Создание подземных противофильтрационных экранов с помощью направляющих скважин и шнекового устройства

Abstract

Актуальность. Одним из путей обеспечения экологической безопасности является локализация действующих и потенциальных источников загрязнения путем устройства защитного экрана. Для этого рациональным представляется устройство подземных противофильтрационных экранов под источником загрязнения, препятствующих эмиссии радиоактивных частиц в окружающую среду, в частности, загрязнению подземных вод. Данное исследование посвящено разработке шнековой технологии устройства противофильтрационного экрана, которая заключается в устройстве направляющих скважин методом горизонтально направленного бурения с последующим устройством водонепроницаемого слоя с помощью замены грунта шнеком на специальный бетонный раствор. Цель: экспериментальное обоснование эффективности шнековой технологии устройства подземных противофильтрационных экранов для обеспечения радиационной безопасности объектов. Объект: устройство подземных противофильтрационных экранов с помощью шнековой технологии. Методы: экспериментально-статистическое моделирование, лабораторный эксперимент, корреляционно-регрессионный анализ. Результаты. Для сооружений небольшой ширины (10-20 м) допускается медленное бетонирование со скоростью 5-6 м/ч (угловая скорость 1,5 с -1 и производительность подачи состава 50 м3 /ч). Для сооружений большой ширины (40-60 м) подходят составы с большим временем набора пластической прочности при концентрации фибры (9 %), бентонита (5 %) и жидкого стекла (6 %). При этом скорость бетонирования должна быть максимальной (10-11 м/ч при угловой скорости 0,5 с -1 и производительности подачи состава 30 м3 /ч). Предельно большая скорость бетонирования достигается при угловой скорости 1,5 с -1 и тяговом усилии 50,96 Н. Дальнейшее увеличение угловой скорости является нецелесообразным, так как при большей скорости вращения (более 1,5 с -1) наблюдались сильные вибрации и обвалы грунта. Эти экспериментальные результаты позволили разработать технологические рекомендации по устройству противофильтрационных экранов шнековой технологией. А именно, разработать концепцию и порядок производства работ, рассчитать затраты труда и машинного времени.

Relevance. One of the ways to ensure ecological safety is the localization of existing and potential sources of pollution by enclosing shield arrangement. For this, it seems rational to install underground anti-filtration shields under the source of pollution, preventing the emission of radioactive waste into the environment, in particular, the pollution of groundwater. This study is devoted to the development of auger technology for arrangement of anti-filtration shield, which consists of pilot holes made by the horizontal directional drilling, which is followed by the arrangement of a waterproof layer by replacing the soil with special concrete solution by auger. The aim of the research is the experimental substantiation of the efficiency of the auger technology for construction of underground antifiltration shields to ensure the radiation safety of facilities. Object: installation of underground anti-filtration shields using auger technology. Methods: experimental statistical modeling, laboratory experiment, correlation and regression analysis. Results. For structures of small width (10-20 m), slow concreting is allowed at a speed of 5-6 m/h (angular speed of 1,5 s -1 and feed rate of the composition of 50 m3 /h). For structures with a large width (40-60 m), there are suitable compositions with a long time of plastic strength at a concentration of fiber (9 %), bentonite (5 %) and water glass (6 %). In this case, the speed of concreting should be maximum (10-11 m/h at an angular speed of 0,5 s -1 and feed rate of the composition of 30 m3 /h). The extremely high speed of concreting is achieved at an angular speed of 1,5 s -1 and a pulling force of 50,96 N. A further increase in the angular speed is not advisable, since at a higher angular speed (more than 1,5 s -1), strong vibrations and ground falls were observed. These experimental results made it possible to develop technological recommendations for construction of anti-filtration shields using auger technology. Namely, to develop a concept and procedure of works, to calculate the costs of labor and machine time.