Zamrażanie górotworu. Zamrożenie górotworu jest możliwe przy
dostatecznie du
żym jego nawodnieniu. Głównym czynnikiem stabilizacji
górotworu jest w tym przypadku zamrożenie wody, toteż metoda ta znajduje
zastosowanie w każdym górotworze i w dowolnym reżimie zalegania czy
przepływu wody. Podstawowym zadaniem płaszcza zamrożonego jest odcięcie
wody od wyrobiska podziemnego bądź wykopu w czasie budowy obiektu
podziem
nego lub szybu. Woda jest uwięziona w płaszczu otaczającym szczelnie
wyrobisko lub wyk
op. Mrożenie górotworu zapewnia solanka o temperaturze
ujemnej wahającej się w przedziale od (-40 °C) do (-20 °C) i opływająca
zamrożony płaszcz w obiegu zamkniętym (rys. 10.45).
W celu uzyskania systemu mrożeniowego wykonujemy otwory
wiertnicze w osi płaszcza osłonowego w odstępie 1-1,5 m o średnicy 10-20 cm.
Do otworów wprowadzamy szczelnie zamknięte u dołu rury obsadowe, które
górą włączamy do sieci obiegu solanki. Do rur obsadowych wpuszczamy
otwarte u dołu rurki o średnicy 30 mm doprowadzające ochłodzoną solankę.
Wypływająca w dolnej części rury mrożeniowej solanka podnosi się do góry
otworu wiertniczego i ochładza górotwór do jego zamrożenia włącznie. Ogrzaną
górotworem solankę przepompowujemy do komory chłodniczej, gdzie ulega
ponownemu ochłodzeniu i znowu jest wtłaczana do sieci rur chłodzących
górotwór.
Proces chłodzenia solanki przebiega na zasadzie sprężania i
gwałtownego rozprężania amoniaku lub dwutlenku węgla. Sprężony gaz
wprowadzony do komory chłodniczej rozpręża się i szybko paruje, pobierając
duże ilości ciepła. Temperatura obniża się zarówno w komorze, jak i w
zainstalowanej w niej wężownicy z przepływającą solanką. Solanka
mrożeniowa jest roztworem chlorku wapnia z różnymi dodatkami regulującymi
parametry solanki, np. chlorek mag
nezu, alkohol itp. Niezwykle ważną
cechąsieci mrożeniowej jest jej całkowita szczelność, ponieważ wycieki solanki
- to nie tyl
ko straty, ale przede wszystkim niebezpieczeństwo zasolenia wody,
co stanie się przyczyną utrudniającą jej zamrożenie. Im bardziej zasolone wody,
tym niższe temperatury solanki są niezbędne do zamrożenia górotworu. Z kolei
większe obniżanie temperatury wiąże się z większym zapotrzebowaniem na
energię i większym kosztem budowy. Z właściwym doborem różnicy temperatur
górotworu i solanki oraz z szybkością jej przepływu związana jest również
grubość płaszcza zamrożonego górotworu. Im płaszcz jest grubszy i bardziej
jednorodny, tym bardziej skutecznie chroni wyrobisko lub wykop.
Po wykonaniu konstrukcji po
dziemnej górotwór rozmrażamy przez
wprowadzenie do otworów wiertniczych ogrzanej cieczy lub odłączamy
mrożenie i pozostawiamy płaszcz naturalnemu procesowi rozmrażania, w
wyjątkowych przypadkach mrożenie może pozostawać jako stały proces
stabilizacji górotworu.
Cementacja jest najbardzie
j rozpowszechnioną metodą trwałej
stabilizacji górotworu. Górotwór jest w tym przypadku traktowany jako
miejscowe kruszywo, które nasycone zaczynem cementowym zamienia się w
beton, w zeskalony masyw. Iniekcja za
czynu może się odbywać pod małym
ciśnieniem z zachowaniem struktury górotworu lub pod wysokim ciśnieniem z
naruszeniem jego struktury. Iniekcję cementu można wykonywać zarówno w
gruntach nawodnionych, jak i sypkich. Jedynym ograniczeniem jest pojemność
masywu i skuteczność cementacji. Nadmierna pojemność masywu przyczyni się
do zbyt wysokich kosztów robót iniekcyjnych, a nadmierna drożność lub in-
tensywny naturalny przepływ wody może uczynić cementację całkowicie
nieskutecz
ną. Iniektowany zaczyn będzie wiązał i uszczelniał zupełnie inne
miejsca
niż zakładano albo może wypływać na zewnątrz górotworu, np. do rzeki
czy na powierzchnię terenu.
Cementacja niskociśnieniowa ma charakter grawitacyjnego
rozprowadzania zaczy
nu cementowego w porach gruntu wokół rury
perforowanej wprowadzonej do masywu gruntowego. W takich przypadkach
grunt musi być wodoprzepusczczalny, a przepływ wód podziemnych na tyle
mały, aby nie porywał mleczka cementowego. W masywie skalnym w
zależności od stopnia spękania i wielkości szczelin można stosować iniekcję
dwuetapową. Najpierw wtłaczamy zaprawę cementową w celu zapełnienia
szcze
lin w otoczeniu otworu iniekcyjnego, a dopiero w następnej kolejności
podaje się czysty zaczyn cementowy, aby ostatecznie uszczelnić górotwór i
związaną zaprawę. Zarówno zaprawę, jak i zaczyn cementowy możemy
przystosowywać do potrzeb przez dodawanie środków uszczelniających lub
przyspieszających wiązanie mleczka cementowego. Przed zastosowaniem
dodatków, zwłaszcza chemicznych, musimy rozpoznać chemizm wody, aby
dokonać trafnego wyboru skutecznych domieszek. Bardzo ważnym
zagadnieniem jest też rozpoznanie wpływu wszelkich domieszek chemicznych
na środowisko i ewentualne jego zagrożenia. Cementacji niskociśnieniowej nie
można zastosować w gruntach wodonieprzepuszczalnych.
Cementację wysokociśnieniową- strumieniową można zastosować w
każdym gruncie. Polega ona na wstępnym rozbiciu struktury gruntu i
wym
ieszaniu powstałej pulpy z zaczynem cementowym. Jest to prawie
klasyczne mieszanie masy betonowej z gruntu jako miejscowego kruszywa.
Iniekcja
strumieniowa
jest
procesem
dwuetapowym.
Najpierw przez rurą obsadową podajemy do masywu gruntowego strumień
wody pod dużym ciśnieniem. Strumień ten zagłębiany ruchem obrotowym w
głąb rury rozbija strukturę gruntu i zamienia go na pulpę. W drugim etapie
podaje
się zaczyn cementowy, który mieszany z pulpą gruntową zamieniają w
masę betonową. Po jej związaniu wokół otworu iniekcyjnego tworzy się
ustabilizowany płaszcz scementowanego górotworu. Cementacja strumieniowa
jest bardzo skutecznym zabiegiem w gruncie wodo-nieprzepuszczalnym,
ponieważ woda nie ma praktycznie wpływu na jej przebieg, a zaczyn
cementowy podawany jest w ściśle ustalonych ilościach, niezbędnych do
seemen-
towanianamszonego gruntu. Jedynym zagrożeniem, jakie stwarza tego
http://notatek.pl/zamrazanie-gorotworu?notatka