Способ изоляции грунтовых вод на орошаемых землях

 

СПОСОБ ИЗОЛЯЦИИ ГРУНТОВЫХ ВОД НА ОРОШАЕМЫХ ЗЕМЛЯХ, включающий нагнетание в грунт кремнесодержащего реагента, отличающийся тем, что, с целью создания противофильтрационного экрана на заданной глубине, предварительно понижают до этой глубины уровень грунтовых вод, после чего в грунт нагнетают кремневодороды или фторид кремния.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1076533 A у у Е 02 D 3/12; С 09 К 17/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ д

H АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3471468/29-33 (22) 14.07.82 (46) 28.02.84. Бюл. № 8 (72) Г. Ю. Валуконис, Е. М. Гарцуев, О. Д. Мурадов и Ш. О.Мурадов (71) Стахановский филиал Коммунарского горно- металлургического института (53) 624.138.4 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР № 452647, кл. Е 02 D 3/12, 15.06.71.

2. Евдокимова Л. А. Опыт использования углекислого газа для отверждения растворов силиката натрия при глубинном закреплении песков. — В кн.: Материалы к VI Всесоюзному совещанию по закреплению и уплотнению грунтов. М., 1968,с. 391 †3. (54) (57) СПОСОБ ИЗОЛЯЦИИ ГРУНТОВЫХ ВОД НА ОРОШАЕМЫХ ЗЕМЛЯХ, включающий нагнетание в грунт кремнесодержащего реагента, отличающийся тем, что, с целью создания противофильтрационного экрана на заданной глубине, предварительно понижают до этой глубины уровень грунтовых вод, после чего в грунт нагнетают кремневодороды или фторид кремния.

1076533

Сущность предлагаемого способа состоит в том, что после понижения уровня грунтовых вод в грунт нагнетают реагенты, взаимодействующие с водой и образующие в грунте труднорастворимые соединения. Таким образом, образование противофильтрационного экрана возможно именно на заранее заданной глубине от поверхности земли, которая определяется кривой депрессионной воронки от понижения уровня грунтовых вод. 40

В качестве реагентов, взаимодействуюших с водой, могут быть использованы кремневодороды или фторид кремния. Кремневодороды — соединения кремния и водорода — получают путем воздействия разбавленных кислот на силицид магния либо как 45 отход производства аэросила («белой сажи») .

Выделены только насыщенные кремневодо50

Изобретение относится к закреплению грунтов и может быть использовано при технической мелиорации грунтов на орошаемых землях, например, для борьбы с подъемом уровня грунтовых вод и вторичным засолением почв.

Известен способ закрепления обводненных несвязных грунтов путем нагнетания в них водорастворимых закрепляющих растворов, при этом перед нагнетанием растворов массив грунта предварительно осушают (1).

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ закрепления водонасыщенного песчаного грунта, в том числе и с целью создания противофильтрационного экрана для изоляции грунтовых вод, путем последовательного нагнетания в грунт водного раствора силиката натрия и углекислого газа через один и тот же инъектор (2).

Недостатком известных способов является невозможность создания противофильтрационного экрана на заданной глубине.

Цель изобретения — создание противофильтрационного экрана на заданной глубине.

Поставленная цель достигается тем,что согласно способу изоляции грунтовых вод на орошаемых землях, включающему нагнетание в грунт кремнесодержащего реагента, предварительно понижают до глубины создания противофильтрационного экрана уровень грунтовых вод, после чего в грунт нагнетают кремневодороды или фторид кремния. роды общей формулы Si H „+z, получены они вплоть до октосилана Si,Нщ . Первые из этого ряда — моносилан SiH4 и дисилан $1 Н вЂ” при комнатной температуре находятся в газообразном состоянии, остальные — летучие жидкости. Кремневодороды окисляются на воздухе и разлагаются водой, например

S> На + 6НаО = ЗЯО + 10Н .

Как при окислении,так и при разложении водой кремневодородов образуется большое количество ЯО в виде мелких дисперсий.

20 !

Двуокись кремния, накапливаясь в грунте, практически полностью кольматирует его поры, образуя тем самым водонепроницаемый экран. Таким же образом действует и фторид кремния, который вступает в реакцию с водой и растворенными в ней солями кальция, магния и натрия, образуя труднорастворимые соединения — фторсиликат натрия, силикаты кальция и магния. В связи с тем, что фторид кремния взаимодействует с солями, его целесообразно применять тогда, когда необходимо изолировать грунтовые воды повышенной минерализации.

Фторид кремния может быть получен из отходов химико-металлургических комбинатов, где он содержится в количестве до 15—

20%

Кремневодороды и фторид кремния вводят в грунт в любых количествах (в зависимости от необходимой мощности пласта) как в чистом виде,так и в любых соотношениях при естественной температуре окружающей среды и давления не выше

1 — 10.10 Па. При этом на одну грамм-молекулу реагента образуется 1,5 — 2 грамм-молекулы двуокиси кремния.

Способ испытан в лабораторных и полевых условиях.

В лабораторных условиях изучено влияние указанных реагентов на изменение пористости и проницаемости водонасыщенных песчаников. В первом случае используют смесь моносилана и дисилана в соотношении 4:1 в количестве 10 м . Указанную смесь пропускают через колонки керна песчаника высотой 50 см в течение 1 ч.

Результаты измерений открытой пористости (объемным методом) до и после эксперимента представлены в табл. 1.

Как видно из данных табл. 1,обводненные образцы песчаника почти полностью лишаются пористости (при значениях ее

1 — Зо о порода практически водонепроницаема).

Аналогичные лабораторные испытания проведены также с фторидом кремния. В качестве реагента используют отходы производства Калушского химико-металлургического комбината следующего состава, /О.. фторид кремния 12; силаны 4; хлоралканы 5; фторалканы 1; азот 77 и аргон 1.

Результаты испытаний проницаемости керна до и после экспериментов приведены в табл.,2.

Предла гаемый способ, как видно из табл. 2,снижает проницаемость породы при нагнетании в нее фторида кремния в 10—

20 раз, а для случая с высокой минерализацией грунтовой воды проницаемость практически отсутствует.

Способ испытан также в полевых условиях в скважине.

Глубина скважины 5,2 м. Грунтовые воды вскрыты на глубине 1,3 м. Весь разрез

1076533

1,4

11,5

10,8

11,2

11,6

0,6

То же

То же

0,5

0,9

И

1,3

10,3

Таблица 2

205

815

0,5

0,5

Почвенный слой

632

0,5

Песчаник

То же

647

2,0

31

720

2,0

630

10,0

10,0

780

Таблица 3

1,5 0

2,3 27

1 0,7

2 0,3

ВНИИПИ Заказ 688/27 Тираж 644 Подписное

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 скважины сложен средне- и мелкозернистыми песками. После водопонижения до уровня.4,8 м в скважину закачивают 15 мз смеси моно- и дисилана в отношении 4: l. 3aтем на расстоянии 3 и 5 м от нагнетальной скважины проходят шурфы 1 и 2, в которых определяют мощность противофильтрационного экрана, пористость и водопроницаемость слагающих его пород.

Результаты этих испытаний представлены в табл. 3.

Из табл. 3 видно, что на расстоянии 7 м от скважины создан противофильтрационный экран мощностью 0,3 — 0,7 м, практически лишенный пористости, а вблизи нагнеПесчаник Водопроводная вода

4 тательной скважины практически водонепроницаемый. При этом этот экран строго тяготеет к пониженному уровню грунтовых вод.

Таким образом, при оптимальном выборе расстояний между нагнетательными скважинами предлагаемый способ позволяет создавать в грунте противофильтрационный экран на заранее заданной глубине от дневной поверхности, изолирующий грунтовые воды и препятствующий их подъему выше критического уровня, что, в свою очередь, снижает вероятность вторичного засоления почв на орошаемых землях.

Та блиц а 1