Электрический способ закрепления грунтов

Электрический способ укрепления грунтов на стройке

Укрепление грунтов – важная и ответственная задача, которую необходимо решать перед строительством или ремонтом существующих оснований. Необходимость в проведении процедур по усилению почвы определяют специализированные проектные организации. Для этого они проводят тщательное исследование застраиваемой территории.

Все методы закрепления предотвращают развитие ветровой, водной и механической эрозии грунта. А это влияет на увеличение устойчивости, прочности фундамента, безопасность и длительность эксплуатации возводимых зданий.

Среди множества разных способов сегодня мы рассмотрим электрическую технологию, в основе которой лежит явление электроосмоса.

В 1807 году Ф.Ф. Рейсс впервые открыл явление электроосмоса. Его исследовательские работы были уничтожены пожаром в 1812 году – с этим и связана малая распространенность его трудов среди широкой научной общественности. Даже В. Оствальд в своих книгах по истории физической химии не упомянул его имя.

Но, все это не помешало Рейссу дать толчок для применения электроосмоса в сфере геологических исследований, медицины и техники. К тому же в 1809 г. он опубликовал свою работу в «Записках Московского общества испытателей природы». Там ученый подробно описал сущность своих опытов, которые привели его к открытию нового явления, ранее неизвестное никому. Нельзя не признать, что работа Ф.Ф. Рейсса – одно из весомых достижений Московского университета, работе в котором ученый посвятил 30 лет жизни.

Все работы контролируются и регулируются сводом санитарных правил СП 45.113330.2017. В соответствии с документом рабочий процесс выглядит следующим образом:

проведение опытно-производственных исследований для определения объема работ и методов ее выполнения;

непосредственное исполнение работы;

оценка качества и контрольное измерение.

Заниматься изысканиями, контролем и составлением документации имеют право только организации с соответствующими разрешительными сертификатами. Последние подтверждают квалификацию специалистов на проведение такого вида работ.

Электрическое усиление грунта подразумевает воздействие на грунт постоянного тока. Чаще всего эту технологию используют для укрепления глинистых почв. Ведь такие грунты не пропускают цементные растворы, не образуют поры, отфильтровывают соли и обладают слишком высокой теплоемкостью для термического закрепления. К тому же глина накапливает влагу, трансформируясь в текучее состояние.

В результате электроосмоса почва обезвоживается – это явление электродренажа. Дальнейшее влияние постоянного тока приводит к электрозакреплению.

В грунт поступает не только ток, в него еще вводят электролиты. Так вода перемещается к отрицательному электроду ( явление электроосмоса). А параллельно коллоидальные взвешенные грунтовые частицы отправляются к положительному электроду (электрофорез). Все это происходит под воздействием тока.

Для обезвоживания почвы устанавливают электроды на расстоянии 0,6-1,5 м друг от друга. Роль положительных электродов выполняют стальные стержни, диаметр которых равен 150 мм, а отрицательные электроды представлены трубами с диаметром 100 мм и отверстиями в 3 мм.

Рабочий процесс по электрозакреплению состоит из следующих пунктов:

1. погружение электродов;

2. установка электросети и электрического оборудования;

3. пропускание электротока;

4. извлечение электродов;

5. демонтаж оборудования.

Электроды в почву погружают с помощью пневматических молотков или механических копров. Если их нужно установить на небольшую глубину (1,5-2 м), то можно ограничиться кувалдой. Главное условие их установки – полное соприкосновение стенок электродов с почвой.

Электрическое оборудование (двигатель-генератор и распределительный щит) устанавливают по сопроводительным нормативным документам.

Электроток подают посредством реостата при сниженном напряжении, которое плавно растет до необходимого значения. Оно примерно равно 40-60 В.

Электрические цепи устанавливают следующим образом. Магистральный провод прокладывают вдоль положительных и отрицательных электродов по земле или подвешивают на деревянных столбиках. Магистральные провода и электроды скрепляют монтажными проводами. Правильность соединения проверяют электроизмерительным прибором.

Дальше под действием тока вода поступает к положительному электроду, откуда удаляется самотеком или насосной станцией. Если задействован насос, то жидкость откачиваются через каждые 3-4 часа по мере ее накопления.

По завершении работ электроды извлекают из почвы домкратом. Пробуренные скважины после этого тампонируют цементным раствором или глиной и плотно утрамбовывают. Демонтаж техники также проводят в соответствии с их сопроводительной нормативной документацией.

Источник

Основания и фундаменты транспортных сооружений: Электронный учебник , страница 75

9. 3. 2 Электрические методы закрепления грунтов

Электрические способы технической мелиорации грунтов основаны на особенностях электрических свойств твёрдой и жидкой фазы грунта. В грунтах, представляющих собой систему «вода — минеральные частицы грунта», вода несёт положительный заряд, а частицы твёрдого вещества — отрицательный. На граничных поверхностях компонентов сосредотачиваются одинаковые заряды противоположного знака. Они группируются в два слоя ионов, образующих вокруг частицы грунта нейтральную оболочку. Таким образом, вся система «вода — твердое вещество» оказывается электрически нейтральной. Полярность твёрдой и жидкой фаз проявляется лишь тогда, когда на эту систему накладывается электрическое поле, возникающее между двумя электродами, подключенными к источнику постоянного тока. В результате подвижная поровая вода, как носитель положительных зарядов движется по направлению к отрицательному электроду (катоду). Кроме того, в глинистых грунтах под воздействием постоянного электрического тока часть связанной воды переходит в свободную, что увеличивает эффективное сечение пор. В результате глины и суглинки легко отдают воду, а их водопроницаемость увеличивается в 10-100 раз. Одновременно, электрическое поле, создаваемое в водонасыщенных глинистых грунтах, вызывает эмиссию ионов из металла электродов. Эти катионы также могут вступать в соединения, которые приводят к стойкому упрочнению грунтов.

Рис. 9.19 Схема электрохимического закрепления грунтов (стрелками показано направление стабилизации грунта)

1- катод, 2 – анод, 3 — источник постоянного тока, 4 – фильтр, 5 — раствор химического вещества, 6 — вода.

Различают три способа электрического закрепления грун­тов (рис. 9.19):

— закрепление грунтов с помощью эмиссии ионов металла (А1 3 -, F 2 -) из материалов электродов;

— закрепление с помощью растворов электролитов, вводи­мых в грунт через перфорированные трубчатые аноды (например, СаС1₂, FeCl₂, A1C1₃);

— закрепление с помощью затвердевающих водных растворов, вводимых в грунт через аноды или катоды (например, смолы, жидкое стекло).

В общем случае действие постоянного электрического тока на водонасыщенный глинистый грунт вызывает в нём электролиз, электроосмос, обменные реакции, образование и накопление новых химических соединений. При применении этих способов всегда необходимо оценивать влияние используемых средств на химико-минера­логический состав пород. Ионный обмен в грунтах происходит в соответствии с катионообменным рядом: Na — K — , Ca 2- , Mg 2- , Fe 2- , Fe 3- , А1 3- . Каждый из этих катионов может быть вытеснен катионом, стоящим в этом ряду справа от него.

Электроосмос. Физическое явление электроосмотического обезвоживания используется в случае необходимости для осушения или временного закрепления сильносвязных и органических грунтов.

В качестве катодов при электроосмотическом осушении используются перфорированные трубы или иглофильтры, анодом служит простой металлический стержень. Расстояние между электродами принимается обычно равным от 3 до 10 м. Напряжение электрического поля принимается равным от 30 до 100 В на 1м расстояния между электродами. Разность потенциалов между электродами и возникающие под воздействием этой разности силы электрического поля создают условия для перемещения поровой воды от анода к катоду, из которого она откачивается.

Наряду с явлением электроосмоса в глинистых грунтах совершается электрофорез — движение коллоидов и мелких глинистых частиц к положительному полюсу. Кроме того, происходит изменение состава поверхностного слоя глинистых частиц вследствие замещения, входивших в него катионов катионами, поступающими от электродов. При длительном воздействии электрического тока на глинистый грунт протекающие в нём физико-химические процессы приводят к образованию необратимых соединений, которые упрочняют грунт.

Электрохимическое закрепление используют для тех же грунтов, что и электроосмос. Этот способ характеризуется более коренным изменением свойств грунтов. В этом случае в качестве катодов и анодов используются перфорированные трубы или иглофильтры. Через аноды в грунт подается специально подобранный электролит, активизирующий процессы ионного обмена в грунтах. Через грунт пропускают постоянный электрический ток, под воздействием которого резко возрастает процесс водоотдачи, увеличивается скорость фильтрации вводимых электролитов, возрастает интенсивность физико-химических процессов, приводящих к образованию в грунте нерастворимых соединений и необратимых коллоидов. Из катодов производят откачку воды.

Для применения электрохимических методов мелиорации грунтов требуется то же оборудование, что и для электроосмо­тического осушения. В то же время расстояние между электро­дами сокращается. Чтобы достичь более равномерного закрепления грунтов между электродами, направление движения постоянного тока через определенный период времени изменяют на противоположное. Соответственно катоды и аноды меняются местами.

Электросиликатизация заключается в том, что через погруженные в грунт перфорированные аноды заливают последовательно растворы силиката натрия и хлористого кальция, которые под действием постоянного электротока активно перемещаются в направлении катодов. Расстояния между электродами при электросиликатиза­ции принимаются от 0,6 до 1,0 м. При закрепле­нии грунтов жидким стеклом или смолами ионный обмен играет подчиненную роль. Эффективность этого способа зави­сит, прежде всего, от условий перемещения закрепляющих реагентов в грунте. Электросиликатизацией с успехом можно закреплять водонысыщенные глинистые грунты, где использование обычной силикатизации из-за малой проницаемости грунтов не возможно. В то же время для электросиликатизации характерна существенная неравномерность прочностных показателей закреплённых грунтов, так как лучшее закрепление отмечается в анодной зоне.

• АлтГТУ 419
• АлтГУ 113
• АмПГУ 296
• АГТУ 267
• БИТТУ 794
• БГТУ «Военмех» 1191
• БГМУ 172
• БГТУ 603
• БГУ 155
• БГУИР 391
• БелГУТ 4908
• БГЭУ 963
• БНТУ 1070
• БТЭУ ПК 689
• БрГУ 179
• ВНТУ 120
• ВГУЭС 426
• ВлГУ 645
• ВМедА 611
• ВолгГТУ 235
• ВНУ им. Даля 166
• ВЗФЭИ 245
• ВятГСХА 101
• ВятГГУ 139
• ВятГУ 559
• ГГДСК 171
• ГомГМК 501
• ГГМУ 1966
• ГГТУ им. Сухого 4467
• ГГУ им. Скорины 1590
• ГМА им. Макарова 299
• ДГПУ 159
• ДальГАУ 279
• ДВГГУ 134
• ДВГМУ 408
• ДВГТУ 936
• ДВГУПС 305
• ДВФУ 949
• ДонГТУ 498
• ДИТМ МНТУ 109
• ИвГМА 488
• ИГХТУ 131
• ИжГТУ 145
• КемГППК 171
• КемГУ 508
• КГМТУ 270
• КировАТ 147
• КГКСЭП 407
• КГТА им. Дегтярева 174
• КнАГТУ 2910
• КрасГАУ 345
• КрасГМУ 629
• КГПУ им. Астафьева 133
• КГТУ (СФУ) 567
• КГТЭИ (СФУ) 112
• КПК №2 177
• КубГТУ 138
• КубГУ 109
• КузГПА 182
• КузГТУ 789
• МГТУ им. Носова 369
• МГЭУ им. Сахарова 232
• МГЭК 249
• МГПУ 165
• МАИ 144
• МАДИ 151
• МГИУ 1179
• МГОУ 121
• МГСУ 331
• МГУ 273
• МГУКИ 101
• МГУПИ 225
• МГУПС (МИИТ) 637
• МГУТУ 122
• МТУСИ 179
• ХАИ 656
• ТПУ 455
• НИУ МЭИ 640
• НМСУ «Горный» 1701
• ХПИ 1534
• НТУУ «КПИ» 213
• НУК им. Макарова 543
• НВ 1001
• НГАВТ 362
• НГАУ 411
• НГАСУ 817
• НГМУ 665
• НГПУ 214
• НГТУ 4610
• НГУ 1993
• НГУЭУ 499
• НИИ 201
• ОмГТУ 302
• ОмГУПС 230
• СПбПК №4 115
• ПГУПС 2489
• ПГПУ им. Короленко 296
• ПНТУ им. Кондратюка 120
• РАНХиГС 190
• РОАТ МИИТ 608
• РТА 245
• РГГМУ 117
• РГПУ им. Герцена 123
• РГППУ 142
• РГСУ 162
• «МАТИ» — РГТУ 121
• РГУНиГ 260
• РЭУ им. Плеханова 123
• РГАТУ им. Соловьёва 219
• РязГМУ 125
• РГРТУ 666
• СамГТУ 131
• СПбГАСУ 315
• ИНЖЭКОН 328
• СПбГИПСР 136
• СПбГЛТУ им. Кирова 227
• СПбГМТУ 143
• СПбГПМУ 146
• СПбГПУ 1599
• СПбГТИ (ТУ) 293
• СПбГТУРП 236
• СПбГУ 578
• ГУАП 524
• СПбГУНиПТ 291
• СПбГУПТД 438
• СПбГУСЭ 226
• СПбГУТ 194
• СПГУТД 151
• СПбГУЭФ 145
• СПбГЭТУ «ЛЭТИ» 379
• ПИМаш 247
• НИУ ИТМО 531
• СГТУ им. Гагарина 114
• СахГУ 278
• СЗТУ 484
• СибАГС 249
• СибГАУ 462
• СибГИУ 1654
• СибГТУ 946
• СГУПС 1473
• СибГУТИ 2083
• СибУПК 377
• СФУ 2424
• СНАУ 567
• СумГУ 768
• ТРТУ 149
• ТОГУ 551
• ТГЭУ 325
• ТГУ (Томск) 276
• ТГПУ 181
• ТулГУ 553
• УкрГАЖТ 234
• УлГТУ 536
• УИПКПРО 123
• УрГПУ 195
• УГТУ-УПИ 758
• УГНТУ 570
• УГТУ 134
• ХГАЭП 138
• ХГАФК 110
• ХНАГХ 407
• ХНУВД 512
• ХНУ им. Каразина 305
• ХНУРЭ 325
• ХНЭУ 495
• ЦПУ 157
• ЧитГУ 220
• ЮУрГУ 309

Полный список ВУЗов

Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).

Источник