigatsiya va Melioratsiya. 4(24), 23-28, 2023.
12. ChengbinDuXiaocuiChenXiaocuiChenY. Yang, S. Jiang. Experimental Study on the Complete Tensile Stress-Deformation Curve of Fully Graded Concrete. Experimental Techniques 42(3)
13. Sameer Vyas, BeenaAnand, R. P. Pathak. Soil Behavior and Characterization of Geomaterials. Book. Springer Nature Singapore.
14. Zhengyi Wang, Mingyi Zhang, Gang Li, Weibo Liu. A mechanical model for trapezoidal canals lined with geomembranes and anti-slip material during freezing-thawing processes. Cold Regions Science and Technology. Volume 208, April 2023, 103783
15. Dr.Sunil, Joshi. (2019). Quality of water for construction-effects and limits. Journal of emerging technologies and innovative research.
16. ГОСТ 59540-2021 Грунты. Методы лабораторного определения степени засаленности.
