Патент на изобретение №2310711

(54) СПОСОБ СОЗДАНИЯ ПРОТИВОФИЛЬТРАЦИОННЫХ ЗАВЕС

(57) Реферат:

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к способам создания противофильтрационных завес в гидротехнических сооружениях, и может быть использовано в горной промышленности, преимущественно при разработке россыпных месторождений полезных ископаемых, а также в гидротехническом строительстве. Способ создания противофильтрационных завес включает возведение водоподпорной земляной плотины и обработку мокрого откоса плотины водорастворимым порошковым полимером. Перед нанесением полимера на откосе размещают слой геотекстильного материала, а после нанесения полимера склон орошают водой и покрывают слоем грунта, обработанного водорастворимым порошковым полимером с расходом 0,5…2,0 кг/м³. Затем склон обрабатывают попеременно водными растворами натрийкарбоксилметилцеллюлозы (Na-КМЦ) и хлорного железа (FeCl₃) при их концентрации 0,5…2,0% с расходом 5…10 л/м². В качестве геотекстильного материала используют иглопробивной нетканый материал из синтетических волокон объемной плотностью 100…150 кг/м³. Повышается эффективность гидроизоляции противофильтрационных завес. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к гидротехнике, а именно к способам создания противофильтрационных завес в гидротехнических сооружениях, и может быть использовано в горной промышленности, преимущественно при разработке россыпных месторождений полезных ископаемых, а также в гидротехническом строительстве.

Известен способ создания противофильтрационных завес посредством обработки грунта мокрого откоса плотины водорастворимыми порошковыми полимерами с использованием зарядов взрывчатого вещества (см. а.с. №908994, А.В. Рашкин и др. 28.02.1982. Бюл. №8).

Недостатком этого способа является низкая эффективность, не обеспечивающая необходимой толщины противофильтрационной завесы, сложность технологии, связанная с созданием шланговых зарядов взрывчатого вещества, и их размещением над слоем полимера.

Наиболее близким к предлагаемому способу является способ создания противофильтрационных завес посредством химического кольматажа путем обработки грунта на поверхности мокрого откоса водоподпорной земляной плотины порошковым реагентом натрийкарбоксилметилцеллюлозой (Na-КМЦ) или смесью водных растворов натрийкарбоксилметилцеллюлозы (Na-КМЦ) и хлорного железа (FeCl₃) при соотношении 1:1 и концентрации 1…2% (см. Рашкин А.В., Костромин М.В., Стафеев П.Ф. Противофильтрационная защита земляных плотин при разработке россыпей. – Горный журнал, 1976, №10. – С.12-14).

Недостатком этого способа является также низкая эффективность гидроизоляции противофильтрационной завесы и сложность технологии, требующая инъекции химических растворов в грунт. При сооружении завес в неоднородных грунтах с высоким коэффициентом фильтрации – более 40…50 м/сут, химические реагенты, а также пленки и агрегаты, образуемые при их смешении, вымываются фильтрационным потоком.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности гидроизоляции противофильтрационных завес.

Результат достигается тем, что в способе создания противофильтрационных завес, включающем возведение водоподпорной земляной плотины и обработку мокрого откоса плотины водорастворимым порошковым полимером, перед нанесением полимера на откосе размещают слой геотекстильного материала, а после нанесения полимера склон орошают водой и покрывают слоем грунта, обработанного водорастворимым порошковым полимером с расходом 0,5…2,0 кг/м, затем обрабатывают склон попеременно водными растворами натрийкарбоксилметилцеллюлозы и хлорного железа при их концентрации 0,5…2,0% с расходом 5…10 л/м².

Результат достигается также тем, что в качестве геотекстильного материала используют иглопробивной нетканый материал из синтетических волокон объемной плотностью 100…150 кг/м³.

На чертеже изображена схема способа создания противофильтрационной завесы, где 1 – водоподпорная земляная плотина; 2 – подстилающий слой геотекстильного фильтровального нетканого материала из синтетических волокон; 3 – слой водорастворимого порошкового полимера; 4 – мокрый откос водоподпорной земляной плотины; 5 – слой грунта, обработанный водорастворимым порошковым полимером и водными растворами (Na-КМЦ) и (FeCl₃); 6 – вода; 7 – слой водонепроницаемых пород.

Предлагаемый способ создания противофильтрационных завес осуществляется следующим образом (чертеж): на водонепроницаемых породах 7 с помощью бульдозера сооружают водоподпорную земляную плотину 1, на мокрый откос 4 которой настилают слой геотекстильного фильтровального нетканого материала 2, изготовленного из синтетических волокон объемной плотностью 100…150 кг/м³, имеющего высокую прочность, однородную мелкопористую структуру из синтетических волокон и размеры пор от 50 до 75 мкм. На поверхность слоя геотекстильного материала 2 наносят слой водорастворимого порошкового полимера 3, например, натрийкарбоксилметилцеллюлозы (Na-КМЦ) исходя из расчета 0,1…0,5 кг/м³, который с помощью бульдозера засыпают слоем грунта 5 толщиной 0,2…0,3 м, предварительно обработанного водорастворимым порошковым полимером. При этом расход водорастворимого порошкового полимера устанавливают в зависимости от его эффективности и водопроницаемости грунта. Например, при использовании Na-КМЦ расход составляет 0,4…2,5 кг/м³. При этом коэффициент фильтрации резко снижается, а эффект кольматации возрастает в 3…5 раз.

Для создания противофильтрационной завесы увеличенной толщины и повышения эффекта гидроизоляции перед заполнением водоема водой 6 уложенный слой грунта 5 попеременно обрабатывают с помощью поливомоечной машины сначала водным раствором Na-КМЦ с расходом 5…10 л/м, а затем водным раствором PeCl₃ с тем же расходом с повторением указанных операций в два…три цикла. Водные растворы готовят одинаковой концентрации 0,5…2,0% в специальных баках.

При взаимодействии Na-КМЦ с молекулами воды полимер набухает в грунте, образуя макромолекулы, а также нерастворимые в воде пленки и агрегаты, закрывающие поры геотекстильного фильтровального нетканого материала. Поэтому на поверхности мокрого откоса 4 водоподпорной земляной плотины 1 образуется высокоэффективная, не склонная к вымыванию высококонцентрированная тиксотропная система, содержащая значительное число гелевых частиц и способная противодействовать гидростатическому давлению фильтрующей воды.

Предлагаемое изобретение позволяет повысить эффективность гидроизоляции на грунтах с коэффициентом фильтрации более 40…50 м/сут за счет создания противофильтрационных завес увеличенной толщины с низкой водопроницаемостью, устойчивых к напорной фильтрации, путем обеспечения эффективного переноса химических реагентов, их агрегатов на значительную глубину, а также путем изменения структуры скелета грунта и перераспределения связей с образованием адсорбционных центров в виде катионов Fe³⁺, Fe²⁺ и Fe-КМЦ, исключающих дорогостоящие работы по возведению завес на основе взрывной кольматации.

Формула изобретения

1. Способ создания противофильтрационных завес, включающий возведение водоподпорной земляной плотины и обработку мокрого откоса плотины водорастворимым порошковым полимером, отличающийся тем, что перед нанесением полимера на откосе размещают слой геотекстильного материала, а после нанесения полимера склон орошают водой и покрывают слоем грунта, обработанного водорастворимым порошковым полимером с расходом 0,5-2,0 кг/м³, затем обрабатывают склон попеременно водными растворами натрийкарбоксилметилцеллюлозы и хлорного железа при их концентрации 0,5-2,0% с расходом 5-10 л/м².

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве геотекстильного материала используют иглопробивной нетканый материал из синтетических волокон объемной плотностью 100-150 кг/м³.

РИСУНКИ