Пособие по химическому закреплению грунтов инъекцией в промышленном и гражданском строительстве (к СНиП 3.02.01-83)

     
ПРИЛОЖЕНИЕ 22.

     
ГЕОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ МЕТОД КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА
СИЛИКАТИЗАЦИИ И СМОЛИЗАЦИИ ГРУНТОВ

Геоэлектрические методы в каждом конкретном случае выбираются исходя из реальной геолого-геофизической обстановки и экономической целесообразности их применения. Для этого в период специальных изысканий и исследований грунтов на образцах изучаются электрические свойства грунтов площадки до и после закрепления, устанавливаются количественные связи между электросопротивлением закрепленных грунтов и их механическими или фильтрационными свойствами. При значительных колебаниях засоленности и влажности природных грунтов в пределах площадки геоэлектрические исследования выполняются в два этапа: до и после инъекционного закрепления грунтов.

Геоэлектрические исследования с поверхности земли могут производиться как для установления границ закрепленного массива, так и для приближенной оценки влажности грунтов, удельного расхода закрепляющих реагентов, механических и фильтрационных свойств закрепленных грунтов.

Контуры закрепленных массивов в плане при силикатизации рекомендуется определять методом электропрофилирования трехэлектродными или комбинированными установками, а закрепленных смолизацией - симметричными четырехэлектродными установками. Размеры установок должны назначаться в зависимости от требуемой глубины исследований и превышать ее в 3-7 раз. Для получения геоэлектрических разрезов выполняется профилирование на двух-трех разносах.

Шаг наблюдений выбирается в зависимости от требуемой точности измерений и над закрепленным массивом должен быть меньше его поперечных размеров и глубины залегания верхней его кромки. Профилирование производится либо по отдельным направлениям, либо по системе параллельных профилей. Расстояние между профилями должно быть в два-три раза меньше предполагаемых поперечных размеров закрепленного массива. После определения размеров закрепленных массивов в одном направлении установку располагают перпендикулярно, после чего повторяют съемку.

Результаты наблюдений записываются в журнал. Параллельно вычерчиваются графики, экстремумы которых соответствуют положению боковых граней закрепленного массива.

Для определения верхней и нижней границ закрепленных массивов с развитыми в плане размерами может быть использован метод вертикального электрического зондирования (ВЭЗ). Исследования рекомендуется вести при помощи четырехэлектродной установки. Максимальная величина разносов электродов определяется необходимостью получения отчетливого проявления на кривой зондирования слоя, находящегося под закрепленным массивом. Точки на кривой ВЭЗ по линии разносов питающих электродов должны располагаться равномерно, начальную длину установки следует выбирать такой, чтобы на кривой зондирования выделялся верхний слой незакрепленного грунта. Отношение величины последующего разноса к величине предыдущего не должно превышать 1,5-1,7. Отношение величины разносов питающих электродов к расстоянию между приемными должно быть не менее трех. Максимальное их отношение определяется наименьшим значением разности потенциалов, допустимым для измерения в конкретном случае. При переходе от одной линии к другой нужно обязательно перекрывать кривую ВЭЗ в двух точках.

Осложняющими факторами в электроразведке являются различные помехи, которые могут вызываться утечками тока в линиях и приборах, процессами становления поля, блуждающими и теллурическими токами. Чтобы уменьшить влияние утечек, провода приемной и питающей линии следует располагать друг от друга на расстоянии не меньше 1-5 м. Не допускается их перекрещивание.

Все предполагаемые источники утечек (измерительный прибор с соединительными проводами, источник тока, катушки питающих линий) необходимо располагать по возможности дальше от приемных электродов. Источник тока следует помещать около питающего заземления или в центре приемной линии (лучше в 2-3 м от нее, перпендикулярно к линии разносов). Влияние утечки в линиях определяют измерением разности потенциалов в приемной цепи при поперечном отключении питающих заземлений (поднимая в воздух концы проводов питающих линий). Оно считается допустимым, если сумма двух разностей потенциалов не превышает 5% измеряемой разности потенциалов при включенных питающих заземлениях.

Все наблюдения необходимо вести с высокой точностью. Чтобы исключить возможность ошибок, оператор должен постоянно следить за исправностью аппаратуры, правильностью соединений схем и величиной питающих и приемных электродов, контролировать отсчеты измеряемых величин. Правильность наблюдений проверяется повторными измерениями, которые можно выполнять, изменяя или не изменяя режим тока в питающих линиях. Проверка производится систематически, через определенное число точек и при аномальных, не согласующихся с другими наблюдениями изменениях электросопротивления.

Электрометрические исследования в скважинах (каротаж) производятся для определения верхней и нижней границ закрепления, удельного расхода закрепляющих реагентов и радиусов их распространения, прочностных и фильтрационных свойств закрепленных грунтов. Измерения рекомендуется производить в сухих, свободных от закрепляющего раствора скважинах зондами с прижимными электродами, обеспечивающими надежный контакт с грунтом. Верхняя и нижняя границы закрепленных массивов, однородность закрепления, участки нарушения сплошности закрепления устанавливаются по замерам кажущегося сопротивления однополюсными градиент-зондами, а в тех случаях, когда интенсивность электрических полей-помех невелика, идеальными потенциал-зондами.

Радиус закрепления определяется электрическим зондированием закрепленного массива грунта из инъекционных или специальных каротажных скважин, а количественную интерпретацию измерений производят существующими двухслойными палетками. Контроль качества выполненных измерений осуществляется повторными замерами не менее чем в 10%  обследованных скважин. Расхождения в значениях электросопротивлений при повторных замерах не должны превышать 10% .

Основной аппаратурой при работе геоэлектрическими методами являются потенциометры, электронные компенсаторы, электроразведочные станции, аппаратура низкой частоты, измерители кажущегося сопротивления. Из них наиболее предпочтительными являются последние.

В качестве источников питания могут применяться сухие батареи, аккумуляторы, генераторы переменного и постоянного тока. Важным и необходимым условием их использования является неизменность силы тока в процессе работы (изменения не должны превышать 2-3%).

Микроэлектрические измерения производятся на обнаженных поверхностях или на образцах закрепленного грунта для определения истинных значений удельного электрического сопротивления и установления его количественных взаимосвязей с механическими или фильтрационными параметрами. Измерения рекомендуется выполнять четырехэлектродными микроустановками аппаратурой ИКС-1. Одновременно определяется температура грунта.

Удельный расход силиката натрия закрепленных лессовых грунтов определяется по данным электрометрических исследований грунтов до и после закрепления либо по данным водных вытяжех из них. Удельное электрическое сопротивление водных вытяжек измеряется электронным резистивиметром ПР-1 или реохордным мостом Р-38. По измеренной его величине определяют количество солей в грунте, пользуясь известными зависимостями между удельным электросопротивлением и концентрацией растворов.

При наличии данных химического анализа водных вытяжек закрепленных и незакрепленных лессовых грунтов замеры удельного электрического сопротивления не производятся, а концентрацию солей определяют, заменяя условно все растворенные соли хлористым натрием. С этой целью содержание других (кроме и ) ионов приводится к их весовому содержанию умножением на следующие коэффициенты: - 1; - 0,95; - 2; - 0,5; - 0,27; - 1,26.

При проведении замеров удельного электросопротивления грунтов количество водно-растворимых солей в породе устанавливается по величине удельного сопротивления водной вытяжки, которая определяется по формуле

,                                                                                        (1)

где 1,8 - коэффициент, учитывающий дисперсность породообразующего материала и его глинистость; , , - параметры, учитывающие влияние соответственно пористости, влажности и температуры.

Затем по разности содержания солей закрепленного и незакрепленного лессового грунта судят об удельном расходе жидкого стекла, считая, что введение 1 кг силиката натрия приводит к повышению количества солей в этом грунте на величину, эквивалентную 48 г хлористого натрия.

Прочность при одноосном сжатии для силикатированных лессовых грунтов можно определить при наличии данных геоэлектрических измерений по формуле

,                                                                                                      (2)

     
а для песчаных грунтов, закрепленных смолизацией, по формуле

     
,                                                                                               (3)

где , , , - эмпирические коэффициенты, зависящие от свойства грунта и устанавливаемые при лабораторных исследованиях.