Введение к работе
Актуальность. Во время прогрессирующего загрязнения и разру-зения геологическое среды, связанного как с захоронением и сброса-т вредных для здоровья людей промышленных отходов в различные во-;оёмы, так и влекущих за собо!> отрицательные мелиоративные послед--:твия (засоления грунтовых вод, заболачивание) и опасные экзоген-ше процессы (оползни, сели и др.), назрела острая необходимость и >азработке микрореологических, основ технологии изготовления проти-^фильтрационных экранов дна водоёмов различной целенаправленности: гри создании ГЛЭС, хвостохранилищ, водоёмов сельскохозяйственного юльзования и др. Поскольку к возводимым экранам для этих целей тредъявляются весьма высокие требования' как относительно их водоу-юрных свойств (Кф ** 10 см/с), так и сдвиговое прочности которые іе должны снижаться во времени, в процессе эксплуатации экрана при, заданных режимах напора и гидрохимки.
Поэтому данная работа посвящена микрореологическому обосновании технологических приемов для необходимого снижения водопроницаемости глинистого, лессовидного материала'с установлением оптимального со--держания в грунте глинистой составляющее, гарантирующим при установ-іенном режиме уплотнения (механическом или вследствие капиллярной (октракций), достижения оптимального распределения пор по размерам 4 качеству, а также необходимые параметры длительно}» сдвиговой прои-іости экрана.
Цель работы: С позиций микрореологии воданасыценных глинистых :истем:
-
качественно и количественно охарактеризовать целенаправлен-' toe изменение микро- и макроструктуры глинистых к в том числе лессе-зидных грунтов в процессе их пластического объемного деформированип г.е. "омонолкчивания", и исследовать влияние его на изменение их водопроницаемости;
-
разработка основ оптимальной технологии изготовления прота-зофильтрацнонных экранов из глинистих и пылевато-глинистых грунтов.
Задачи исследований сводились к использований основных предо-гавлений и методов изучения микрореологии глинистых водонаевдвнных, :нстем для решения следующих вопросов:
I) Какого минерального состава глину'ияк глинистой,состязлк-оцеР в лессовых породах наиболее целесообразно использовать для воз-зздения протизофкльграцнонного экрана?
_ Ц -
-
Какое процентное содержание глинистой составляющей в пы-левато-глинкстом исходном грунте может обеспечить наилучший эффекя как с точки зрения водопроницаемости экрана, так и его прочности в проходимости для уплотняющих механизмов?
-
Какую уплотняющую нагрузку и при каком водонасыщении пыле peso-глинистого грунта с заданным содержанием глины необходимо практически реализовать при ее уплотнении (укатке) в натурных уело виях возведения экрана?
-
Какую технологию приготовления пылевато-глинистого грунт для укладки в тело экрана наиболее целесообразно использовать?
-
Как смоделировать и количественно оценить весь баланс маї сопереноса, через возводимый экран с учетом его толщины, внешней нагрузки, градиентов напора и концентрации электролита?
Методика исследования включала как комплекс стандартных мсті доз сценки физических, механических свойств глинистых и пилова-то-глинкстых порзд, так и ряд новых методов оценки деформационных и фильтрационных их своРст, разработанных во ВСЕГИНГГО и'НИИЗС Гидропроекте. '
Новизна работы определяется: I) использованием впервые современных представлении микрореологии глин и физико-химической струк турне* модели водонасьщенной глины Кульчицкого-^'сьярова при оценке фильтрационных, прочностных и деформационных свойств глинистых поро для обоснования оптимальной технологии изготовления противофильтра-иионных окранов.
-
Оценкой коэффициента фильтрации глинистых и лессоввдных грунтов с учетом капиллкрно-оскотических процессов в лагопереносе.
-
Установлением основных критериев оптимальной плотности-влажности, степени водонасыценяя, коэффициента фильтрации и прочностных показателей для создания протнвофильтрационных глинистых окранов.
Защищаемые научные положения. 1. Задача изучения природа процессов объемных деформаций глинистых и лессовидных грунтов под -воздействием механических и капняякриых сил и их количественная оценка с позиции мнкрореологии как новое звено в цепи техногенных и экологических зада« для разработки основ комплексного прогноза изменения геоэкологической среды.
2. Методология определений фюико-химииеских и фильтращюикш сь-ойств глинистых и лессовидных грунтов для прогнозирования изменен» их ігри периодическом замачивонии-высыхйнии' для создания оптимальной'
- S -
хнологии укладки противофильтрационных экранов.
3) Разработка основных условий изменения физико-механичес-х свойств глинистых и лессовых пород для создания оптимальної": хнологии изготовления противофильтрациониых экранов отих пород.
Практическое значение работы. Проведенная работа позволила:
усовершенствовать методологию определения физнко-механи-ских и фильтрационных свойств глинистых и лессовидных грунтов :я прогнозирования изменения их при периодическом эамачивании-юыхании для создания оптимальной технологии изготовления проти--фильтрационных экранов;
рекомендовать теоретический и экспериментально-обоснован-іе нагрузки оптимального уплотнения глинистых грунтов и лессов достижением монолитной структуры с минимально!* водопроницаемое-,ю;
разработать новые условия изменения физико-механических и иьтрационных свойств для создания оптимальной технологии уклад-! противофильтрациониых экранов на базе лылевато-глинистых грун-
)В.
Фактический материал. В основу работы положены результаты следований, выпрлненн'тх автором за І990-І994г.г. в лабораториях фаны подземных вод ВСЕГШГЕО, НИИ2С Гидропроеита, Таджикского )сударственного Университета, а также полевые натурные исследс-їния в Южной гидрогеологической экспедиции ПО "Тадникгеология".
Реализация- работы. Результаты прозеденных натурных.и лабо-аторных исследований свойств, структуры и водопроницаемости пы-звато-глинистых пород в районе Курекского водохранилища исполь-эваны Юиной гидрогеологической окспедицией ГО "Тадаикгеология" ри изучении закономерности проявления инженерно-геологических роцессов, а также в районе .Днестровской ГАЭС и Зеленчукской ГЭС,, гпользованы НКИЭС Гидрспроектом для строительства противофильтра-яонных экранов.
Атробация работы. Основные положения диссертации докладываясь на ежегодных апрельских научно-теоретических конференциях рофессорско-преподовательского состава "Таджикского Госуниверси-ета в 1990-1994г.г., на республиканских научно-практических кон-еренциях молодых ученых и специалистов Таджикистана (Курган-Тюбе, 991г.).
Публикации. По теме диссертации автором опубликовано в отпитой печати 4 работы (из них 3 в соавторстве).
- б -
Объем и структура работы. Диссертационная работа, общим объемов 187 страниц состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы (60 наименований), включает 54 рисунка и 14 таблиц.
Автор искрене признателен научному руководителю доктору геолого-минералогических наук Л.К. Кульчицкому за постоянное внимание и научное руководство исследованиями.
Автор также благодарит А.Н.Мамонтова, И.Р.Хасанова, А.Р. Ищука (ТГУ) и сотрудников НИИХ Гидропроекта С.В.Борткеаича и Н.А.Краснльникова за внимание и ценные советы.
