2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение.........................................................................4
1. Анализ изученности вопроса и задачи исследований..................................7
1.1 Техногенные грунты и факторы определяющие их прочность, деформируемость и водопроницаемость................................................................7
1.2 Существующие методы определения физико-механических свойств крупнообломочных
грунтов и каменной наброски.......................................... *..........9
1.3 Существующие методы определения физико-механических свойств связных грунтов.........................................................................16
1.4 Оценка пригодности существующих методов для определения физико-механических свойств техногенных грунтов.....................................................19
1.5 Задачи исследований............................................................24
2. Методические основы статистических моделей для расчета физико-механических свойств техногенных массивов....................................................25
2.1 Выбор статистической модели для расчета максимальной пористости и сдвиговых характеристик техногенных массивов на основе данных об их г ранулометрическом составе, форме и прочности обломков.............................................25
2.2 Выбор статистической модели для расчета деформационных характерист ик техногенных массивов............................................................29
2.3 Выбор статистических моделей для расчета коэффициента фильтрации техногенных
фунтов..........................................................................31
Выводы гго главе.................................................................34
3. Исследование корреляционной связи физико-механичсских свойств несвязных техногенных грунтов с их гранулометрическим составом и прочностью обломков........................................................................35
3.1 Исследование взаимосвязи начальной (максимальной) пористости несвязных грунтов с их гранулометрическим составом..................................................35
3.2 Исследование взаимосвязи угла внутреннего трения несвязных техногенных грунтов с их пористостью, крупностью и прочностью обломков...................................43
3.3 Исследование взаимосвязи модуля деформации техногенных грунтов с их гранулометрическим составом, пористостью и прочностью обломков..................60
3.4 Исследование взаимосвязи коэффициента Пуассона с гранулометрическим составом, пористостью техногенных грунтов и прочностью, слаг ающих их обломков............73
3
Выводы но главе.............................................................. 74
4. Методика и результаты исследований по разработке алгоритма расчета фильтрационных характеристик техногенных грунтов...............................75
4.1 Методика оценки фильтрационных характеристик крупнообломочных грунтов 75
4.2 Сопоставление экспериментальных методов определения коэффициентов фильтрации отходов обогащения с существующими расчетными формулами........................78
4.3 Методика и результаты экспериментов по определению коэффициента фильтрации связных техногенных грунтов................................................... 83
Выводы но главе................................................................91
5. Выбор технологических схем формировании свойств техногенных грунтов............92
5.1 Выбор технологии подготовки местных фунтовых материалов для отсыпки фильтров.......................................................................92
5.2 Выбор параметров и технологии укладки переходных и защитных слоев для глинистого экрана.........................................................................98
5.3 Выбор параметров и технологии укладки противофильтрационных экранов из местных гсоматериалов при строительстве полигонов для захоронения техногенных
отходов......................................................................102
Заключение...................................................................107
Список литературы
108
пористости техногенных массивов является крайне сложной задачей, особенно для крупнообломочного материала и для зон, расположенных в глубине массива.
Вследствие вышесказанного проблеме определения пористости значительное внимание уделяли как гидротехники Ничипорович Л.А., Рассказов JI.H. и Розанов H.H. [2,3,8], так и горняки Зотссв В.Г., Ершов Н.Г1. [9]. В частности Ничипорович A.A. f2] показал, что для большинства техногенных и природных несвязных грунтов в предельно рыхлом состоянии диапазон изменения пористости в зависимости от окатанности обломков и коэффициента неоднородности грунта (К„) описывается уравнением:
По =а - big K«, (1.4)
где а=0.40...0.54 и Ь-0.09...0.17.
Это уравнение с незначительными вариациями используется и другими
гидротехниками[3,8]. O.A. Пахомов и М.П. Павчич [10], основываясь на испытаниях
1равийно-галечниковых грунтов в предельно рыхлом состоянии предложили следующее уравнение:
no=a ÜOi, (1.5)
где а = 0,41 + 0,45.
Н.П. Ершов [9] на основании опытов с моренными грунтами предложил следующие формулы :
для фунта в предельно рыхлом состоянии
n^M^-^^lgK,, (1.6)
для фунта , уплотненного на вибростолс
nomin=0.40-0.091gKH (1.7)
Общим недостатком уравнений (1.4)—(1.7) является то, что при их выводе использовался, в основном фунт с окатанными частицами, тогда как техногенные фунты в большинстве случаев представлены дробленым (остроугольным) материалом, пористость которого существенно отлична от фавия.
Прочностные и деформационные характеристики естественных фунтов определяются в полевых и лабораторных условиях, но сопоставление результатов испытаний, как правило, не представляется возможным если техногенный материал представлен крупиообломочной массой. В ряде исследований [3,10,11,12,13,14,15] испьггания проводились на смесях из крупнообломочных фунтов.
Для определения показателей сопротивления сдвигу обломочных фунтов в мировой практике применяются два наиболее распространенных метода:
1. Испытание пород в одноплоскостных сдвиговых приборах.
2. Испытание пород в приборах трехосного сжатия (стабилометрах).
Испытания крупнообломочных грунтов проводились на стандартном сдвиговом приборе ГГГ1 - 30 [5] с материалом крупностью d max < 5 мм. Срез образцов осуществлялся при следующих ступенях нормального давления: 0,6; 2,6; 4,6; 6,6 кгс/см2. В последующем в связи с созданием во ВНИИГ нового сдвижного прибора БСП - 620, аналогичные опыты были проведены Лофицким В.Н. и Пахомовым O.A. с материалом крупностью d max = 80 мм [16,17]. Установка представляет собой одноплоскостной сдвиговой прибор смонтированный на базе 500 тонного испытательного пресса, создающего вертикальную нагрузку, сдвиг образца диаметром d = 620 мм и высотой h = 400 мм осуществлялся 100 тонным гидродомкратом, упирающимся в стальную раму коробчатого сечения, зазор между обоймами 3 мм, ступени нормального давления 5; 10; 15 и 20 кгс/см2.
Для определения сопротивления фунта сдвигу в условиях трехосного сжатия применялось уникальное оборудование. Испытывались цилиндрические образцы диаметром 113 см и высотой 250 см. Образец заключался в резиновую оболочку, внутри которой создавался вакуум. При помощи пресса мощностью 100 тонн образец доводился до разрушения. В процессе опытов замерялось: осевое (aj) и боковое (аз) давление; относительные деформации - осевые (со), радиальные (ер), объемные (е0б). Такое оборудование дало возможность определить сопротивление сдвигу крупнообломочных
материалов с крупностью фракций до 20 см при вертикальных осевых давлениях с\ до
2 2 5 кгс/см и боковых аз до 1 кгс/см [2]. Для предотвращения повреждения оболочки ее
выполнили двойной: внутренняя из резины толщиной 3 мм и наружная 6 мм; промежуток
между ними (3-5 см) заполняется песком. Максимальное осевое давление до 100 кгс/см2
создавалось девятью домкратами, шарнирно укрепленными к штампам, между которыми
устанавливался образец. Общая фузоподъемность домкратов превышала 1500 тонн, ход
поршня 75 см. Для создания бокового давления образец вместе со всеми домкратами
помещался в сферический стальной корпус диаметром 4,2 м и объемом 40 м3, заполняемый
водой. Давление создавалось подключением сферической оболочки к одному из пяти
резервуаров. Такой способ давал возможность создавать боковое давление на образец в
2; 5; 10; 17 и 25 кгс/см2.
В работе [И] приведены результаты экспериментальных исследований крупнообломочных фунтов Чарвакской плотины выполненных Петровым Т.Н., Радченко В.Г. и Рейфман J1.C. Испытания проводились на крупномасштабном приборе плоского сдвига конструкции ВНИИ ВОДГЕО с кареткой размером 150x100 см и высотой 40 см. Исследовались смеси фунта плотностью уск= 1,85-г 1,95 т/м3 (п = 31,5*27,8 %).
- Київ+380960830922