Техническая мелиорация грунтов реферат

Обновлено: 05.07.2024

"Мелиорация, рекультивация и охрана земель" – область науки и техники, занимающаяся целенаправленным улучшением (мелиорацией), восстановлением (рекультивацией), охраной земель различного назначения, борьбой с загрязнением, с природными стихиями – наводнениями, подтоплением земель, их размывом, эрозией, оползнями, селями, суховеями – для повышения потребительской стоимости (полезности) земель. Цели исследований – совершенствование методов, способов и технологии, повышение качества и надежности проектирования, строительства и эксплуатации инженерно-мелиоративных и инженерно-экологических систем, обоснование новых приемов мелиорации, рекультивации и охраны земель. Объектами исследований являются: 1) земли сельскохозяйственные, лесного и водного фондов, населенных пунктов, промышленности, транспорта, связи; рекреационного, оздоровительного, историко-культурного, научного, оборонного назначения, находящиеся в различных формах пользования, владения или собственности и рассматриваемые как геосистемы различного ранга фс взаимообусловленным набором всех компонентов природы: почвы, включая антропогенные культуроземы и урбаноземы, грунты, поверхностные и подземные воды, воздушные массы тропосферы и животный мир; 2) природно-техногенные системы, включающие инженерно-мелиоративные, инженерно-экологические системы и мероприятия, повышающие полезность компонентов природы. Данная специальность является составной частью природообустройства – деятельности человека по повышению полезности природы и ее охраны в процессе природопользования. Значение научных и технических проблем данной специальности заключается в повышении уровня жизни и здоровья населения, в обеспечении устойчивого развития страны, в повышении эффективности различных видов природопользования: сельского, лесного, водного хозяйства, промышленности, в сохранении и повышении плодородия почв, охране и воспроизводстве водных ресурсов, растительного и животного мира.

Мелиорация земель — коренное улучшение земель в результате осуществления комплекса мер. Среди различных видов мелиорации наиболее масштабными являются орошение и осушение.

Большую роль играют культуртехнические работы (борьба с кустарниками, кочками и др.), химические мелиорации (известкование и гипсование почв), агролесомелиорации, укрепление сыпучих песков, борьба с водной и ветровой эрозией и др.

Мелиорация земель способствует сохранению и повышению плодородия почвы, росту урожайности, устойчивости земледелия, смягчению воздействия колебаний иогодно-климатических условий на результаты производства. В 1966—1985 гг. площади орошаемых и осушенных земель в стране расширились примерно вдвое. Масштабы мелиорации возрастают, но главное внимание на нынешнем этапе уделяется повышению ее эффективности.

В последние годы в сфере мелиорации преобладало орошение и осушение. Другим видам мелиорации уделялось недостаточно внимания. Между тем в отличие от орошения и осушения другие, неводные виды мелиорации менее ресурсоемки и часто предпочтительнее в экологическом отношении; в предстоящие годы им будет уделено особое внимание. Большое значение придается также повышению экономической и экологической эффективности водной мелиорации: упор делается не на ввод новых орошаемых и осушенных земель, но прежде всего на реконструкцию введенных ранее систем, на повышение культуры земледелия на мелиорированных землях.

Важнейшую роль в повышении эффективности мелиорации земель играет рациональное использование воды.

Под мелиорацией понимается система технических мероприятий, направленных на коренное улучшение неблагоприятных природных условий используемых земель.

Различают три основные задачи мелиорации:

· улучшение земель, находящихся в неблагоприятных условиях водного режима, выражающихся либо в избытке влаги, либо в ее недостатке по сравнению с тем количеством, которое считается необходимым для эффективного хозяйственного использования территории;

· улучшение земель, обладающих неблагоприятными физическими и химическими свойствами почв (тяжелых глинистых и иловатых почв, засоленных, с повышенной кислотностью и пр.);

· улучшение земель, подверженных вредному механическому воздействию, т. е. водной и ветровой эрозии, выражающейся в образовании оврагов, оползней, развеивании почвы и пр.

В зависимости от конкретной задачи применяются и различные виды мелиорации.

Мелиорация, направленная на удаление с территории избыточной влаги, носит название осушительной. Она находит применение, кроме сельского хозяйства, в коммунальном, промышленном и дорожном строительстве, торфодобыче, при проведении оздоровительных мероприятий на заболоченных территориях и других видах освоения земель. Мелиорация, направленная на ликвидацию недостатка вод в почвогрунтах сельскохозяйственных полей, носит название орошения.

Мелиорация земель с неблагоприятными физическими свойствами почв направлена на усиление аэрации, увеличение скважности и водопроницаемости почв. Для этого вводятся правильные севообороты, применяется пескование иловатых почв и кpoтовый дренаж, способствующий увеличению воздухо- и водопроницаемости глубоких слоев почв. Мелиорация земель с неблагоприятными химическими свойствами почв заключается в удалении вредных солей путем промывки, уменьшения кислотности почв внесением извести, повышении питательных свойств почв удобрениями и введении правильных севооборотов с повышенным удель-ным весом трав,

Мелиорация земель, подверженных водной и ветровой эрозии, обычно включает мероприятия, направленные на уменьшение количества и скорости стекающих поверхностных вод, увеличение сопротивляемости почв размыву и развеиванию. Эти мероприятия базируются на применении широкого комплекса лесокультурных, агротехнических и гидротехнических средств.

В современных условиях на большинстве территорий, подверженных мелиоративным работам, как правило осуществляется не один из рассмотренных выше видов мелиорации, а несколько, в зависимости от сочетания природных и хозяйственных условий.

Так одновременно с орошением территории на ней создаются лесные полосы, на орошаемых полях вводятся севообороты, применяются удобрения, осуществляются промывки засоленных участков и пр. Все это, особенно при огромных масштабах мелиоративного строительства в нашей стране, делает мелиорацию одним из ведущих антропогенных факторов преобразования природы в целом и гидрологического режима в частности.

Из отмеченных выше различных видов мелиоративных работ очевидно, что многие из них вовсе не относятся к компетенции гидротехники. Среди них, например, лесомелиорации, агромелиорации и др. Поэтому в дальнейшем будут рассмотрены только те мелиоративные работы, которые принято объединять в группу так называемых водных мелиорации, это: орошение, осушение и борьба с водной эрозией

Водные мелиорации издревле волновали души людей. Оросительные каналы строили ещё древние египтяне, догадавшись таким способом повысить плодородие почв. Водные мелиорации (орошение и осушение) - один из основных путей повышения урожайности сельскохозяйственных угодий, занимающих на планете 10% площади суши. Шестая часть этих земель мелиорирована, и с них получают от 40 до 50% всех производимых сельскохозяйственных продуктов. Мелиорация земель является объективной необходимостью в деле преобразования природных комплексов, превращения болот и заболоченных земель в высокопродуктивные сельскохозяйственные угодья, социального и экономического преобразования страны. Как важнейшее звено интенсификации сельскохозяйственного производства мелиорация призвана внести ощутимый вклад в решение Продовольственной программы.

Экологические аспекты неразрывно связаны с хозяйственной стороной проблемы и требуют всестороннего внимания и глубокого осмысления. В России и странах ближнего зарубежья площади, охваченные водными мелиорациями, постоянно увеличиваются. Это ведёт к значительному увеличению потребления водных ресурсов. При проведении водных мелиораций ежегодно расходуется до 200 км2 воды в зависимости от степени увлажнения. Кроме того, в рассматриваемых странах практически нет земель, которые бы не нуждались в тех или иных видах мелиорации для коренного улучшения их плодородия. Освоение новых сельскохозяйственных угодий под орошение часто сдерживается дефицитом водных ресурсов, поскольку этот вид мелиораций характерен в первую очередь для южных районов страны.

Площади орошаемых и осушаемых земель в России и странах ближнего зарубежья. Развивая орошение, необходимо в его основу заложить водосберегающую технологию полива, способствующую резкому увеличению эффективности этого вида мелиорации. Но до сих пор коэффициент полезного действия оросительной сети остаётся невысоким. Так, в оросительных системах Северного Кавказа только в межхозяйственных каналах потери воды составляют 30% от общего объёма её забора. Значительны потери воды на фильтрацию в магистральных земляных каналах оросительных систем Поволжья. Существенным резервом нормированного использования влаги является правильный выбор и рациональное применение различных способов полива сельскохозяйственных угодий. За два последних десятилетия в хозяйствах России до 75% возросли площади полива методом дождевания, что привело к снижению оросительных норм на 25-30%. В последние годы появились более прогрессивные способы полива: капельное и аэрозольное, обеспечивающее до 50% экономии воды. Так, оросительная норма озимой пшеницы при сочетании полива дождеванием с мелкодисперсным увлажнением в среднем за три года была на 30% ниже, чем при использовании только дождевания.

С развитием орошаемых земель увеличивается объем коллекторно-дренажных вод. Они образуются в результате периодических поливов, когда отмечается избыточный сток вод, а также при рассолении почв промывкой. В этих случаях повышается минерализация речных вод и они становятся непригодными для орошения земель. Такие воды, например, в Средней Азии отводят в специальные водоёмы (Арнасайские озёра, Сарыкамышская впадина). В большом объёме дренажные воды сбрасываются в Амударью. За последние 15 лет минерализация воды в Амударье в связи с этим увеличилась в два раза. Так, только с территории Таджикистана в реку и её притоки ежегодно направляют 3 км2 коллекторно-дренажных и сбросных вод с минерализацией 1-4 г/л. в результате вода Амударьи в нижнем течении стала непригодной для питьевого водоснабжения без предварительной очистки, так как минерализация её достигла 2-3 г/л. Для решения этой проблемы необходимо составлять схемы комплексного использования коллекторно-дренажного стока для различных народнохозяйственных целей (обводнение пастбищ, выращивание солеустойчивых и очищающих воду растений, водоснабжение на основе опреснения и т.п.). следует также существенно уменьшить расход воды при промывке засолённых земель, снизить оросительные нормы, повысить эффективность гидромелиорированных систем, организовать деминерализацию коллекторно-дренажных вод с одновременной очисткой их от вредных примесей.

В Нечерноземной зоне России и стран ближнего зарубежья имеются около 40 млн. га сельскохозяйственных переувлажнённых минеральных почв и 86 млн. га торфяных. Эти земли предназначены для проведения осушительных мероприятий. При их осуществлении необходимо учитывать двойственный характер функционирования современных мелиоративных систем, рассчитанных не только на осушение, но и увлажнение. Уменьшение объёмов стока в результате возрастания водопотребления при интенсивном луговодческом использовании осушенных болот (на естественных болотах по сравнению с мелиорируемыми испаряется и используется меньше примерно на 1500 м3/га) компенсируется за счёт строительства водохранилищ и прудов. Такие системы должны обеспечивать своевременное удаление избыточных вод с заболоченных земель и в то же время могут быть водоприёмниками и накопителями вод для увлажнения почв в засушливые периоды года. В связи с интенсификацией сельскохозяйственного производства в настоящее время на первый план выдвигается вопрос защиты вод от загрязнения. Следует иметь в виду, что с дренажными водами, которые сбрасываются в мелиоративные системы, при водоотведении выносятся биогенные вещества, пестициды и другие химические соединения, оказывающие вредное воздействие на природные воды. Как показали гидрохимические исследования, конструкции мелиоративных систем оказывают существенное влияние на качество грунтовых вод, регулирующей, проводящей сети и водоприёмника. Главным вопросом, особенно при крупномасштабной мелиорации, является влияние осушительных мелиораций на водный режим регионов. После создания осушительной системы гидрологический режим существенно трансформируется. Наибольшие изменения отмечаются в речном стоке. В первые годы начальной эксплуатации осушительных систем в бассейне происходит некоторое увеличение годового стока за счёт интенсивного сброса избыточных вод. Впоследствии он может снизиться до своей первоначальной величины (до начала мелиоративных работ). Установлено, что после проведения осушения земель, особенно в первые годы, в речном стоке повышается доля подземного питания. Анализ послемелиоративных изменений стока в летне-осеннюю межень показал, что в этот период водность реки увеличивается. Сток весеннего половодья меняется мало, в основном в сторону его снижения, так как на мелиорируемых землях он формируется под влиянием двух основных факторов, действующих в противоположных направлениях: увеличение ёмкости зоны аэрации, что вызывает большие потери талых вод, и возрастание скорости стекания весенних вод вследствие развитой искусственной гидрографической сети.

В настоящее время высказывается много нареканий в адрес мелиораторов в связи с регулированием и спрямлением малых рек. Следует сказать, что так называемое решительное спрямление проводилось тогда, когда страна не обладала достаточными материальными, денежными и энергетическими ресурсами. Кроме того, необходимо было решать проблему обеспечения населения страны продовольствием. На этом этапе необходимо было путём применения простых, недорогих методов мелиорации быстро ввести в интенсивный сельскохозяйственный оборот осушенные земли. Часто в мелиоративных целях строятся многочисленные водохранилища, пруды. Примером тому может быть Полесская низменность, где в организации водного хозяйства использованы два подхода. Если в Белорусском Полесье для обеспечения развития сельского хозяйства создают в основном водохранилища, то в Украинском - пруды.

В результате крупномасштабной мелиорации, проведённой за последние два десятилетия, Белорусское Полесье превратилось в один из развитых индустриально-аграрных регионов республики. Без сомнения, мелиорация земель сыграла ведущую роль, без неё интенсификация сельского хозяйств в этом регионе была бы просто невозможна. И при этом не произошли те катастрофические последствия, которые пророчили, а именно: обмеление Днепра и Припяти, не изменился климат и не участились засухи. Например, объём стока Днепра у поста Лод-Каменка в 1980 г. был такой же, как и в 1824 г., несмотря на то, что в водосборе до этого поста осушено около 3 млн. га земли. Главным из нерешённых в настоящее время вопросов в науке является установление допустимого объёма мелиорации для каждого конкретного водооборота с учётом рационального использования всех природных ресурсов и интересов всех отраслей народного хозяйства. Но, учитывая стратегию правительства, всё это плавно отходит в раздел "ближайшего будущего".

Техническая мелиорация грунтов — один из важных разделов грунтоведения (и, следовательно, инженерной геологии), задачей которого является теоретическая и экспериментальная разработка различных методов улучшения или коренного изменения свойств грунтов в соответствии с запросами и спецификой различных видов строительства (в том числе автомобильных дорог и аэродромов).

Практическая значимость технической мелиорации грунтов значительно возросла в последние годы, поскольку разрабатываемыми ею методами решается сложная проблема целенаправленного искусственного изменения свойств горных пород и почв в нужном для человека направлении.

Прикрепленные файлы: 1 файл

Геология, техническая мелиорация.docx

Техническая мелиорация грунтов

В настоящее время во многих зарубежных странах находят практическое применение десятки различных методов и приемов, позволяющих успешно улучшать природные свойства грунтов, используя их при строительстве различных инженерных сооружений.

В связи со спецификой строительства и эксплуатационными требованиями различных видов сооружений в настоящее время сложилась дифференциация технической мелиорации грунтов на отдельные ее разделы. Каждый из выделяемых разделов в свою очередь может быть подразделен на отдельные методы укрепления в зависимости от применяемых вяжущих веществ или других реагентов, либо способов воздействия на грунт, преобразующих его свойства.

Для транспортного строительства наибольший практический интерес представляют методы так называемого поверхностного укрепления, которое, как правило, связано с нарушением естественной структуры и сложения грунта, с тщательным измельчением агрегатов грунта и принудительным перемешиванием с вяжущими материалами и другими реагентами. Важная особенность методов поверхностного укрепления грунтов — обязательное максимальное уплотнение готовых смесей при соответствующей оптимальной влажности. Такие методы обычно применяются при сооружении автомобильных дорог, аэродромов и железных дорог.

Повышение прочности и водоустойчивости грунтов

Под укреплением грунтов следует понимать комплекс мероприятий по повышению механической прочности и водоустойчивости грунтов. В связи с указанным укрепление включает в себя ряд последовательных технологических операций (размельчение, перемешивание, дозирование вяжущих, увлажнение, уплотнение), обеспечивающих в результате активного воздействия на грунт добавок вяжущих и других веществ высокую плотность, прочность и длительную устойчивость укрепленного грунта как в сухом, так и водонасыщенном состоянии.

В дорожном и аэродромном строительстве разработаны и применяются на практике разнообразные методы укрепления грунтов, основанные на использовании добавок портландцемента, извести, битумов, дегтей, синтетических высокомолекулярных соединений пли других химических реагентов. Широко используются также комплексные методы укрепления, сочетающие в себе воздействие на грунт добавок вяжущих веществ и других химических реагентов.

Классификация методов поверхностного укрепления грунтов

В задачу технической мелиорации грунтов входит анализ теоретических исследований и обобщение практического опыта применения различных методов поверхностного укрепления грунтов в транспортном строительстве.

При строительстве магистральных автомобильных дорог и крупных аэродромов в отдельных, ограниченных по протяжению и площади местах, помимо методов поверхностного укрепления грунтов могут применяться также и методы глубинного укрепления грунтов.

Методы глубинного укрепления, как правило, основаны на инъектировании маловязких растворов, эмульсий или суспензий через буровые скважины под давлением в несколько атмосфер. В этих случаях используется принципиально иное оборудование, способы организации и производства работ резко отличаются от тех способов, которые применяются при поверхностном укреплении грунтов. Требования к прочности и другим свойствам укрепленных грунтов в массиве при глубинном укреплении также резко отличаются от требований, предъявляемых при поверхностном укреплении. В связи с незначительными объемами работ по укреплению грунтов методами инъектировании при строительстве дорог и аэродромов, эти методы в данной книге не рассматриваются.

Методы укрепления грунтов всегда базировались на использовании геологических знаний и представлений о грунтах как естественноисторических образованиях. Вместе с тем, уже много лет их разработка производится на всестороннем использовании, синтезировании и преломлении под определенным углом знаний, накопленных в области химии, физики, физико-химической механики дисперсных структур и механики дорожных одежд.

Как будет показано ниже, от такого сращивания и взаимопроникновения ряда отраслей науки были получены новые решения, весьма ценные и перспективные для практического использования в дорожном и аэродромном строительстве.

Процессы структурообразования в укрепленных грунтах

При разработке любых методов укрепления грунтов в качестве основной и главной задачи всегда является получение нового строительного материала с заданными структурно- механическими свойствами.

В связи с указанным, огромную роль приобретает целенаправленное регулирование процессов, определяющих формирование структуры материала. По этой причине решающее значение имеет правильное применение научных принципов, разрабатываемых в области физико-химической механики дисперсных структур по технологии новых строительных материалов и по изучению структуры этих материалов.

В становлении и развитии различных методов укрепления грунтов. Применяемых в транспортном строительстве, большую роль сыграли научные представления, развиваемые П. А. Ребиндером и его школой в области физико-химической механики дисперсных структур и материалов. Физико-химическая механика дисперсных структур и материалов, рассматривая механизм и закономерности процессов образования и деформации дисперсных структур различного типа, дает научную основу для решения многих задач, в том числе и в области укрепления грунтов.

Эти принципы находят наиболее эффективное отражение при разработке и практическом применении различных комплексных методов укрепления грунтов цементом и малыми добавками поверхностноактивных преимущественно гидрофобных веществ или других активных реагентов.

При проведении строительных работ довольно часто возникает ситуация, когда природные свойства грунта не соответствуют требованиям к нему. Почва может содержать большое количество органического материала, быть рыхлой, переувлажненной, неводостойкой или непрочной. В таких случаях возникает необходимость провести преобразования грунта с целью придания ему требуемых для ведения строительных работ качеств.

Одним из самых сложных для исполнения строительных проектов, потребовавших действительно виртуозного мастерства, в том числе и при проведении технической мелиорации, считается башня Бурдж Дубай. Ее высота 818 м, а общее количество этажей – 124.

Что такое техническая мелиорация

Техническая мелиорация не имеет ничего общего с классической. Она является одним из направлений инженерной геологии. Эта наука разрабатывает методы улучшения физико-механических свойств, состава и физического состояния грунтов. Чаще всего техническая мелиорация применяется при строительстве различных сооружений. Она позволяет снизить водопроницаемость, увеличить водоустойчивость и прочностные характеристики грунта. Это особенно важно при его использовании в качестве основания для строения. Существуют различные способы проведения технической мелиорации. Их можно разбить на две группы: инженерно-геологические и инженерно-строительные.

Инженерно-геологические методы технической мелиорации

Применение на практике инженерно-геологических методов позволяет добиться улучшения физико-механических свойств грунтов. Если это достигается в результате уплотнения почвы с нарушением ее природного строения, то такие способы называются физическими. Можно выделить две их разновидности.

Поверхностное уплотнение выполняется в результате многократной проходки катков, применения виброустановок или трамбовок. В результате удается увеличить несущую способность грунта. Этот способ применяется при строительстве дамб, плотин, насыпей, гражданских или промышленных сооружений, устройстве аэродромных или дорожных покрытий.

Глубинное уплотнение выполняется с использованием энергии взрывов, грунтовых свай, статических или динамических нагрузок. Такой способ используется для органоминеральных, глинистых или песчаных грунтов.

Возможны и другие варианты, приводящие к уменьшению сжимаемости и повышению прочности почвы в результате увеличения сцепления между ее частицами. Такие методы называются химическими. Различают несколько их разновидностей.

Искусственное замораживание позволяет понизить температуру почвы до −35 °С и укрепить ее за счет замерзания воды. Такая процедура выполняется с помощью пропускания специальных носителей через систему труб, расположенных в скважинах.
Электрохимическое закрепление используется для водонасыщенных глинистых грунтов. Оно выполняется за счет процессов ионного обмена в искусственно насыщенной растворами неорганических веществ и смесью солей почве, происходящих под действием электротока.
Битумизация, глинизация и цементация применяются для снижения водопроницаемости грунтов. Для достижения нужного результата в них через систему скважин нагнетается битум, глинистый раствор или цементная суспензия.

Силикатизация заключается в образовании в почве уплотняющего вязкого геля, формирующегося в результате нагнетания в грунт под давлением специального раствора.
Термическое закрепление увеличивает структурные связи в почве за счет воздействия высоких температур.

Инженерно-строительные методы технической мелиорации

Устройством грунтовых подушек из песка, щебня, гравия или других материалов под подошвой фундамента. Это позволяет увеличить его устойчивость и уменьшить величину осадки.
Армированием грунта с помощью стальных стержней, натуральных или синтетических тканей, пленок, сеток или георешеток. Этот метод увеличивает способность почвы воспринимать растягивающие напряжения, повышает ее несущую способность и прочность.

Устройством шунтового ограждения, при котором шунт забивается в прочный грунт через слой слабого и закрепляется в фундаменте. Это позволяет исключить выпор грунта из-под фундамента.

Перечисленными методами не исчерпывается весь перечень способов получения требуемых свойств грунтов. Некоторые из них могут наносить вред природе, поэтому требуют крайне осторожного применения.

Одним из разделов грунтоведения является техническая мелиорация грунтов. Этот раздел занимается теоретической и экспериментальной разработкой методов искусственного улучшения свойств грунтов в соответствии с запросами различных видов строительства.

Мелиорировать грунты – значит улучшать их неблагоприятные свойства. Улучшение свойств грунтов достигается механическим уплотнением, введением цементирующих и вяжущих веществ, осушением, замораживанием, обжигом и другими способами.

1 - буровой станок; 2 -затвор; 3 - электролиния; 4 - газодувка; 5- воздухопровод; 6 - газопровод; 7 - обожженный массив грунта; 8 - нагревательная скважина; 9 - контрольная скважина; 10 - буровая штанга; 11- уширитель;12 - уширение; 13 - форсунка; 14 - труба-удлинитель; 15 - воздухонесущая труба; 16 - крышка затвора; 17- грузоподъемный механизм; 18 -отсекатель; 19 - контрольные термопары; 20 - регулятор давления; 21 - запальник; 22 - потенциометры; 23 - закрепляемый массив грунта

Как самостоятельная область грунтоведения техническая мелиорация сформировалась в нашей стране в 20-30-е гг. прошлого столетия, в связи с интенсивным развитием дорожного и гидротехнического строительства.

Техническая мелиорация грунтов подразделяется на физико-механическую и физико-химическую.

К физико-механической мелиорации грунтов относят следующие методы:

Механическое уплотнение – выполняемое с помощью катков, трамбовок, виброуплотнения и т.п.

Гравитационное дренирование – используют при уплотнении илов, водонасыщенных грунтов, заторфованных грунтов. Из грунтов извлекается свободная вода с помощью длительных ее откачек насосами или вакуумными установками.

Геостатическое уплотнение (консолидация) – уплотнение водонасыщенных грунтов различными пригрузками и электроосмотическое осушение грунтов.

Армирование грунтов – это геотехнология, основой которой является совмещение грунтов с армирующими элементами (сетки, георешетки, пленки, натуральные и синтетические волокна и ткани, металлические полосы). Армирование позволяет повысить прочность и несущую способность грунтовых масс, а также воспринимать растягивающие напряжения, на которые сами насыпные грунты не работают.

Армирование грунтов широко используется в промышленно-гражданском, транспортном, гидротехническом строительстве. Армирование грунтов и грунтовых масс эффективно при отсыпке насыпей, плотин, дамб, возведении подпорных стен, укреплении откосов, противооползневой защите и др.

Широкое развитие в строительной практике в последнее время получило армирование оснований сваями-инъекторами (забивные или буроинъекционные сваи, опирающиеся на основание из закрепленного грунта) и армирование оснований буронабивными элементами, материалом которых служат цементо-грунт, жесткая или гибкая арматура.

Физико-химическая мелиорация грунта основана на воздействии на грунты не только физических средств, но и химически активных веществ. Различают поверхностные и глубинные методы физико-химической мелиорации грунтов.

Поверхностные методы укрепления и улучшения состояния свойств грунтов осуществляются с использованием минеральных вяжущих материалов (цемента, извести, молотого гранулированного шлака, шлама и др.) и органических вяжущих материалов (битумов, синтетических природных смол, жидкого каменноугольного дегтя и др.). Методы поверхностной обработки чаще всего применяются при строительстве автомобильных, железных дорог и аэродромов.

Технология обработки грунтов на поверхности для улучшения их состояния и свойств включает ряд последовательных операций:

- размягчение грунтовых агрегатов до порошкообразной массы;

- распределение вяжущего материала с точным соблюдением необходимой добавки цемента, извести и других веществ;

- равномерное увлажнение грунта с помощью поливочных машин до необходимой влажности;

- уплотнение и укатка подготовленной грунтовой смеси до наибольшей плотности.

Глубинные методы закрепления грунтов – это искусственное улучшение их свойств путем нагнетания (инъекций) вяжущих материалов и химических растворов, пропускания через грунт постоянного электрического тока, термического обжига, замораживания и др.

Наиболее распространенные инъекционные способы силикатизация, цементизация, глинизация и смолизация.

Силикатизация осуществляется путем нагнетания в закрепляемый грунт неорганических вяжущих растворов – силиката натрия (жидкое стекло) и коагулятора (хлористого кальция), при взаимодействии которых образуется гель кремниевой кислоты – цементирующее вещество.

Глинизация дает наилучшие результаты при улучшении свойств трещиноватых и закарстованных пород. Метод состоит в нагнетании через специальные скважины-инъекторы глинистых суспензий (растворов). В сравнении с цементизацией метод более экономичен, но недостаточно стоек к суффозионному размыву.

Смолизация заключается в нагнетании в скважины-инъекторы органических вяжущих – карбамидных и других синтетических смол, которые при затвердении образуют прочный каркас.

В строительной практике для упрочнения грунтов используют также методы воздействия на них различных физических полей, высоких температур, постоянного электрического тока (электрохимическое осушение), отрицательных температур (замораживание) и др.

С экологических позиций важно помнить, что применяемые методы должны удовлетворять требованиям по охране окружающей среды.

Техническая мелиорация грунтов (англ. soil improvement) — наука, занимающаяся разработкой теории и методов целенаправленного улучшения состава, физического состояния и физико-механических свойств грунтов в соответствии с запросами различных видов строительства с целью позитивного изменения качества определённых участков (объёмов) геологической среды, испытавших техногенное воздействие различного профиля.

Структура и связь с другими науками

Техническая мелиорация грунтов тесно связана с инженерной геологией, строительным делом и экологической геологией. Соотношение инженерной геологии и технической мелиорации грунтов показано на рис.

История развития

Отдельные идеи и технические решения в области искусственного улучшения горных пород возникали давно, однако лишь в начале XX столетия на основе общего технического прогресса резко расширились возможности привлечения различных способов воздействия и материалов для целей мелиорации грунтов; цементация скальных грунтов в гидротехническом строительстве; известкование, цементация и битумизация грунтов в дорожном строительстве.

Конец 1920-х начало 1930-х годов знаменуется появлением большого числа новых методов искусственного улучшения грунтов: силикатизация, глинизация, холодная битумизация, электродренирование, термическая обработка лессовых грунтов и, несколько позже, смолизация.

В 1938 году в Московском университете был впервые прочитан курс технической мелиорации грунтов и, таким образом, начата подготовка специалистов в этой области. Последующее развитие технической мелиорации грунтов связано с имена таких ученых как: М. М. Филатов, В. В. Охотин, М. Ю. Абелев, С. С. Морозов, В. М. Безрук, Б. В. Толстопятов, Е. Г. Борисова, В. Г. Самойлов, В. Е. Соколович, С. Д. Воронкевич, Г. И. Банник, Г. Н. Жинкин, В. М. Кнатько, И. М. Литвинов и др.

Методы технической мелиорации грунтов

Существующие методы объединяются в три группы.

Первая группа методов относится к гидро-геомеханической мелиорации, традиционно именуемой как уплотнение и осушение грунтов, и включает все виды дренажей, электроосмотическое осушение и все методы уплотнения грунтов.

Вторая — составляет суть геохимической (или физико-химической) мелиорации: это все виды инъекций, совмещение грунтов с различными вяжущими и температурная обработка, при которых происходит закрепление грунтов.

Третья — геотехническая мелиорация, чаще встречается в литературе под названием армирование грунтов — объединяет все виды совмещения грунтовых масс или грунтовых массивов с пространственными конструкциями из элементов повышенной прочности.

Читайте также: