Должиков Петр Николаевич, профессор кафедры «Инженерная геология, основания и фундаменты», доктор технических наук, профессор
344003, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Petr N. Dolzhikov, Dr.Sci.(Engineering), Professor of the Engineering Geology, Bases and Foundations Department
1, Gagarin Sq., Rostov-on-Don, 344003
Талалаева Виктория Михайловна, ассистент кафедры «Инженерная геология, основания и фундаменты»
344003, г. Ростов-на-Дону, пл. Гагарина, 1
Viktoria M. Talalaeva, Assistant of the Engineering Geology, Bases and Foundations Departmen
1, Gagarin Sq., Rostov-on-Don, 344003
Введение. Широкомасштабное закрытие угольных шахт методом «мокрой» консервации привело к необратимым изменениям в подработанном породном массиве. Прежде всего, произошли подъем уровня шахтных вод и гидроактивизация грунтов оснований фундаментов зданий, что вызвало новые геодинамические эффекты и аварийные деформации зданий. Поэтому необходимо выполнение реконструкции оснований фундаментов зданий на подработанных территориях. Перспективным направлением тампонажа грунтов для этих условий является высоконапорная инъекция вязкопластичных растворов в режиме гидрорасчленения. Цель работы — исследование параметров тампонажа и степени упрочнения гидроактивизированных грунтов на подработанных территориях.
Материалы и методы. Выполнение исследований проводилось на натурных образцах горных пород и с использованием их физико-механических и деформационно-прочностных свойств. Комплексный подход к исследованиям предусматривал изучение инженерно-геологических условий, технологических параметров тампонажа пород и качества закрепления и водоизоляции гидроактивизированных грунтов.
Результаты исследования. В соответствии с комплексной методикой исследований на первом этапе был выполнен инженерно-геологический и горнотехнический анализ подработанных площадей и обоснована геоструктурная типизация территорий Шахтинско-Несветаевского района в зависимости от мощности покровных отложений.
На втором этапе аналитически установлены параметры формирования тампонажной подушки на контакте с коренными породами. А для дисперсных разуплотненных пород эмпирио-аналитически установлены закономерности и степень фильтрационной консолидации путем инъекции вязкопластичного раствора. Методом компьютерного и физического моделирования для трех геоструктурных типов получены закономерности деформирования грунтов оснований до и после тампонажа.
На третьем этапе проведены натурные исследования параметров и качества тампонажа при реконструкции оснований фундаментов двух зданий в г. Шахты. Доказано, что тампонаж гидроактивизированных грунтов увеличивает их прочность до 0,4 МПа и снижает деформации основания в 2–2,5 раза.
Обсуждение и заключение. Применение комплексной методики в изучении тампонажа гидроактивизированных грунтов на подработанных территориях позволило обосновать технологические схемы и параметры упрочнения и гидроизоляции дисперсных и скальных трещиноватых пород. По результатам аналитических, компьютерных, лабораторных и натурных исследований установлены закономерности и степень изменения деформационно-прочностных свойств гидроактивизированных грунтов основания после тампонажа вязкопластичными растворами.
Introduction. The large-scale “wet” closure of collieries had led to irreversible changes in the underworked rock mass. First of all, there took place the mine-water level rise and hydraulic activation of buildings’ subfoundation soils, which induced the new geodynamic effects and hazardous deformations of buildings. Therefore, it is necessary to carry out the reconstruction of buildings’ subfoundations on the underworked territories. Under these circumstances, the high-pressure jet grouting with viscoplastic grouts using the hydraulic fracturing is considered a highly-promising trend of soil grouting. The work aims at studying the parameters of grouting and the degree of consolidation of hydraulically activated soils on the underworked territories.
Materials and Methods. The research was carried out with the rock full scale specimens, taking into account their physical-mechanical and strain-strength properties. The comprehensive approach to research implied studying the geotechnical conditions and the technological parameters of rock grouting along with the quality of stabilisation and waterproofing of hydraulically activated soils.
Results. In accordance with the comprehensive research methodology, at the first stage, the geotechnical and miningengineering analysis of the underworked territories were carried out and the geostructural typification of the ShakhtinskNesvetaevsky district territories was substantiated depending on the thickness of the covering deposits. At the second stage, the grout pad formation parameters at contact with the parent rocks were analytically determined. Moreover, for dispersive decompacted rocks the consistent patterns and the degree of filtration consolidation were established in the empirically-analytical way by viscoplastic grout injection. Using the computer and physical modeling method, the consistent patterns of subfoundation soils deformation before and after grouting were obtained for three geostructural types. At the third stage, the field studies of the grouting parameters and quality were carried out during the subfoundations reconstruction of two buildings in the city of Shakhty. It was proved that grouting in the hydraulically activated soils increases their strength up to 0.4 MPa and reduces subfoundations deformation by 2–2.5 times.
Discussion and Conclusions. Application of the comprehensive methodology to the study of grouting in the hydraulically activated soils of the underworked territories made it possible to substantiate the process flow schemes and parameters of consolidation and waterproofing of dispersive and fractured hard rocks. Based on the analytical, computer, laboratory and field study results, the consistent patterns and the degree of variation in the deformation-strength properties of the hydraulically activated subfoundation soils after viscoplastic grouting were established.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.