Контактная фильтрация и гидроразрывы при инъекции в связных грунтах

Контактная фильтрация и гидроразрывы при инъекции в связных грунтах При инъецировании анкерных корней и стволов свай приходится сталкиваться с эффектом контактной фильтрации. Она проявляется в том, что под напором отжимаемой из раствора воды поле фильтрационных сил направлено к непроницаемым телам, где и возникают высокие градиенты напора. Фильтрационный поток высуффозионный размыв грунта на своем пути и обеспечивает выход раствора в образуемую щель на контакте с телами в виде обсадных труб, тампонажных обойм и валунных или иных включений в грунте. Исследования в натуре и лабораторных условиях показали, что эффект контактной фильтрации и суффозионного размыва при одинаковых давлениях проявляется в несвязных грунтах сильнее, чем в песках, даже при идентичных показателях их сжимаемости. В песках быстрое дренирование воды и рассеивание частицами водного потока резко снижают напорные градиенты и соответственно фильтрационные силы. Резкое раскрытие разрывной щели вызвано концентрацией напряжений у её вершины за счет сильного роста напорных градиентов. Такой механизм общеизвестен в теории трещинообразования. Для снижения контактной фильтрации нужно уменьшать гидравлический градиент и обусловленную им фильтрационную силу. Это достигается снижением давления инъекции с одновременным ухудшением опрессовки окружающего грунта.

Весьма эффективно уменьшает градиент увеличение пути фильтрации за счет удлинения тампонирующего скважину элемента, причем лучше всего из дренирующего материала. Поскольку обычно давление инъекции больше этой величины, то при резком его нарастании в связном грунте появляются разрывные трещины, заполняемые раствором с созданием лопастей и шипов. Об этом свидетельствуют исследования ЦНИИСа, ВУИСа и наши опыты в лабораторных и полевых условиях. Нужно иметь в виду, что разрывы обычно происходят вдоль анкерных корней или стволов свай при резком нарастании давлений сверх величин согласно зависимости. При плавной закачке раствора, особенно в пластичном глинистом грунте, радиальное давление сжимает грунт и вызывает его боковое расширение. За счет отжатая воды из раствора её напорный градиент падает с удалением от стенок скважины. Отжимаемая из раствора вода создает поровое давление, которое при суммировании с растягивающими окружными напряжениями в скелете грунта вокруг скважины уменьшает их или вообще нейтрализует. Нейтральное поровое давление уменьшает трение между грунтовыми частицами и способствует их переупаковке за счет более легких сдвига и проникновения в увеличившиеся поры.

В таком случае ярко выраженных разрывных трещин может не возникать. Как известно, у глинистого грунта твёрдой консистенции коэффициент бокового расширения примерно равен 0,3. У пластичного глинистого грунта этот коэффициент возрастает и при текучем состоянии может быть более чем 0,5. В этой связи у него даже при маломбоковом давлении от собственного веса и радиальных напряжений сжатия происходят значительные деформации расширения в окружном направлении, что и предотвращает потерю сплошности грунта в виде разрывных трещин. В песках быстро возникает нейтральное поровое давление при отжатии воды из раствора, создавая переупаковку частиц без разрывных трещин. При ступенчатой опрессовке глинистого грунта с плавно наращиваемым давлением отжимаемая из раствора вода увлажняет грунт в контактной зоне и переводит его в пластичное состояние, способствуя интенсификации расширения тонкого увлажнённого слоя в окружном направлении. Дальнейшее наращивание давления увеличивает толщину этого слоя, в котором грунтовые фракции успевают переупаковаться без разрывных трещин.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты:
<a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <s> <strike> <strong>