Файл: Воронкевич, С. Д. Газовая силикатизация песчаных пород.pdf

ные повышения ее содержания до 0,481—0,674%. Значения pH в этих участках превышают 10,80, а концентрация гидро­ окиси натрия достигает 3,69—4,67 мг-экв на 100 г грунта. Од­ нако подобные явления составляют исключения. В грунте, закрепленном раствором силиката натрия удельным весом 1,30 г/см3, содержание водно-растворимой кремниевой кисло­

кремниевой кислоты в закрепленных грунтах, как правило, превышает 90%, достигая 95—96% (табл. 33). Как исключение в единичных случаях на периферийных участках наблюдалась неполная полимеризация (52,9—66,15%), что связано с неполной карбонизацией и бикарбонизацией этих участков. Незначительное снижение степени полимеризации (до 85,9—89,7%), имеющее место в приинъекторной части по сравнению с центральной и периферийной частями (91,32—93,9%), вероятно, обусловлено подтоком незначитель­ ных количеств кремниевой кислоты в форме силикатов натрия с растворами легкорастворимых солей при снятии газового давления.

Образование полимера определяет прочность и долговеч­ ность закрепления, так как водно-растворимая кремниевая кислота легко удаляется из закрепленного массива. В одно­ родном слое грунта прочность закрепления зависит от кон­ центрации кремниевой кислоты. Однако известная неодно-

102

103

родность в составе и сложении аллювиальных отложений проявляется в том, что при одинаковом содержании S i0 2 свойства закрепленных грунтов могут быть заметно различ­ ными.

Влияние литологических особенностей на іфизико-механн- ческие свойства грунтов после закрепления газовой силика­ тизацией отчетливо проявляются при определении сопротив­ ления сдвигу на приборе полевой лаборатории Литвинова.

Определения производились на образцах закрепленных грунтов, отобранных по горизонтальной плоскости без нару­ шения сложения.

При близком содержании суммарной и водно-растворимой кремниевой кислоты, почти однозначной степени ее полимери­ зации значения С, <тр и т в гор. Ві на расстоянии 2— 10 см от инъектора в два раза меньше, чем в гор. В2.

Пески гор. Ві отличаются тем, что у них в составе по­ верхностных пленок содержится определенное количество ор­ ганических веществ (0,552% гумуса), которые определяют рыхлость органических и органо-минеральных пленок и сла­ бую их связь с поверхностью зерен. Такие пленки экраниру­ ют поверхность зерен, ослабляют их взаимодействие с цемен­ том и обусловливают относительно низкую прочность за­ крепления. Кроме того, имеет место растворение гумусовых веществ в щелочном растворе силиката натрия, что ослабля­ ет структуру полимера.

В пределах одного генетического горизонта, например гор. В2, сцепление, сопротивление на разрыв и прочность на сдвиг зависят от содержания кремниевой кислоты. Значения их выше при более высоком содержании кремниевой кислоты. Участки со средним содержанием кремниевой кислоты

являющемся нижней частью иллювиального горизонта, крем­

няется почти полным отсутствием органического вещества в гор. В3 (табл. 36). В пределах гор. Вз максималь­ ные значения сопротивления сдвигу, сцепления и со­

104

В грунтах, закрепленных более концентрированными раст­ ворами силиката натрия удельным весом 1,30 г/см3, влияние состава и сложения грунтов на сопротивление сдвигающему усилию проявляется менее отчетливо. Однако и в этом слу­ чае заметно влияние состава отдельных горизонтов на физи­ ко-механические свойства грунтов после закрепления (см.

табл. 33).

В гор. Ві содержание кремниевой кислоты после закрепле­ ния составляет 2,700—-3,399%. Прочность на сдвиг изменяет­ ся от 4,9 до 6,7 кг/см2. Аналогичная прочность на сдвиг. (4,4—7,5 кг/см2) наблюдается в гор. Вг при заметно мень­ шем содержании кремниевой кислоты (2,172—2,764%). Проч­

т. е. свидетельствует в целом о долговечности эффекта закреп­ ления при использовании способа газовой силикатизации.

Тем не менее априорно можно предположить, что харак­ тер распределения кремнекислоты, условия ее полимериза­ ции и дальнейшего существования во многом определяются особенностями сложения закрепляемых пород. В связи с этим были проведены наблюдения по изменению геохимической об­ становки в закрепленных грунтах в течение двух-трехлетнего периода. Исследования показали (табл. 34), что за 2-летний период в закрепленных грунтах резко снизилось содержание карбоната и бикарбоната натрия.

Это обусловлено, с одной стороны, вымыванием натрие­ вых солей инфильтрующимися водами и, с другой стороны, в большей степени диффузионным перемещением под влиянием разности концентраций на различных участках закрепленных грунтов, а также между закрепленными грунтами и окру­ жающими их незакрепленными.

Закрепленный массив грунта по отношению .к окружаю­ щему незакрепленному можно рассматривать как засоленный бикарбонатами и карбонатами натрия. Значительно меньшая водопроницаемость закрепленных массивов по сравнению с окружающим грунтом обусловливает быструю смену воды при инфильтрации осадков и талых вод вокруг закрепленно­ го грунта и поддержание разности концентрации в гранич­ ном слое закрепленный — незакрепленный грунт. В резуль­ тате этого происходит интенсивное выщелачивание солей из закрепленного массива.

Усиленное иніфильтрационное и диффузионное выщела­ чивание ЫагСОз и ЫаНСОз из закрепленных грунтов обус­ ловлено отчасти нарушением естественного сложения песков, разрушением местных водоупоров и ожелезненных прослоек

105