ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
ИСТИНА ИНХС РАН |
||
За отчетный период во время командировок в КНР (российская сторона, участники проекта Николаева С.К., Огородникова Е.Н., Андреева Т.В., Хоу Синь) и в Россию (китайская сторона, Чэнь Хуэйэ, Чэнь Цзяньди, Цинь Янь, Ши Бин) были согласованы, определены и проведены совместные исследования. В числе научных проблем, оговоренных в совместном договоре, по предложению китайских коллег были проведены работы, связанные с изучением намывных техногенных глинистых грунтов в районе г. Далянь (КНР), включая процесс седиментации суспензий. Результаты проведенных исследований позволили предложить способы обеспечения относительно быстрой консолидации намытого массива для ввода в эксплуатацию вновь образованных территорий морского порта. Это направление исследований имеет научную и практическую значимость.
Авторами проекта в разделе теоретических и методологических основ изучения техногенных грунтов доработана и уточнена Генетическая классификация техногенных грунтов. Показано, что методологической основой изучения техногенных грунтов является основной закон грунтоведения: состав, строение, состояние и свойства грунтов определяются их генетической принадлежностью, характером постгенетических процессов и современным пространственным положением. Однако, в отличие от природных разностей, генезис техногенных грунтов связан с производственной и хозяйственной деятельностью человека. Постгенетические преобразования, несмотря на малый возраст техногенных грунтов (годы и десятки лет), приводят к изменению состава, строения, состояния и свойств техногенных грунтов под влиянием, как прогрессивного литогенеза, так и гипергенных процессов выветривания, почвообразования. Современное пространственное (координатное) положение определяет, прежде всего, характер теплообеспеченности и увлажненности территорий, протекание гипергенных и криогенных процессов, которые непосредственно влияют на состояние и свойства техногенных грунтов. Проведенный анализ опубликованных материалов показывает, что в настоящее время не существует универсальных методов, позволяющих изменить деформационные и прочностные свойства техногенно переотложенных намывных грунтов. Наиболее рациональным способом является специальная подготовка грунтового основания, на которую будет производиться намыв. Основным критерием грунтов основания, определяющим консолидацию и водоотдачу намываемых впоследствии грунтов, являются их фильтрационные свойства. Однако, в случае намыва глинистых разностей, характеризующихся низкой водоотдачей, на территориях умеренного муссонного климата (Китай, Желтое море), целесообразно использовать коагулянты и флокулянты для агрегации глинистых частиц и ускорения процессов консолидации. Коагулянты и флокулянты - это водорастворимые соединения, которые при введении в дисперсные системы адсорбируются или химически связываются с поверхностью частиц дисперсной фазы и объединяют частицы в агрегаты, способствуя их быстрому осаждению. Эффект агрегации можно оценить по величине седиментационного объема. Выбор компонентов для оценки эффективности коагуляции проводился в (или для?) суспензии бентонитовой глины (как высокодисперсной системы с наибольшей водоудерживающей способностью). Учитывая величину седиментационного объема, расход реагентов и величину кислотности осветленной воды, которая удаляется в процессе намыва, целесообразно рекомендовать рецептуру на основе сернокислого алюминия в количестве 0,14% и 0,004% Праестола при концентрации 0,1%, от объема суспензии, что соответствует соотношению компонентов в эксперименте: бентонитовая суспензия – 25 мл (концентрация суспензии – 4%); добавка 2% раствора сернокислого алюминия (Al2(SO4)3) – 2 мл; добавка Праестола 2515 – 1 мл при концентрации 0,1%. Решение задачи, связанной с агрегацией и консолидацией техногенного намывного грунта из морских осадков Желтого моря, определило необходимость его изучения. Результаты исследования состава, строения и свойств намывных глинистых грунтов района г. Далянь (КНР) позволяют сделать следующие выводы. 1. Намывной грунт можно характеризовать как глину легкую пылеватую, содержащую 57 % частиц размером менее 5 мкм (из них 12% коллоидной фракции), что обуславливает высокую дисперсность грунта. 2. Минеральный состав намывного глинистого грунта является основным фактором, определяющим его свойства. Грунт с высоким содержанием кварца, карбонатный, в валовом составе содержит 21 % глинистых минералов ассоциации типа ГК(Х)С, с преобладанием иллита. Присутствует высокодисперсная составляющая в виде коллоидного кремнезема. 3. В составе грунта содержится органическое вещество, а также биологически активный микробный комплекс. 4. По данным анализа водной вытяжки техногенный грунт имеет слабощелочную реакцию среды, является слабозасоленным, в составе водорастворимых солей преобладают хлорид и сульфат натрия. 5. Грунт слабоагрегирован, присутствуют в основном мелкопылеватые агрегаты. Свойственен коагуляционный характер структурных связей. 6. Высокая дисперсность грунтов обуславливает низкие фильтрационные свойства и водоотдачу, в связи с чем происходит его длительная консолидация, и возникают значительные трудности при искусственном обезвоживании. Для изучения влияния состава добавок коагулянтов и флокулянтов на величину седиментационного объема осадка намываемого грунта было исследовано несколько систем, отличающихся количеством вводимых реагентов, дисперсностью (микроагрегатным составом) осадка и составом воды, в которой происходило осаждение. Во всех опытах использовались: суспензия глины 12% концентрации; в качестве коагулянтов 2% растворы сернокислого железа и алюминия; в качестве флокулянтов водные растворы АКФК, Праестола 2515 и Праестола 650 0,1% концентрации; в качестве жидкой фазы суспензии вода дистиллированная и растворы морской соли. Анализ полученных результатов показал, что во всех композициях наблюдается процесс седиментации осадков, эффективность которого достигается совместным введением коагулянтов и флокулянтов, а также использованием растворов морской соли. Минимальный седиментационный объем получен для системы «глинистый грунт – морская вода», однако, при этом в осадке в диспергированном состоянии остаются глинистые частицы, ухудшающие фильтрационные свойства грунта и отжатие воды. Оптимальные условия низкого седиментационного объема и тонкопесчаного микроагрегатного состава достигаются сочетанием раствора морской соли с добавками флокулянта Праестола 2515. Полученные результаты позволяют рекомендовать использование флокулянтов в сочетании с морской водой для ускорения процессов седиментации и консолидации в массивах техногенных грунтов, образованных гидронамывом современных морских осадков Желтого моря. Анализ техногенно образованных намывных разностей (зол, хвостов, шламов) показал, что они могут представлять экологическую опасность, так как образующиеся типы техногенных грунтов отличаются от природных разностей, иногда не имеют природных аналогов и термодинамически неустойчивы. Особенности этого класса техногенных грунтов и прогноз их поведения во времени определяют необходимость мониторинга их состава и состояния как в процессе их накопления, так и в старых заброшенных массивах техногенно образованных грунтов. Анализ фактического материала по составу и свойствам зол теплоэлектростанций и металлургических шлаков позволил провести их систематизацию по степени активности и оценить возможность их использования в дорожном строительстве в качестве вторичных ресурсов.
грант РФФИ |
# | Сроки | Название |
1 | 1 января 2011 г.-31 декабря 2011 г. | Инженерно-геологическая характеристика намывных грунтов различного состава |
Результаты этапа: | ||
2 | 1 января 2012 г.-31 декабря 2012 г. | Экспериментальное исследование процесса седиментации глинистых осадков и применение различных способов управления свойствами намывных грунтов |
Результаты этапа: |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".