Определение способа цементации грунтов с прослоями алевролитов

Неогеновые породы основания плотины представлены алевролитами с прослоями мергеля, песчаника известняка, брекчии, гравелитов и песков. Для уточнения конструктивных и технологических параметров цементационных мероприятий предусмотрено выполнение опытных работ по цементации неогеновых пород. На данном этапе предполагается выполнить опытные работы на трех участках в следующей очередности:

• -    участок №1 – опытные цементационные работы по созданию фрагмента цементационной завесы в неогеновых породах основания с применением нестабильных водоцементных растворов со сгущением консистенции в процессе цементации;

• -    участок №2 - опытные цементационные работы по созданию фрагмента цементационной завесы в неогеновых породах основания с применением стабильного композитного цементного раствора;

Участки опытных работ №1 и №2 располагаются рядом друг с другом в близких по геологическому строению условиях и представляют собой два аналогичных фрагмента цементационной завесы.

Основные задачи опытных работ:

• 1.    Алевролиты, преобладающие в составе неогеновых пород основания плотины Пскемской ГЭС, обычно склонны к набуханию при вскрытии и замачивании (выветриванию), что затрудняет проникновение в трещины нагнетаемого раствора. Цементация алевролитов традиционным способом может характеризоваться низкой эффективностью.

• 2.    В подобных инженерно-геологических условиях (алевролиты), при изысканиях створа Красногорских малых ГЭС на р. Кубань, в скважинах выполнялись нагнетания воды со ступенчатым изменением давления нагнетания. Зависимость расходов воды от давления нагнетания по некоторым интервалам скважин

Продолжительность бурения зоны цементации определяется ее длиной и производительностью бурового оборудования. При высокой интенсивности выветривания, когда время бурения будет влиять на проницаемость алевролитов, может быть рекомендовано выполнение бурения и цементации укороченными зонами.

• -    Оценка влияния времени гидравлического опробования на процесс выветривания алевролитов и эффективность их цементации;

В целом, для повышения эффективности цементации алевролитов, следует оценить и снизить влияние факторов, от которых зависит их выветривание.

Такая оценка необходима для формирования решений по значениям давлений цементации пород и определения эффективности упрочнения пород в зависимости от очередности скважин цементации.

Оценка величины реально достижимого контрольного критерия водопроницаемости цементационной завесы по результатам цементации в инженерно-геологических условиях основания.

Отработка технологических приемов ведения работ и определение оптимальных технологических параметров цементации (расход и давление нагнетания, режим изменения консистенции нестабильных цементационных растворов и норм поглощения стабильного раствора.);

Оценка и подбор оптимального шага и глубины цементационных скважин, влекущих за собой оценку объемов работ, а также количества материалов необходимых для цементации пород.

К подготовительной работы цементации грунтов с прослоями алевролитов включается следующий:

Опытные площадки в плане имеют прямоугольную форму. На всех участках снимается верхний слой (растительный слой, аллювиальные и делювиальные отложения), а так же осуществляется врезка в неогеновые породы основания. На очищенные неогены врезки основания укладывается бетонная плита.

Рис.1. Схема поперечного разреза плотины (Разрез 3-3, М 1:500)

Подготовительные работы на каждом участке включают:

• -    укладку бетона технологических плит площадок и набор прочности бетона плит. Технологические плиты предназначены для размещения бурово-го оборудования, привязки скважин, устройства кондукторов скважин и репе-ров замера деформаций основания, а так же для защиты и пригрузки пород неогена. - комплектацию, наладку и проверку готовности машин, механизмов, и другого оборудования, участвующего в бурении цементации скважин;

• -    обеспечение участков водой, электроэнергией, сжатым воздухом, освещением в темное время суток;

• -    доставку и складирование материалов, необходимых для выполнения опытных работ;

• -    разметку и закрепление на поверхности плиты мест бурения скважин;

• -    устройство реперов.

Конструкция опытного участка, привязка скважин:

• 1.    Опытный участок №1 представляет собой фрагмент цементационной завесы, который предусматривается выполнять по технологии цементации нестабильными водоцементными растворами со сгущением консистенции в процессе нагнетания до достижения «отказа» в поглощении раствора.

• 2.    Длина фрагмента цементационной завесы составляет 14 м (расстояние между крайними скважинами), ширина 3 м.

• 3.    Фрагмент завесы организован одним рядом опытных цементационных скважин, выполняемых в три очереди со следующими интервалами сгущения шага скважин: 8; 6; 4; 3; 2; 1,5 м.

• 4.    В состав участка включены контрольные скважины, выполняемые для определения водопроницаемости тела завесы и для оценки мощности (толщины) завесы. Контрольные скважины для определения водопроницаемости тела завесы привязаны по оси ряда скважин завесы и могут носить характер цементационных скважин последней, четвертой очереди. Контрольные скважины для оценки мощности завесы привязаны по нормали к ряду скважин завесы.

Научная новизна статьи заключается в том, что в ней впервые в практике гидротехнического строительства предложена обоснованная технология возведения надёжной цементационной завесы в условиях с неогеновыми породами оснований плотины Пскемской ГЭС Ташкентской области.