RU2344229C2 - Compound for generating waterproof properties in low-temperature grounds and rocks - Google Patents

Abstract

FIELD: construction.

SUBSTANCE: invention relates to waterworks construction and may be used for restoring waterproof properties of waterworks made of low-temperature grounds and rocks, mainly in the permafrost areas. The invention can be also used in erecting or repairing imperious screens in ground dams built in the areas of permafrost rocks distribution. The compound for generating waterproof properties in low-temperature grounds and rocks includes polyvinyl alcohol, water, boric acid and, in addition, filling agent such as saw dust and/or basalt fiber under the following ratio of components, wt %: polyvinyl alcohol - 3.0-10.0, boric acid - 0.2-1.0, saw dust - 7.0-10.0, basalt fiber - 0.1-0.5 and the remaining ingredient is water.

EFFECT: improvement of compound mechanical properties, reduction of grounds and rocks distortions and damage, prevention of their cracking during seasonal freezing or melting.

1 tbl, 9 ex

Description

Изобретение относится к области гидротехнического строительства и может быть использовано для восстановления водонепроницаемости гидротехнического сооружения (понижения водопроницаемости) из низкотемпературных грунтов и пород, особенно в районах вечной мерзлоты, а также при создании и ремонте противофильтрационных завес (экранов) в грунтовых плотинах, построенных в районах распространения многолетнемерзлых пород.The invention relates to the field of hydraulic engineering and can be used to restore the water tightness of a hydraulic structure (lower water permeability) from low-temperature soils and rocks, especially in permafrost areas, as well as when creating and repairing anti-filter curtains (screens) in soil dams built in areas of distribution permafrost rocks.

Известен состав для закрепления грунта на основе акриламида (а.с. №395543, БИ №35, 1973 г.). Этот состав не пригоден для укрепления грунта в районах вечной мерзлоты.A known composition for fixing soil on the basis of acrylamide (AS No. 395543, BI No. 35, 1973). This composition is not suitable for strengthening soil in permafrost areas.

Известен инъекционный раствор (а.с. №649788, БИ №8, 1979 г.) на основе цемента и хладостойкой добавки, однако при закачке в зоны с большим поглощением, характерным для грунтовых плотин в районах вечной мерзлоты, он быстро размывается и не успевает схватиться.Known injection solution (AS No. 649788, BI No. 8, 1979) based on cement and a cold-resistant additive, but when injected into areas with high absorption characteristic of soil dams in permafrost areas, it quickly erodes and does not have time to grasp.

Наиболее близким по технической сущности является способ и состав для изготовления водонепроницаемого экрана в низкотемпературных грунтовых материалах элементов гидротехнического сооружения (Пат. №2276703). При реализации этого способа используется состав, включающий поливиниловый спирт - структурообразователь, воду и борную кислоту. Состав способен при температуре 0-10°С образовывать гель, который создает противофильтрационный экран, а затем в процессе замораживание - размораживание он превращается в криогель, при этом его противофильтрационные и прочностные характеристики улучшаются. Однако в зонах с большим поглощением и высокой скоростью потока воды противофильтрационные и прочностные характеристики состава недостаточны.The closest in technical essence is the method and composition for the manufacture of a waterproof screen in the low-temperature soil materials of elements of a hydraulic structure (Pat. No. 2276703). When implementing this method, a composition is used, including polyvinyl alcohol — a structurant, water and boric acid. The composition is capable of forming a gel at a temperature of 0-10 ° C, which creates an antifiltration screen, and then during the freezing - thawing process it turns into a cryogel, while its antifiltration and strength characteristics are improved. However, in areas with high absorption and high water flow rate, the anti-filtration and strength characteristics of the composition are insufficient.

Задачей настоящего изобретения является разработка состава с хорошими механическими свойствами для создания водонепроницаемости низкотемпературных грунтов и пород, создания противофильтрационного экрана в гидротехнических сооружениях в районах распространения многолетнемерзлых пород, подвергающихся процессам периодического сезонного замораживания и оттаивания в зонах с аномально высокой скоростью фильтрации.The objective of the present invention is to develop a composition with good mechanical properties to create water resistance of low-temperature soils and rocks, to create an anti-filter screen in hydraulic structures in areas of permafrost, subjected to periodic seasonal freezing and thawing in areas with an abnormally high filtration rate.

Технический результат в предлагаемом изобретении достигается тем, что состав на основе поливинилового спирта с добавлением борной кислоты дополнительно содержит наполнитель. В качестве наполнителя используют древесные опилки и/или базальтовое волокно. После закачки через нагнетательные скважины в тело и основание плотины или другого гидротехнического сооружения состав образует гель, а затем в процессе замораживания-размораживания превращается в композитный криогель с улучшенными механическими свойствами: увеличивается вязкость, упругость. Это приводит к созданию противофильтрационного экрана в зонах с аномально высокой скоростью фильтрации воды.The technical result in the present invention is achieved in that the composition based on polyvinyl alcohol with the addition of boric acid additionally contains a filler. As filler, wood sawdust and / or basalt fiber are used. After injection through injection wells into the body and base of a dam or other hydraulic structure, the composition forms a gel, and then during freezing-thawing it turns into a composite cryogel with improved mechanical properties: viscosity and elasticity increase. This leads to the creation of an anti-filter screen in areas with an abnormally high rate of water filtration.

Предлагаемый состав для образования криогелевого противофильтрационного экрана содержит поливиниловый спирт, борную кислоту, воду и наполнитель - древесные опилки и/или базальтовое волокно при следующих соотношениях компонентов, мас.%:The proposed composition for the formation of a cryogel antifiltration screen contains polyvinyl alcohol, boric acid, water and a filler - sawdust and / or basalt fiber in the following ratios of components, wt.%:

поливиниловый спиртpolyvinyl alcohol 3.0-10.0,3.0-10.0, борная кислотаboric acid 0.2-1.0,0.2-1.0, древесные опилкиsawdust 7.0-10.0,7.0-10.0, базальтовое волокноbasalt fiber 0.1-0.5,0.1-0.5, водаwater остальноеrest

Раствор закачивают через нагнетательные скважины в тело и основание плотины или другого гидротехнического сооружения при давлении, меньшем давления гидроразрыва грунта. В зонах с большим поглощением и высокой скоростью потока воды за счет сцепления состава с породой и повышенной вязкости и упругости состава фильтрационное сопротивление потоку воды увеличивается, скорость потока замедляется. Через определенное время при температуре 0-10°С образуется гель, создающий противофильтрационный экран. Скорость потока становится равной нулю, то есть поток останавливается. В дальнейшем при сезонном замораживании-размораживании прочностные характеристики противофильтрационного экрана улучшаются.The solution is pumped through injection wells into the body and base of a dam or other hydraulic structure at a pressure lower than the hydraulic fracturing pressure of the soil. In areas with high absorption and high water flow rate due to adhesion of the composition to the rock and increased viscosity and elasticity of the composition, the filtration resistance to water flow increases, the flow rate slows down. After a certain time, a gel is formed at a temperature of 0-10 ° C, which creates an anti-filter screen. The flow rate becomes zero, that is, the flow stops. Subsequently, with seasonal freezing-thawing, the strength characteristics of the anti-filter screen are improved.

Состав готовят следующим образом. В воду с температурой 70-90°С при постоянном перемешивании помещают необходимое количество борной кислоты, затем поливинилового спирта ПВС и перемешивают до получения однородного раствора. Получается раствор с вязкостью 6-146 мПа·с. Затем вводят необходимое количество наполнителя, в качестве наполнителя используют древесные опилки или базальтовое волокно, а также совместно опилки с базальтовым волокном. Приготовленные композиции помещают в ячейки, термостатируют в течение 7 суток при температурах 2 и минус 30°С. После термостатирования при 2°С образуется гель, при минус 30°С - криогель. Композиции, выдержанные при минус 30°С, перед измерением размораживают при комнатной температуре. Композиции, выдержанные при 2°С, перед измерением также выдерживают определенное время при комнатной температуре. Затем проводят измерения вязкости и упругости полученных гелей и криогелей.The composition is prepared as follows. In water with a temperature of 70-90 ° C with constant stirring, the necessary amount of boric acid is placed, then PVA polyvinyl alcohol and stirred until a homogeneous solution is obtained. It turns out a solution with a viscosity of 6-146 MPa · s. Then the necessary amount of filler is introduced, wood filings or basalt fiber are used as filler, as well as filings with basalt fiber are used together. The prepared compositions are placed in cells, thermostated for 7 days at temperatures of 2 and minus 30 ° C. After thermostating at 2 ° C, a gel forms, at minus 30 ° C - a cryogel. Compositions aged at minus 30 ° C are thawed at room temperature before measurement. Compositions aged at 2 ° C, before measurement, also withstand a certain time at room temperature. Then measure the viscosity and elasticity of the obtained gels and cryogels.

Измерение вязкости проводят методом вибрационной вискозиметрии с использованием вибрационного вискозиметра «Реокинетика» с камертонным датчиком. В качестве калибровочной жидкости используют дистиллированную воду.The viscosity is measured by the method of vibrational viscometry using a vibration viscometer "Reokinetics" with a tuning fork sensor. Distilled water is used as a calibration fluid.

Определение модуля упругости гелей проводят на основании диаграмм «напряжение - деформация», полученных в квазистатическом режиме сжатия цилиндрических образцов. Использовалась оригинальная аппаратура на базе микрометра и электронных весов. Модуль упругости рассчитывают как угол наклона начального линейного участка зависимости напряжения сжатия от величины деформации, для которого соблюдается закон Гука. Результаты измерений приведены в таблице.The determination of the elastic modulus of the gels is carried out on the basis of stress-strain diagrams obtained in the quasistatic compression mode of cylindrical samples. Original equipment based on a micrometer and electronic scales was used. The elastic modulus is calculated as the angle of inclination of the initial linear portion of the dependence of the compression stress on the strain, for which Hooke's law is observed. The measurement results are shown in the table.

Приведем примеры конкретного выполнения.We give examples of specific performance.

Пример 1 (по прототипу). В 940,0 г воды с температурой 70-90°С при постоянном перемешивании помещают 10,0 г борной кислоты, затем 50,0 г поливинилового спирта и перемешивают до получения однородного раствора. Получается раствор, содержащий 5,0 мас.% поливинилового спирта и 1,0 мас.% борной кислоты. Результаты измерения вязкости и модуля упругости раствора, геля, полученного после термостатирования при 2°С, и криогеля - при минус 30°С приведены в таблице.Example 1 (prototype). In 940.0 g of water with a temperature of 70-90 ° C, with constant stirring, 10.0 g of boric acid, then 50.0 g of polyvinyl alcohol are placed and mixed until a homogeneous solution is obtained. It turns out a solution containing 5.0 wt.% Polyvinyl alcohol and 1.0 wt.% Boric acid. The results of measuring the viscosity and elastic modulus of the solution, the gel obtained after thermostating at 2 ° C, and cryogel at minus 30 ° C are shown in the table.

Пример 2 (по прототипу). В воду с температурой 70-90°С при постоянном перемешивании помещают 10,0 г борной кислоты, затем 70,0 г поливинилового спирта и перемешивают до получения однородного раствора. Получается раствор, содержащий 7,0 мас.% поливинилового спирта и 1,0 мас.% борной кислоты. Результаты измерения вязкости и модуля упругости раствора, геля, полученного после термостатирования при 2°С, и криогеля - при минус 30°С приведены в таблице.Example 2 (prototype). In water with a temperature of 70-90 ° C, with constant stirring, 10.0 g of boric acid is placed, then 70.0 g of polyvinyl alcohol and stirred until a homogeneous solution is obtained. It turns out a solution containing 7.0 wt.% Polyvinyl alcohol and 1.0 wt.% Boric acid. The results of measuring the viscosity and elastic modulus of the solution, the gel obtained after thermostating at 2 ° C, and cryogel at minus 30 ° C are shown in the table.

Пример 3. В 935,0 г воды с температурой 70-90°С при постоянном перемешивании помещают 10,0 г борной кислоты, 50,0 г поливинилового спирта, добавляют 5,0 г базальтового волокна и перемешивают до получения однородного раствора. Получается раствор, содержащий 5,0 мас.% поливинилового спирта, 1,0 мас.% борной кислоты и 0,5 мас.% г базальтового волокна. Результаты измерения вязкости и модуля упругости раствора, геля, полученного после термостатирования при 2°С, и криогеля - при минус 30°С приведены в таблице.Example 3. In 935.0 g of water with a temperature of 70-90 ° C, with constant stirring, 10.0 g of boric acid, 50.0 g of polyvinyl alcohol are placed, 5.0 g of basalt fiber is added and mixed until a homogeneous solution is obtained. It turns out a solution containing 5.0 wt.% Polyvinyl alcohol, 1.0 wt.% Boric acid and 0.5 wt.% G basalt fiber. The results of measuring the viscosity and elastic modulus of the solution, the gel obtained after thermostating at 2 ° C, and cryogel at minus 30 ° C are shown in the table.

Примеры 4, 5 (Аналогично примеру 3 при различных соотношениях компонентов). Результаты измерения вязкости и модуля упругости раствора, геля, полученного после термостатирования при 2°С, и криогеля - при минус 30°С приведены в таблице.Examples 4, 5 (Analogously to example 3 with different ratios of components). The results of measuring the viscosity and elastic modulus of the solution, the gel obtained after thermostating at 2 ° C, and cryogel at minus 30 ° C are shown in the table.

Пример 6. В 940,0 г воды с температурой 70-90°С при постоянном перемешивании помещают 10,0 г борной кислоты, 50,0 г поливинилового спирта и перемешивают до получения однородного раствора, затем в полученный раствор добавляют 100,0 г древесных опилок и перемешиванием равномерно распределяют наполнитель в растворе. Получается раствор, содержащий 4,5 мас.% поливинилового спирта, 0,9 мас.% борной кислоты и 9,0 мас.% древесных опилок. Результаты измерения вязкости и модуля упругости раствора, геля, полученного после термостатирования при 2°С, и криогеля - при минус 30°С приведены в таблице.Example 6. In 940.0 g of water with a temperature of 70-90 ° C, with constant stirring, 10.0 g of boric acid, 50.0 g of polyvinyl alcohol are placed and stirred until a homogeneous solution is obtained, then 100.0 g of wood is added to the resulting solution sawdust and stirring evenly distribute the filler in the solution. It turns out a solution containing 4.5 wt.% Polyvinyl alcohol, 0.9 wt.% Boric acid and 9.0 wt.% Sawdust. The results of measuring the viscosity and elastic modulus of the solution, the gel obtained after thermostating at 2 ° C, and cryogel at minus 30 ° C are shown in the table.

Пример 7. (Аналогично примеру 6). Получают раствор, содержащий 6,5 мас.% поливинилового спирта, 0,9 мас.% борной кислоты и 7,4 мас.% древесных опилок. Результаты измерения вязкости и модуля упругости раствора, геля, полученного после термостатирования при 2°С, и криогеля - при минус 30°С приведены в таблице.Example 7. (Analogously to example 6). A solution is obtained containing 6.5 wt.% Polyvinyl alcohol, 0.9 wt.% Boric acid and 7.4 wt.% Sawdust. The results of measuring the viscosity and elastic modulus of the solution, the gel obtained after thermostating at 2 ° C, and cryogel at minus 30 ° C are shown in the table.

Пример 8. В 915,0 г воды с температурой 70-90°С при постоянном перемешивании помещают 10,0 г борной кислоты, 70,0 г поливинилового спирта, добавляют 5,0 г базальтового волокна и перемешивают до получения однородного раствора, затем в полученный раствор добавляют 80,0 г древесных опилок и перемешиванием равномерно распределяют наполнитель в растворе. Получается раствор, содержащий 6,5 мас.% поливинилового спирта, 0,9 мас.% борной кислоты, 0,5 мас.% базальтового волокна и 7,4 мас.% древесных опилок. Результаты измерения вязкости и модуля упругости раствора, геля, полученного после термостатирования при 2°С, и криогеля - при минус 30°С приведены в таблице.Example 8. In 915.0 g of water with a temperature of 70-90 ° C, with constant stirring, 10.0 g of boric acid, 70.0 g of polyvinyl alcohol are placed, 5.0 g of basalt fiber is added and mixed until a homogeneous solution is obtained, then the resulting solution was added 80.0 g of wood sawdust and the filler in the solution was evenly distributed by stirring. It turns out a solution containing 6.5 wt.% Polyvinyl alcohol, 0.9 wt.% Boric acid, 0.5 wt.% Basalt fiber and 7.4 wt.% Wood sawdust. The results of measuring the viscosity and elastic modulus of the solution, the gel obtained after thermostating at 2 ° C, and cryogel at minus 30 ° C are shown in the table.

Пример опытно-промышленных испытаний состава.An example of pilot industrial testing of the composition.

На плотине Иреляхского гидроузла в зонах с большим поглощением и высокой скоростью потока воды произведена поинтервальная закачка криогелеобразующих составов с целью тампонажа фильтрующего основания плотины. Был закачан криогелеобразующий состав с концентрацией ПВС - 5 мас.%, борной кислоты - 1 мас.%. Кроме того, в качестве наполнителей использовали древесные опилки или базальтовое волокно, а также совместно опилки с базальтовым волокном.On the dam of the Irelyakhsky hydroelectric complex in areas with high absorption and high flow rate of water, cryogel-forming compositions were injected periodically to grout the filter base of the dam. A cryogel-forming composition was injected with a PVA concentration of 5 wt.%, Boric acid - 1 wt.%. In addition, wood filings or basalt fiber, as well as joint filings with basalt fiber, were used as fillers.

Приготовление состава, содержащего 5% ПВС и 1% борной кислоты, осуществлялось следующим образом. В теплоизолированную емкость вместимостью 0.75 м³ с лопастной мешалкой помещали 700-710 л воды, предварительно нагретой до 90°С, при постоянном перемешивании засыпали 7.5 кг борной кислоты, затем 40 кг ПВС и перемешивали 3-5 часов до получения однородного раствора. Полученный раствор в количестве 750 л по шлангам буровым трехплунжерным насосом НБ4-160/63 перекачивали в емкость вместимостью 1.5 м³ с лопастной мешалкой, где раствор охлаждался до 20-30°С. Раствор готовили параллельно в двух емкостях по 0.75 м³ с мешалками. При закачке древесные опилки использовали в виде 10%-ной суспензии в растворе состава, содержащего 5% ПВС и 1% борной кислоты. Насыпной вес опилок 120 кг/м^3. Для приготовления раствора криогелеобразующего состава с древесными опилками в емкость (ведро) заливали 8 л раствора криогелеобразующего состава, добавляли 600-800 г опилок и перемешивали. Полученный раствор криогелеобразующего состава с древесными опилками заливали в скважину самотеком. После окончания загрузки в скважину раствора криогелеобразующего состава с опилками продолжали закачку раствора криогелеобразующего состава.The preparation of a composition containing 5% PVA and 1% boric acid was carried out as follows. In a thermally insulated container with a capacity of 0.75 m ³ with a paddle stirrer, 700-710 L of water pre-heated to 90 ° C was placed, 7.5 kg of boric acid were poured with constant stirring, then 40 kg of PVA and mixed for 3-5 hours until a homogeneous solution was obtained. The resulting solution in an amount of 750 l through the hoses with a three-plunger drilling pump NB4-160 / 63 was pumped into a container with a capacity of 1.5 m ³ with a paddle mixer, where the solution was cooled to 20-30 ° C. The solution was prepared in parallel in two containers of 0.75 m ³ with mixers. When pumping wood sawdust was used as a 10% suspension in a solution of a composition containing 5% PVA and 1% boric acid. The bulk density of sawdust is 120 kg / m3 ^. To prepare a solution of cryogel-forming composition with wood sawdust, 8 l of a solution of cryogel-forming composition was poured into a container (bucket), 600-800 g of sawdust was added and mixed. The resulting solution of cryogel-forming composition with wood sawdust was poured into the well by gravity. After loading into the well of a solution of a cryogel-forming composition with sawdust, the injection of a solution of a cryogel-forming composition was continued.

В опытных скважинах Г-1, Г-2 и Г-3 вода появилась с 24-26 м, водопоглощение при гидроопробовании составляло максимально 120 л/мин при 0-1 атм, до образования криогелевого экрана между скважинами существовала хорошая гидродинамическая связь. В этих скважинах закачку раствора производили поинтервально, с интервалами 3-7 м. Разбуривание нижележащих зон после закачки состава происходило легко, при этом из промороженных зон плотины раствор выбуривался в виде кусков и крупинок, а из растепленных зон - в виде геля. В тех зонах, куда был закачан состав, как правило, водопритока не было. Во всех опытных скважинах криогелевая завеса была создана до глубины 45-46 м.In the test wells G-1, G-2 and G-3, water appeared from 24-26 m, water absorption during hydroperiod testing was at most 120 l / min at 0-1 atm, before the formation of the cryogel screen, there was a good hydrodynamic connection between the wells. In these wells, the solution was injected at intervals of 3-7 m. Drilling the underlying zones after injection of the composition was easy, while from the frozen zones of the dam, the solution was drilled in the form of pieces and grains, and from the thawed zones in the form of a gel. In those areas where the composition was uploaded, as a rule, there was no water inflow. In all experimental wells, a cryogel curtain was created to a depth of 45-46 m.

За счет закачки состава в скважины РЦ-6, Г-1, Г-2, Г-3 и РЦ-7 на опытном участке в основании плотины с глубины от 16 до 45 м образовался криогелевый экран длиной 15 м, площадью приблизительно 430 м² и толщиной около 3 м, создавший противофильтрационную завесу. Об этом свидетельствует тот факт, что при последующем разбуривании нижележащих зон скважин в тех зонах, куда был закачан раствор, водопритока не наблюдалось. При бурении контрольной скважины КГ-1 между скважинами Г-1 и Г-2 в разбуренных интервалах 21-37 м водопритока не наблюдалось, при этом закачивалось «до отказа» очень мало цементного раствора, например, 37 кг для зоны 21-27 м. Кроме того, старая температурная скважина 57, находящаяся в нижнем бьефе напротив опытного участка закачки криогеля, с 30 августа перестала фонтанировать.Due to the injection of the composition into wells RC-6, G-1, G-2, G-3 and RC-7, a cryogel screen 15 m long with an area of approximately 430 m ^{2 was} formed at the test site in the base of the dam from a depth of 16 to 45 m and a thickness of about 3 m, which created an anti-filter curtain. This is evidenced by the fact that during the subsequent drilling of the underlying zones of wells in those areas where the solution was pumped, water inflow was not observed. When drilling a control well KG-1 between wells G-1 and G-2 in the drilled intervals of 21-37 m, water inflow was not observed, while very little cement was pumped “to failure”, for example, 37 kg for a zone of 21-27 m. In addition, the old temperature well 57, located in the downstream opposite the experimental cryogel injection site, stopped flowing from August 30.

Согласно Акту опробования контрольной скважины КГ-1, пробуренной между скважинами Г-1 и Г-2, в интервале 21-36 м при давлении 0.5-1.5 атм удельное водопоглощение находилось в пределах 0.018-0.022 л/(мин·м·м), в среднем 0.017 л/(мин·м·м); в интервале 36-40 м при давлении 0.7-1.5 атм удельное водопоглощение находилось в пределах 0.14-0.44 л/(мин·м·м), в среднем 0.28 л/(мин·м·м). В интервале 21-40 м при давлении 0.5-1.5 атм среднее удельное водопоглощение равно 0.15 л/(мин·м·м). Инъекционные работы по криогелевой завесе следует признать достаточными, так как среднее удельное водопоглощение в контрольной скважине до глубины 40 м составляет 0.15 л/(мин·м·м), что не превышает 1 л/(мин·м·м).According to the Act of testing the control well KG-1, drilled between wells G-1 and G-2, in the range of 21-36 m at a pressure of 0.5-1.5 atm, the specific water absorption was in the range 0.018-0.022 l / (min · m · m), on average 0.017 l / (min · m · m); in the range of 36–40 m at a pressure of 0.7–1.5 atm, the specific water absorption was in the range 0.14–0.44 l / (min · m · m), on average 0.28 l / (min · m · m). In the range of 21–40 m at a pressure of 0.5–1.5 atm, the average specific water absorption is 0.15 l / (min · m · m). Injection work on the cryogel curtain should be recognized as sufficient, since the average specific water absorption in the control well to a depth of 40 m is 0.15 l / (min · m · m), which does not exceed 1 l / (min · m · m).

В процессе цементирования контрольной скважины КГ-1 при закачивании цементного раствора «до отказа» поглощение цемента было незначительным: в интервале 21-36 м-0.8 кг/м, в интервале 36-40 м - 16.5 кг/м. Эти значения существенно меньше наблюдавшихся при цементации скважины РЦ-6, разбуренной и зацементированной за 3 месяца до проведения опытных работ (поглощение цемента составляло: в интервале 21-24 м - 142 кг/м, в интервале 24-27 м - 530 кг/м).In the cementing process of the KG-1 control well when pumping the cement “to failure”, the cement absorption was insignificant: in the range of 21-36 m-0.8 kg / m, in the range of 36-40 m - 16.5 kg / m. These values are significantly lower than those observed during cementing of the RC-6 well, drilled and cemented 3 months before the pilot work (cement absorption: in the range 21-24 m - 142 kg / m, in the range 24-27 m - 530 kg / m )

Результаты проведения опытно-промышленных работ показали, что для создания противофильтрационной завесы достаточное количество раствора составляет в среднем 0.4 м³ на 1 м пробуренного интервала.The results of pilot works showed that, to create an anti-filter curtain, a sufficient amount of solution is on average 0.4 m ³ per 1 m of the drilled interval.

В 2003 г. в 5 скважин опытного участка в центральной части плотины кроме криогелеобразующего состава без наполнителя было закачано криогелеобразующего состава с древесными опилками 0.6 м³ (53 кг опилок).In 2003, in addition to a cryogel-forming composition without filler, a cryogel-forming composition with wood sawdust of 0.6 m ³ (53 kg of sawdust) was pumped into 5 wells of the experimental section in the central part of the dam.

В 2004 г. в 10 скважин правого примыкания плотины кроме криогелеобразующего состава без наполнителя было закачано криогелеобразующего состава с древесными опилками 10 м³ (914 кг опилок). По сравнению с закачкой в скважины центральной части плотины количество опилок на одну скважину правого примыкания увеличилось примерно в 10 раз вследствие более сильного поглощения.In 2004, in addition to the cryogel-forming composition without filler, a cryogel-forming composition with 10 m ³ wood sawdust (914 kg of sawdust) was pumped into 10 wells of the right-hand side of the dam. Compared with the injection into the wells of the central part of the dam, the number of sawdust per one well of the right adjoining has increased by about 10 times due to stronger absorption.

Всего в ходе инъекционных работ в 2005 г. закачано 1433.5 м³ раствора криогелеобразующего состава, использовано ПВС - 96 808 кг, борной кислоты - 15 289,95 кг, опилок - 7460,4 кг, базальтового волокна - 840,8 кг. Расход раствора криогелеобразующего состава в среднем составил 0.89 м³ на 1 м пробуренного интервала в инъекционной скважине.In total, during injection work in 2005, 1433.5 m ^{3 of a} solution of cryogel-forming composition was pumped, PVA - 96 808 kg, boric acid - 15 289.95 kg, sawdust - 7460.4 kg, basalt fiber - 840.8 kg were used. The flow rate of the solution of the cryogel-forming composition averaged 0.89 m ³ per 1 m of the drilled interval in the injection well.

Опытно-промышленные работы показали, что криогелеобразующие растворы можно готовить непосредственно на плотине и закачивать в скважины с использованием стандартной техники для цементации.Pilot works have shown that cryogelling solutions can be prepared directly on the dam and pumped into wells using standard cementing techniques.

Таким образом, добавление к криогелеобразующему раствору наполнителей (древесных опилок и/или базальтового волокна) позволяет получить гели и криогели с хорошими механическими свойствами для создания противофильтрационного экрана в гидротехнических сооружениях в зонах с аномально высокой скоростью фильтрации. Вязкость составов с наполнителем - базальтовым волокном после процесса криогелеобразования увеличивается в 2,8-5,0 раз, модуль упругости - в 1,4-2,4 раза. Упругость составов с добавлением древесных опилок увеличивается в 1,3-5,2 раза. Наибольшую упругость имеет криогелеобразующий раствор, наполненный совместно базальтовым волокном и опилками. В процессе замораживания в зонах с аномально высокой скоростью фильтрации данные криогели позволяют исключить возникновение в породе и грунте высоких напряжений, которые приводят к их деформации и разрушению, позволяют предотвратить растрескивание пор породы и грунта в процессе сезонного замораживания и оттаивания.Thus, the addition of fillers (sawdust and / or basalt fiber) to the cryogel-forming solution makes it possible to obtain gels and cryogels with good mechanical properties to create an anti-filter screen in hydraulic structures in areas with an abnormally high filtration rate. The viscosity of the compositions with the filler - basalt fiber after the cryogel formation process increases by 2.8-5.0 times, the elastic modulus - by 1.4-2.4 times. The elasticity of the compositions with the addition of wood sawdust increases by 1.3-5.2 times. The cryogel forming solution, which is filled together with basalt fiber and sawdust, has the greatest elasticity. During freezing in areas with an anomalously high filtration rate, these cryogels can eliminate the occurrence of high stresses in the rock and soil, which lead to their deformation and destruction, and prevent cracking of the rock and soil pores during seasonal freezing and thawing.

ТаблицаTable Изменение вязкоупругих свойств составов после криогелеобразованияChange in the viscoelastic properties of compositions after cryogel formation     Концен трация, мас.%Concentration, wt.% РастворSolution ГельGel КриогельCryogel №No. ВеществаSubstances Вязкость, мПа·сViscosity, MPa · s Модуль упругости, кПаModulus of elasticity, kPa Вязкость, мПа·сViscosity, MPa · s Модуль упругости, кПаModulus of elasticity, kPa Вязкость, мПа·сViscosity, MPa · s Модуль упругости, кПаModulus of elasticity, kPa 1one ПВСPVA 5,05,0               Борная кислотаBoric acid 1,01,0 45,945.9 4,84.8 88,888.8 25,725.7 249,3249.3 223,1223.1   ВодаWater 94,094.0             22 ПВСPVA 7,07.0               Борная кислотаBoric acid 1,01,0 98,298.2 6,66.6 325,0325,0 34,034.0 378,0378.0 226,8226.8   ВодаWater 92,092.0             33 ПВСPVA 5,05,0               Борная кислотаBoric acid 1,01,0               БазальтовоеBasalt   123,4123,4 7,97.9 263,7263.7 45,645.6 586,8586.8 289,4289.4   волокноfiber 0,50.5               ВодаWater 93,593.5             4four ПВСPVA 7,07.0               Борная кислотаBoric acid 1,01,0               БазальтовоеBasalt   506,0506.0 8,58.5 774,0774.0 46,846.8 1077,01077.0 308,8308.8   волокноfiber 0,50.5               ВодаWater 91,591.5             55 ПВСPVA 10,010.0               Борная кислотаBoric acid 1,01,0               БазальтовоеBasalt   260,4260,4 17,117.1 546,5546.5 88,388.3 1044,81044.8 324,9324.9   волокноfiber 0,10.1               ВодаWater 88,988.9             66 ПВСPVA 4,54,5               Борная кислотаBoric acid 0,90.9               ДревесныеWoody   -- 5,835.83 -- 133,3133.3 -- 300,4300,4   опилкиsawdust 9,09.0               ВодаWater 85,685.6             77 ПВСPVA 6,56.5               Борная кислотаBoric acid 0,90.9               ДревесныеWoody   -- 6,96.9 -- 136,1136.1 -- 302,4302.4   опилкиsawdust 7,47.4               ВодаWater 85,285,2             88 ПВСPVA 6,56.5               Борная кислотаBoric acid 0,90.9               БазальтовоеBasalt                 волокноfiber 0,50.5 -- 12,612.6 -- 254,7254.7 -- 319,3319.3   ДревесныеWoody                 опилкиsawdust 7,47.4               ВодаWater 84,784.7            

Claims (1)

Состав для создания водонепроницаемости низкотемпературных грунтов и пород, содержащий поливиниловый спирт, воду и борную кислоту, отличающийся тем, что он дополнительно содержит наполнитель - древесные опилки и/или базальтовое волокно при следующих соотношениях компонентов, мас.%:
поливиниловый спирт 3,0-10,0 борная кислота 0,2-1,0 древесные опилки 7,0-10,0 базальтовое волокно 0,1-0,5 вода остальное. Composition for creating water resistance of low-temperature soils and rocks, containing polyvinyl alcohol, water and boric acid, characterized in that it additionally contains a filler - sawdust and / or basalt fiber in the following ratios of components, wt.%:
polyvinyl alcohol 3.0-10.0 boric acid 0.2-1.0 sawdust 7.0-10.0 basalt fiber 0.1-0.5 water rest.