Файл: Воронкевич, С. Д. Газовая силикатизация песчаных пород.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 29.10.2024
Просмотров: 70
Скачиваний: 0
1 см3 воды, в то время как при давлении 1 атм и тех же температурах она равна 1,09— 1,0 см3 в 1см3 Н 20 . Поэтому при давлениях углекислого газа в ходе реакции 4—5 атм должен
преобладать |
|
процесс |
бикарбонизации, |
обусловливающий |
|||||||||||||
полное осаждение кремниевой кислоты. |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
Химический(alQrir) анализ проб, отобранных из участков, закреп |
|||||||||||||||
ленных газовой силикатизацией массивов аллювиальных |
|||||||||||||||||
песков |
|
в районе Мещерской |
научной станции |
М ГУ, |
|||||||||||||
подтвердил |
резкое преобладание |
реакции |
с |
образованием |
|||||||||||||
бикарбоната натрия. При расходе 5 кг углекислого |
газа |
на |
|||||||||||||||
1 |
м |
грунта, |
закрепленного с использованием раствора8 |
сили |
|||||||||||||
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
наблюдалось |
почти |
|||||
ката натрия удельным весом 1,19 г/см3, |
|||||||||||||||||
полное отсутствие карбоната |
натрия |
(табл. |
17, |
опыт |
|
). |
pH |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица |
17 |
||
|
|
|
|
Результаты химического анализа водных вытяжек из |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
закрепленного методом газовой силикатизации песка с |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
использованием жидкого стекла удельным весом 1,19 г/см3 |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
(опыты 3, 5, |
7, 8) и 1,10 |
г/см3 (опыт |
13) |
Отношение |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Содержание, % |
|||||||
|
|
|
|
Место взятия образцов |
|
|
N a.COa |
Nal-ІСОз |
NaHCOa |
||||||||
|
|
|
|
|
. |
NaC03 |
|||||||||||
Опыт 5 (средняя п р о б а )............................ |
..... |
0,142 |
0,427 |
|
3,33 |
|
|||||||||||
Опыт 7 (средняя |
п р о б а )...................................... |
|
|
0,203 |
0,789 |
|
3,89 |
|
|||||||||
Опыт 8 |
(средняя |
п р о ба )...................................... |
|
|
0,0714 |
0,439 |
|
6,15 |
|
||||||||
Опыт 5, |
в верхней части закрепленного |
0,382 |
1,041 |
|
2,75 |
|
|||||||||||
|
массива у инъектора............................................ |
|
|
|
|
||||||||||||
Там же, в 20 см от инъектора...................... |
|
0,192 |
0,645 |
|
3,38 |
|
|||||||||||
Опыт 5, в центральной части закреплен |
0,388 |
1,067 |
|
2,75 |
|
||||||||||||
|
ного массива |
у |
инъектора ............................ |
|
|
|
|
||||||||||
Опыт 5, в 20 см от инъектора...................... |
|
0,192 |
0,649 |
|
3,38 |
|
|||||||||||
Опыт 3, в 30 см от инъектора...................... |
. . |
0,136 |
0,385 |
|
2,83 |
|
|||||||||||
Опыт 3, |
в 35—40 |
см от инъектора . |
0,119 |
0,349 |
|
2,94 |
|
||||||||||
Опыт |
13, на |
глубине 120— 140 |
см в |
0,164 |
0,712 |
|
4,34 |
|
|||||||||
|
2— 10 см от инъектора ...................................... |
|
см в |
|
|
||||||||||||
Опыт |
13, на |
глубине 120— 140 |
0,176 |
0,753 |
|
4,31 |
|
||||||||||
|
2— 10 см от инъектора ...................................... |
|
см в |
|
|
||||||||||||
Опыт |
13, на |
глубине 120— 140 |
0,156 |
0,533 |
|
3,42 |
|
||||||||||
|
20—30 см от инъектора _ ................................. |
грунта, |
был |
|
|||||||||||||
суспензий закрепленного |
как |
правило, |
меньше |
||||||||||||||
10,5, |
колеблясь в |
пределах |
9,85— 10,20. |
Меньший |
расход |
||||||||||||
углекислого |
газа |
определял |
меньшую |
степень3 карбонизации |
|||||||||||||
и бикарбонизации грунта. Закрепление |
1 |
м песчаного грунта |
|||||||||||||||
•силикатом натрия |
удельным |
весом 1,19 |
г/см |
при расходе |
|||||||||||||
С 0 |
2 |
в количестве 3 кг полностью отверждает раствор стекла. |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Однако в закрепленном грунте фиксируется остаточная гид роокись натрия (табл. 18). В связи с этим pH среды не опу-
59
1
1
о
ео
о
1
о
со
о
со
1
о
см
о
см о1
о
I
о
|
СО |
1 |
00 |
1 |
О |
fX- |
О |
СО |
|
СО |
|
О |
|
<u |
О |
N- |
xf |
N |
xf |
СО |
СО |
о |
о |
о |
о |
|
1 |
N - |
|
|
X |
О |
|
& |
СО |
о |
|
с о |
|||
|
N - S |
XN .
со
<м |
00 |
о |
см |
|
xf |
||||
ю |
со |
<м |
||
xf |
О |
о |
г-- |
|
О |
||||
СМ |
ь . |
со |
||
Н |
СО |
|||
00 |
||||
|
со |
X |
CS |
|
|
|
см |
to
R
О
|
_ |
|
О |
О |
|
|
СО |
|
CN |
|
|
|
ю |
|
ОС |
||
|
’"1 |
|
—^ |
xf |
|
|
|
|
|
||
|
о |
|
|
|
|
|
N - |
|
со |
xf |
|
|
|
N - |
—1 |
||
|
СО |
|
|
о со |
|
|
о |
|
о |
о |
|
|
N. |
|
О |
xf |
|
|
СО |
|
|
||
|
со |
|
о |
со |
|
|
|
|
о |
СО |
|
|
о |
|
N- |
|
|
|
со |
|
|
|
|
|
ю |
|
|
|
|
со |
|
о |
|
|
|
|
о |
|
|
|
|
хг |
см |
|
ю |
——, |
о |
00 |
ю |
ж |
с о |
CO |
|
|
|||||
о |
со |
іо |
N-" |
CsT |
Ю |
ь - |
ю |
оо |
in |
Ю |
|
со |
xf |
- |
со |
N - |
CO |
—■ |
см |
— |
|||
с о |
со |
|
со |
n T |
|
см |
о |
СП |
с о |
(П |
|
со |
см |
Xf |
|
CO |
|
о |
со |
ю |
с о |
CO |
Ю |
xf |
|
см |
|
CO |
|
xf |
xf |
00 |
oo |
||
со |
ю |
N |
xf |
N - |
|
xf |
со |
ю |
(М |
xf |
CO |
|
|
|
co |
N - |
с о
с о
оо
N -
о
со
см
о
0 0
со
со
о
xf Xf
N - CO
-CO
CO xf xf OO
CO CO
N . N CM CO
xf N -
|
|
|
о |
|
|
|
|
|
|
I |
о |
со |
со |
со |
|
|
00 |
1 |
|
Ю |
ю |
|
|
|
со |
||||
1 |
о |
о |
|
о |
|
|
о |
1 |
|
|
|
|
”* |
|
|
|
|
|
|
CM |
о |
со |
|
со |
|
|
о |
со |
|
CM |
to |
ю |
|
ю |
|
|
N |
Xf |
|
о |
о |
|
о |
|
о |
|
|
о |
о |
""■' |
|
|
“■ |
|
|
|
|
|
— |
со |
о |
|
о |
|
о |
|
|
о |
|
CO |
xf |
ю |
|
Xf |
|
|
со |
оо |
|
о |
о |
|
о |
о |
1 |
о |
|
|
о |
|
— ’ |
со |
|
|
|
|
|
|
|
<M |
о |
|
со |
|
|
СО |
со |
||
Xf |
со |
|
|
|
О0 |
оо |
|||
о |
о |
|
о |
о |
|
|
|
о |
о |
|
— 1 |
|
— 1 |
|
|
|
— |
|
|
Ю |
ю |
о |
|
см |
|
|
о |
о |
|
о |
|
см |
|
|
ю |
со |
|||
to |
1 |
|
1 т |
|
1 |
|
т |
|
|
1 |
1 |
|
|
1 |
1 |
||||
1 |
|
I |
|
1 |
|
|
|||
о |
о |
ю |
|
ю |
|
|
ю |
ю |
|
Ю |
N- |
со |
|
— |
|
|
Xf |
со |
|
|
|
|
|
|
— |
|
|
—1 |
—4 |
60
■ скается ниже 10,2. |
Максимальная |
щелочность pH |
10,86— |
|
10,89 |
зафиксирована |
в участках наибольших концентраций |
||
NaOH |
(4,27—4,67 мг-экв на 100 г |
закрепленного |
грунта). |
В этих точках наблюдался наибольший выход водно-раство
римой |
кремнекислоты |
(0,674—0,638%). При |
значениях |
||
р Н < 10,22 водно-растворимая S i0 |
2 |
отсутствует. |
сетке геля |
||
Солевой состав защемленной в структурной |
|||||
жидкой |
фазы оказывает |
существенное влияние на стабиль |
ность геля кремниевой кислоты. Известно, что кремнезем на чинает интенсивно деполимеризоваться при достижении зна чений pH выше 10,5— 11,0. Наличие щелочного карбоната с высоким значением pH (11,6) в растворах обусловливает большую подвижность кремниевой кислоты при воздействии воды, а вследствие этого некоторую потерю прочности при обводнении закрепленного массива. Переход гидроокиси нат рия в кислую углекислую соль натрия, бикарбонат натрия, pH раствора которого 8,31, определяет стабильность геля кремниевой кислоты в водной среде.
Подвижность кремниевой кислоты в закрепленном грунте имеет важное практическое значение, так как она определяет долговечность эффекта закрепления. В связи с этим были проведены лабораторные исследования по подвижности ком понентов, входящих в состав геля на четырех разновидностях песков:
21) |
мелкозернистый бескарбонатный |
кварцевый |
|
песок |
||
(alQiv) с /Сф = 3,52 м/сут; |
бескарбонатный |
|
|
Кф — |
||
) |
тонкомелкозернистый |
полимикто- |
||||
вый, |
преимущественно кварцевый песок |
(fglQndm) |
с |
|
||
=5,06 м/сут; |
бескарбонатиый |
кварцевый |
||||
3) |
тонкомелкозерннстый |
|||||
песок |
(fglQndm) с /Сф =11,73 м/сут; |
|
полнминераль- |
|||
4) |
тонкомелкозернистый |
карбонатный |
ный, преимущественно кварцевый песок (fglQnm) с Лф = = 5,97 м/сут.
Опыты проводились с учетом следующих реально возмож ных условий обводнения закрепленного массива:
1. Сильного обводнения периферийных участков закреп ленного массива при быстром притоке и оттоке фильтрую щихся грунтовых вод.
2 . Постепенного проникновения воды во внутренние зоны закрепленного массива (при замедленной фильтрации грунто
вых вод в укрепленном массиве). |
C 0 |
|
и S i0 |
|
для первого |
Выщелачивание ИагНСОз, Na |
3 |
2 |
|||
2 |
|
|
|
случая устанавливалось количественным определением их в воде, в которой был помещен образец закрепленного грунта. Образец грунта заливался определенным объемом воды. Ежедневно вода сливалась, а образец заливался новой пор цией воды. В слитой воде производился количественный учет
61
искомых компонентов. При имитации второго случая обра зец помещался в стакан с дистиллированной водой (250 мл). Через определенные промежутки времени из стакана отби
рались пробы воды на анализ. Вместо |
отобранной пробы |
(25 мл воды) каждый раз добавлялась |
новая, равная по |
объему предыдущей. Полная смена воды в этом случае не
производилась. |
|
|
|
|
5 и |
|
, дают представле |
Результаты, приведенные на рис. |
6 |
||||||
ние о подвижности |
S i0 2, Na20 |
|
и |
легкорастворимых солей |
|||
натрия (NaI-ІСОз и |
ИагСОз). |
При |
постепенной, замедленной |
||||
|
|
С |
г |
на. |
ЮОі |
|
|
грунт а
аРис. 5. Изменение подвижное- |
Рис. 6. Изменение подвижности |
||||||||||||||||
ти Na20 |
и |
S i0 2 |
во |
времениК,), —: |
Na20 |
и S i0 2 во времени: |
а |
— |
|||||||||
— песок |
тонкоб -, |
мелкозернис |
бпесок мелкозернистый, бескар- |
||||||||||||||
тый, |
карбонатный |
|
с |
бонатиый |
|
с /Сф=3,52 |
|
м/сут, |
|||||||||
= 5,97 м/сут; |
|
— песок1тонко-, |
|
— песок тонко-, мелкозернис |
|||||||||||||
мелкозернистый |
|
бескарбонат |
тый1 |
бескарбонатный |
с |
|
/<ф = |
||||||||||
ный |
с |
= 5,06 |
м/сут; |
— при |
|
— при |
= 11,73 м/сут; |
|
воды; |
||||||||
постепенной подаче |
новых пор |
2 |
полной замене |
|
|||||||||||||
ций |
воды; |
2 |
— при |
полной за |
|
— при |
постепенной |
подаче |
|||||||||
смене |
|
мене воды |
|
|
|
новых |
порций |
воды |
|
|
|||||||
воды |
|
в |
бескарбонатных |
грунтах |
с |
/Сф = 5,06 |
м/сут и |
||||||||||
ниже |
концентрация |
Na20 достигает |
максимума |
на |
|
третьи |
сутки. Со временем концентрация карбонатов и бикарбонатов натрия убывает и тем медленнее, чем меньше коэффициент фильтрации закрепленного грунта. Максимальному содержа нию Ыа20 в воде соответствует наибольшее количество под вижной водно-растворимой кремниевой кислоты. Из закреп ленных образцов песков с исходным /Сф, равным 5,97 и
62