Бесплатный автореферат и диссертация по геологии на тему

Методы инженерно-геологических исследований намывной золы тепловых электростанций как основания сооружений

ВАК РФ 04.00.07, Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение

Автореферат диссертации по теме "Методы инженерно-геологических исследований намывной золы тепловых электростанций как основания сооружений"

0Д На правах рукописи

1 3 ■■

МАКСИМОВ ВЯЧЕСЛАВ ВАСИЛЬЕВИЧ

МЕТОДЫ ишнютю-гшюгичеш« шицвования намыв! юй зол) тепловых электростанций как основания сооружений

Специальность 04.00.07 - Инженерная геология, мерзлотоведение и грунтоведение.

АВТОРЕЖРАТ диссертагии на соискание учёнзй степени кандидата геолого-мннерапогических наук

Очлтерт'Зург - 1997 г

Работа выполнена в АО "Уралтеплоэлектропрбект"

Научный руководитель - доктрр технически? наук, профессор-ООТЕЕВ В.Г.

Научны? консультант - кандидат технических наук, доцент • ТАРАСОВ Е.Л.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор ЛУШИКОВ В.В- ,

. кандидат теолого-иинерЬлогдаеагж наук, доцент

НОВИКОВ В.П. '

Ведущая органигашя - ЗАО "УралТИСИЗ" (г. Екатеринбург)

Защита состоимся ККНЯх997 г. ' г "/у/" часов на заседании диссертационного совета К 063.03.06 в Уральской государственной горно-геологической академш 1620144, г. Екатеринбург, ул. Куйбышэва, 30) г аудитории 388&3-го учебного здания. _ '

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Уральской государственной горно-геологической академии.

Автореферат разослан цэду г.

Учё шп секретарь писсч'рташюнного совета / 1г. | С.Г.Дубейковский

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. Тепловые электрические станции ('ГЭС) многих промыиленно-развитых стран мира используют для выработки электроэнергии твердое органическое топливо: угли, тор«}, горючие сланцы, при этом большая доля приходится на угли.

В балансе израсходованного топлива иа электростанциях бывшего СССР в 70-е годы доля горючих распределялась следующим образом: всего 275 млн т условного топлива, из них угля 227 млн т (82.52), торфа 33 млн т (12%), сланцев 15 млн т (5.5%).

В топливном балансе ТЗС США доля угля в 1984-85 годы составляла 56.7%, -в Великобритании 45.6%, в Китае 74%.

Использование в теплоэнергетической отрасли твердого топлива приводит к выходу огромного количества золошл^кового материала, который с помощью гидротранспорта удаляется.и складируется на золоот-валах. Так, на семи крупных электростанциях Среднего Урала ежегодный выход золошлаков составляет 6.7 млн т. Площади, отводимые под. золоотвалы, занимают от сотен до нескольких тысяч гектаров,

Поступающее на станции топливо имеет различную зольность; например, у экибастугского угля она составляет 39-40%, подмосковного бурого 26%, львовско-волынских углей 18-24%. В последние годы отмечается общая тенденция ухудшения ■ качества топлива за счет роста зольности, что непосредственно приведёт к увеличению выхода голо*-шлаковых отходов.

Утилизация отходов ТЗС является одной из актуальных проблем. В нашей стране около 10% золошлаков полезно используется б народном хозяйстве, а остальные 90% складируются в золоотвалы'. Если учесть, что на земном шаре в настоящее время накопилось примерно 1.2 млрл т золощаковых отходов, то можно говорить о назревшей проблеме утилизации отходов ГЭС в мировом масштабе.

Одним из перспективных путей решения этой проблем является использование аадыш оснований для возведения дамб наращивак-.гё <:, целью увеличения ёмкостей эолоотвалов и га счёт этого значительного сокращения отвода новых площадей пот складирование волошлаков.

За последние десятилетия накоплен достаточно большой фактический материал по изучению свойств голы, имеется опыт аозведения'стг, дельных сооружений на ряде золоотвалов. Одновременно следует отмстить, что действующие нормативные документа нь соответствуй?

общепринятым требованиям к золе как _ грунта оснований. Согласно С'НиП 2.02.01-83 нормирование зольных оснований выполняется только но величине расчётного сопротивления в зависимости от степени влажности и уплотнённости грунтов (с уплотнением или без уплотнения).

Золоотваяы тепловых электростанций являются ответственными гидротехническими сооружениями, поэтому обеспечение надёжности и безопасности сооружений при рациональном использовании несущей способности зольных оснований представляет особую актуальность. .

Цель исследований: разработка научно обоснованных методов изучения физако-механических и фильтрационных свойств волы с учётом её особенностей.

Основная идея работы заключается в том, что, несмотря на особенности золи по составу и сложению, при изучении её свойств должны применяться комплексные методы инженерно-геологических исследований, повволяющие обоснованно и с достаточной надёжностью получать фивико-механические характеристики этих грунтов.

Научные положения:

1. Свойства золы зависят от вида теплив. Изменчивость химического и минералогического состава объясняет физическую сущность фракционирования материала при намыве.

2. Зола как полиминеральная и высокодисперсная система обладает большой изменчивость» физико-механических свойств не только чна равных ьолоотвалах, но и в пределах каждого из них в отдельности. Специфические особенности золы заключаются в низких йначениях плотности частиц и плотности сухого грунта, высокой пористости и сжимаемости, которые по сравнению с паяеватьши природными песками являются сшсшльшми.

'Л. Деформационные и прочностные свойства золы непосредственно зависят от плотности сложения. На сжимаемость влажность влияния не окалывает. Пр^чностшл; характеристики (особенно сцепление) снижаются при замлчивании грунтиа.

Досаадернооть научных положений, выводов и рекомендаций подтверждается ашиишоц литературных источников, достаточным оСгемом ■п.'Лсраторишс определений, писакой сходимостью расчетных и аксиерн-' МА!№ЗД-№К лс-ча^ателей. Материалы предыдущих исследований иопольэо-г<аш( нрн л:)ч;1гдинии дамб наравдаашш на аодоотъплах Троицкой, Се-глагкг.й.' Е«?£хнетапш.ско»!: Рефтииокой ГНХ.

Научная новизна работ заключается в том, что в результате анализа и статистической обработки:

1. Выявлены зависимости физических свойств золы от видов сжи-гаешх топ л ив.

2. Установлены взаимосвязи между отдельными подателями физических и механических характеристик.

3.- Установлена зависимость между коэффициентом фильтрации и средневзвешенным диаметром частиц.

Практическая значимость работы:

1. Разработана инженерно-геологическая классификация золы экя-бастузских, подмосг.ов1шх, львоваю-Волынских углей и донецкого антрацита.

2. Составлены таблицу расчётных сопротивлений и нормативных значений характеристик золы-пыли и.пылеватой золы.

3. Предложена эмпирическая формула для определения козффнииен-та фильтрации в зависимости от средневзвешенного диаметра частиц.

Личный склад автора состоит в постановке задач исследований, анализе и обобщении полученных результатов, непосредственном участии в проведении исследований на золоотвалах крупных ТЭС Урала.

}5этоди исследований включают: анализ материалов предыдущих исследований на различных золоотвалах; статистическую обработку данных лабораторных определений; установление корреляционных зависимостей между отдельными показателями физико-мехачическпх свойств; использование опыта строительства сооружений на зольном основании.

Объектом исследований является зола пяти видов топлкв: экибас-тузских, кизеловских, подмосковных, львовскЬ-волынских углей и донецкого антрацита. Всего проанализировано и обработано около ВСЮ проб нарушенной и около 200 проб ненарушенной структуры по 13 золо-отвалам. Учитывая большую неоднородность намытых в аодсютЕаш отложений, а также разную степень их изученности, в работе рассматриваются свойства золы, не обладающей пластичностью, как наиболее распространённой на многих золоотвалах.

Поскольку в настоящее время нет чёткого определения,' что тако* "зола" и "золошлаковый материал" (по количественному содержании фракций различной крупности), в описательной части при употреблении этих терминов в них вкладывается обобщенный (произаодотпйнный) сшсл, т.е. равнозначна понятия. ::

Реалнааиия результатов работы. Результаты проаедОнкмх И7сл?дс •

ваний использованы при проектировании дамб наращивания на ряде зо-.яоотвалов крупных ТЭС Урала.

Апробация работы. Основные положения и результаты работы док-" ладывались на семинарах: "Проблемы инженерно-геологических и инженерно-экологических изысканий и инвентаризации земель и инженерных коммуникаций в Уральском регионе" (Екатеринбург, 1995); "Вопросу инженерно-геологических и инженерно-экологически изысканий в Уральском регионе" (Екатеринбург, 1996); "Цюблемы эколох'ии и 'охраны окружающей среды" Международной выставки "Уралэкология - 96" (Екатеринбург).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 7 работ. Основные рекомендации по проведении полевых работ на зодоотвалах и изучению свойств золоашакового материала вошли в ВСН 34.72.111-92.

Объём работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, зак- » лючения, изложенных на 179 страницах машинописною текста, включая 23 таблицы, 42 рисунка, список использованных источников из Ш4 наименований и Б приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

В первой главе рассматривается современное состояние изученности золошлаков, нормирования зольных оснований и поставлены задачи исследований. В результате обзора литературных источников сделан вывод, что изученность золошлаковых отложений не отвечает требованиям инженерных изысканий, проектирования и строительства, а нормирование зольных оснований только по величине расчетного сопротивления Ко приводит к недооценке физико-механических показателей грунтов и зачастую оказывается весьма приближённым. ■

(¡формулированы задачи дгиьнейших исследований, которые включают:

1. Изучение физических свойств в заьисиыости от вида тонлив.

с. Изучоайе механических свойств и установление йаьисимостей ми*пу. ы^шптсюшн и физическими характеристиками.

С-.. разработка инженерно-геологической классификации золы.

4. Со£таьдеП№ таоьицм нормативных значений характеристик золи.

о. }ст<шоыкш№ заьисшжти коэффициента фильтрации от 1 ран оостана.

Во нтчрой гдадш приводятся сведении по формированию намывных

этложений и их структурно-текстурным особенностям, рассматривается химический, фазово-минералогический (вещественный) и гранулометри-1еский состав золошдаков, дана номенклатура грунтов по грансоставу.

Основными факторами, влияющими на формирование волошлаковнх этложений, являются технология намыва (рассредоточенный или сосре-юточенный сброс пульпы), вид топлив и фактор времени.

Цикличность намыва и попеременная смена мест сброса пульйы Способствуют образованию слоистой текстуры отложений.

Классификация сухой золы по химсоставу разработана УралВТИ. Сопоставление данных по сухой и намывной золе свидетельствует об щентичности их химсостава (табл. 1),. что позвдляет использовать гри изучении* свойств намытых в золоотвалы отложений классификацию, >азработаяную УралВТИ. Зола рассматриваемых видов топлив по химсос-■аву относится к ИI и II группам и не обладает самоцементирующими-:я свойствами. Внутренние связи намывных отяожений имеют воднокол-шдный характер.

Фазово-минералогический состав золы зависит от вида топлив и ронессов, происходящих при их сжигании. Основные составляющие ве-ествеиного состава представлены лёгкой (90 - 927.) и магнитной (7.5 9%Л фракциями. Чем больше в золе пыЛевато-глинистых частиц СсК--.05 мм), тем выше в них содержание лёгкой фракции. Особенностью олы является наличие в ней полых микросферических образований, ко-орые характеризуются низкими значениями плотности частиц и плот-ссти сухого грунта: 0.62 и 0.35 г/см3 соответственно, замытые мик-осферичес-кие образования существенно снижают физико- механические арактеристигаг грунтов.

Изменчивость химического и фазово-минералогического состава Зъясняет физическую сущность фракционирования материала при намы-

Пылевидное сжигание топлива обусловливает преимущественно пы-гватый состав грунтов. По аналогии с песками при содержании чаи ил > 0.1 мм менее 75% большинство исследованных проб относится к пы-; ватой голе. В свою очередь среди них отчётливо выделяется зола с )вольно высоким содержанием частиц Л <0.1 мм (до 87 - 64Х от ей* >го количества проб), что позволило автору выделить самостоятель-■ 1й тип. который предлагается назвать "эола-гшь". 'За критерий гы-¡ледин нового типа принято содержание частиц 6 < 0.1 мм более 752.

По аналогии с песчаными грунтами и с учётом особенностей во--

Таблица " .1

ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ ЗОЛЫ РАЗЛИЧНЫХ ВИДОВ ТВЁРДЫХ топлив

■ СТ&Яийл 1 Г-к | ладгаеск;:;'. состав на бессульфатную массу, X Группа по химсоставу

_ ..„..-1. 1 ■ ■ 1 Г 1 I За! А120з | Ге^иэ 1 СаО }МдО К20 ¡N£¿0 Т102 Р205 МпО

••сК5Й ТРсС асг/э-| 60.6,126.5 I 5.4 CK.it \тл;: & ■ ■ • —— 1 —— 51.7'!£5. о ! 5.& 2.о(о.5 То|оГб" 0.5 0.5 0.2 с.з 1.4 1.2 0.7 0.4 0.1 0.3 III

1 ' 1 ГОНРЩ-Й I 54.1|£3.6 |11.1 | 45.§!25.1 (13.0 2.6(1.9 3.5 3.2 1.5 О.А 1.3 1.0 0.3 0.2 ' III

: Гг.-' 1 ...... г!___: - г тюгмоскоь-! 1 у.о [ 50.21&1.4 | 8.9 4.110.7 2.8 0.8 0.7 0.6 О.й С. 8 1.4 ол III

! В-.>;гт:-.,кскьг I ггэ: < аьоьска- | Ц7.7 1 Б.б!1.6 { 0.4 \'Гл1ГН""ЬГ{ 48.о|£2.б |:£.6 | 5.7|2.7 |г.4 0.4 1.2 | 1.0 ¡0.4 13 11

Бшмечак-ие. Б чисхителе привезён состав волы-уноса по справочной литературе, '

в внаменателе - состав намывной золы по данным исследований УралВТИ.

Кумулятивные кривые гранулометрического состава

ш ¡в

«3

п

% О

ж

е- 50

< *

в. ш

«С

/ / / г"/ Г

/ / / • / /у г

у / / / ) У/

/ / / / У г

V * Ум /

/ / / //

/ . Г _г** А /

А А

г

I

V

§

Диаметр Фракций, мм Рис. 1

1- ЗОЛА- ПЫЛЬ 2-ЗОЛА ПЫЛЕЗАТАЯ ; 3~ ЗС-ПА МЕЛКАЯ; 4-ЗОЛА СРЕДНЕЙ КРЗПН0СТИ

лошлаков впервые составлена номенклатура грунтов по грансоотаву (табл. 2).

Таблица 2

Номенклатура аолошлакового материала по гранулометрическому составу

г- -----------------.....-...... | Тип 1 ...............- .......... Размер частиц 0, мм % массы воздушно-сухого) грунта 1 1

г ....... | Шлак й > 2 1 > 00 1

|Йола: 1

|- с включением шласа й > 2 > 25 1

|- средней крупности с!> 0.25 > Б0

|- мелкая с! > 0.1 7/ 75 |

¡~ пщеьатая й > 0.1 < 75 1

| ■ пыль с1 < 0.1 > 75 |

1. .„. — ____________________ . --------,------------------------ ____ . 1

Приыечмт: 1. Для установления наименования грунта последовательно суммируются проценты .частиц: сначала крупнее 2 мм, далее крупнее 0.15 мм и т.д. Наименование грунта принимается по первому удоьаитворямцйму показателю в порядке- раолилсаенш наименований в гаелнце.

Крупная зола нигде не отмечается.

Кумулятивные крлвыг иещ.-ни на ран. I.

3 цтыЛ глав» •лмЬчгиа ьолы. Ям.чк/.ч-ни н уошкмик-аи ксерил я цл. ристиками.

¿им«'*» (У) ша-и лр<>ышж.

чурйй {зд^ши и< 0.05 ■

Пдаисосгаьа золы различной крупности при

•ГЫаТрШ.гиО'ГОЯ физические и фИЛЬТраЦНОНШе Ф^сгори, ишмш? на физические показатели, :шшо заьисныооти иыму отдельными характе-

здьмеит 01 г(.<ана. /лчьа, водотасыюго с-ис-¡шишооть а:«о«ш<:-рно возрастает ирк уьыш-ш за счот поыцициог» еодс-рлилны ь ее сое-;тйц. Для аомг док*««. тугменх угд«й Рсфтиао-

кой ГЛЗС . установлена -ледующам зависимость:

0.94 х РМ < 0.05 мм) t 12.4; г * 0.73. (I)

Влияние вещественного состава на влажность зависит от содержания в нашвных отложе-шх минералов и агрегатов легкой фракции, размера и формы частиц, ибо чем белее частицы тонкие и по форме угловатые, неровные, тем вше их удельная поверхность и, соответственно, вше влажность. Роль фактора времени прослежена при изучении золы Сред-неуральской ГРЭС; ' за 16 лет консервации золоотьала влажность золы- пыли уменьшилась на 72, а золи пылеватой -на 352. Степень влажности, которая яьляется классификационным показателем. для .золы разных тонлиб различная: • •

для золы зкибастузских углей

И = 71.94 (Бг) + 4.04; Г = 0.95, (2)

для золы донецкого антрацита

V/75.54 (Зг) - ¿2.3; Г = 0.95. (3)

; • Зола как высокодисперсная система- <.обладает высотой и очень высокой влагоёмкостью, низкий коэффициентом водоотдачи, что создаёт ' трудности искусственного осушения золоогваюь обычными средстпами.

Плотность части грунт (р3) зависит от вида топлив, тфазо-во-минералогического состава и крупности материала: чем больше содержание магнитной фракции, трм ьише плотность частиц. Зависимост» этого показателя от грансостава для волы подмосковных углей представлена следующим выражением:

р.,. = 2.59 - 0.004 Р.М < 0.05 мм); Г -- 0.81, (4)

Факторами, влияющими на шоптост (р), являются вид топлив, гранулометрический состав и влажность (степень влажности), Зависц-мс-стн показателя плотности от степени влажности для разных топлив выражаются следующими уравнениями:

для иолы зкибастузских углей

р = 0.66 (Зг) + 0.79; Г - О.&Ь; (£*)

для золы донецкого антрацита

' р * 0.47 (Бг) + 1.25; V » 0.91. (6)

Плотость сухого группа (рл) является важнейшей Фш-.ичьской яа-рактеристикой, поскольку оц& используется при р^мочш нооиходиг^й эмкости йолштналов, вьралае-т стеизнь уплотненности грунтов н др. Установлены аавиаиости ы;жду пдетиоечь» сухого ¡ рута и плотность*» частиц, КОТШЫО СПИ -¡ЫШииТСЯ' СДоДУВДИ 41) ьирзд(,-1111.11.111:

- и -

для EJ.au эглбастуьских углей ' .

pá « 0,43<ps) ~ 0.22; Г - 0.34; (?)

для волы догецкого антрацита

pd г 0.?4(р3) - 0.6; Гг О,В-

Влияние БЛа'Лооти j;a плотность сухого грунта прослежено но золе экибастузских углей Среднеуральской и Рефтинской ГК*!', в реьуль-таге чего установлено: ■

- для голы-пшш четкой зависимости между pd от W не наблюдается, что объясняется ьисо кой дисперсностью частиц и их малой ьодоот « дачей;

- для золы пылеватой и мелкой снижение влакности способствует возрастании величины ра, чю позволяет стимулировать улучшение не суищ свойств грунтов за счет осушения (консервации) золсотвалов.

Коэффициент поэистст и плотность сложения. Коэффициент ио-ристости. воли независимо от вида топлиь в подавляющем большинстве имеет коэффициент пористости больше i.О, а иногда он достигает 2 -3. Если сравнивать золу с песками, то при таких значеньях коэффициента пористости она повсеместно должна относиться к рыхлой, что не соотиетсткует её действительному состоянию.

Впс-риые предложен ме'?од установления плотности сложения золы по коэффициенту пористости, как это принято в грунтоведении для обычных груитэа, но с учётом особенностей формирования, и состава нашвньх отложений. В основу метода положено использование показателя отноонтелы.ой гдотности D. Для этого находится зависимость обратной величины косийициента пористости J/t? от показателя D (воли-чипа 1 /tí принимает» я для удобства построения гренка}. Но граничны* оиачеиинм ьеличииы Ü устанавливается плотность сложения грунтов и „-оо'гьитс.'ьуицие с-й значения 1/е, которые затем переводятся в коэффициент пористости.

fira иллк'Сграции на рис. 2 ирмьедон график для оирид<л»еииа гдотнроти сложения золи зкибастузеких и подмосковных углей.

По данным етатистиче :кой обработка шааиенпые иаьисишсти еледумцио выражении:

для ооди Эмйзстуьских и подмискоьимя углей

'f/erO.SS <Ъ) +0,42; (9)

длд Залы донецкого аипрапота

1/е ?=(h§9 (D) + 0,67; Г = 0.92; ПО)

ГрАфИК ДЛЯ определения ПЛОТНОСТИ сложения золы эниблртузских и подмосковных углей

рис. г

» — Ша экивАГгукких аглй ; 1 ~ вола гадмоскааских углем

цт воли л^иоьско-Болинских углей

1/е = 0.38 №) + 0.55; г = 0.86. (11)....

Используя указанные зависимости, впервые составили номенкла- ■ туру аош по плс.. ости сложения в зависимости от .вида топлив. 3).

Таблица 3

Номенклатура золы-пыли я шмеватой ашш по плотности сложения ■

Г-------1--:--1---:--1

Еид топлив

Плотность сложения

I-----1--—

(Экибастузские, (Рыхлая

|подмосковные |—--

|угли • |Средней

I I плотности

| Донецк: № (антрацчт I

I

|Плотная 4-

Н

|Ри<лая

I----

(Средней I плотности

(Плотная

|Лььоиоко иолин- |Иилая Ьлкио уг/и |-----

Коэффициент * пористости (е)

е > 1.65

е < 1.85

е < 1.5

1.25

1.1 £ е < 1.25

е< 1.1

■е^ 1.45

| |Средней

! (плотности |1.25 £ в < I.45

I ИЦ^йда. ( & < 1.26

Н-оо/.лшмо отм-чмп., что рдяная плотность сложения не зависит ид- с?«ц«!Ш1 ьвдшосги грун.'Ой, что позволяет «фитичеоку отммзтнр* к '»•ль. 3>, оний 2,ег.01-ёа, где- степень плат; ¡остр явла-

»'1им.:т»и ином .'•¡ииуской кпргл1йриати«сй, учини*.; иищей сс^шнии

На>:щи** '(У'НТОо (П^И&ЧГНИН рЗ'Чо'ШЙ СЫ1рО'1.11Ш;Ш1Й.

Фильтрационные свойства волы обычно определяются зксперимен-•ально либо в полевых условиях (методом наливов), либо в лабораториях условиях. В том' и другом случаях массовое определение коэффициента фильтрации (Кг) довольно ограничено. Для песчаных грунтов, как [звестно,' имеются эмпирические формулы, которые широко используются ;ля определения коэффициента фильтрации. Однако такие формулы к soie ввиду её высокой пылеватости неприменимы. Автором выявлена зависимость коэффициента фильтрации от средневзвешенного диаметра час-'иц d. Графически такая зависимость показана на рис. 3. f? результа-■е статистической обработки результатов исследований, а также с чётом температурной поправки и плотности сложения эта зависимость меет следующий вид:

Kf » 5.26 [Mr. м/сут, (12)

где гпк - коэффициент, учитывающий плотность сложения намытых в золоотаад отложений: для золы средней плотности тк»1, для золы рыхлой гпк=1.5, для золы плотной iv.*0.75; d - средневзвешенный диаметр частиц, мм; г -температурная поправка; г « 0.7 + b.03t (t - температура соды в золоотвале).

Формула учитывает особенности фильтрационных свойств золы Б ависимости от фракционирования материала и может быть использована ля определения коэффициета фильтрации намытых в золоотвал отлаче-ий, не обладающих самоцементирующимися свойствами.

В четвёртой главе рассматриваются механические свойства зо-ы-пыли и пылеватой золы экибастузских и подмосковных углей, Уста-овлено, что основным фактором, влияющим на прочностные и ¡де^орма-ионные свойства золы, является плотность сложения. Деформационные войства золы не зависят от влажности, однако влажность существенно jura от ьа показатели прочности: при замачивании величина сцепления меньшаетса примерно в два раза.

По дайниы статистической обработки получены корреляционные ИСШ40СТИ ыехашместп показателей от коэффициента пористости, имущие следующий вид:

i - 16.3 - 6.Ql(e), Mlla; г «• Q,07; ^3)

Vg - 43, tt» - 7.ИШ)-, Г » 0.08;

График зависимости коэффициента Фильтрации залы от средневзвешенного диаметра члетиц

и/сзт

« 1

х г V з

+ ь

о 5 г 6

«Л

а.« 04 о.5 и а.т «.« мм

СРЕДКЕвЗВЕИЕННЫЙ ДИАМЕТР

Рис. 3

1 -Тюменская ТЭЦ ; г? Закамская ТЭЦ-5; ъ-Цикнискля ГРЭС; i. - Ни*иетзринская ГРЭС; 5 -Троицка* ГРЗС ;б - Оиднезральсма ГРЭС

СП « 0.0055 + 0.002б(е), МПа; г - 0.9?. (15)

Согласно п. 2.7 СНиП 2.02.02-85 "Основания гидротехнических сооружений", расчётные значения <?|и сц следует принимать равными нормативным.

В расчётах оснований по несущей способности рекомендуется принимать следующие значения коэффициентов надёжности по грунту:

Неф - 1.1; *>«•> - 2.?- • . (16, 17)

Лабораторные испытания грунтов на прочность предлагается вы-, поднять для золы средней плотности и плотной по методу консолидиро-вашого среза, а для золы рыхлой - по методу неконсолидированного среза.

В пятой главе даны рекомендации по использованию результатов исследований при инженерно-геологических работах и проектировании сооружений на зольном основании. Основное содержание главы заключается в следующем.

1. Приведена инженерно-геологическая классификация аоды-пыли и пылеватой ¿.оды (табл. 4). •

2. Выполнены определения расчётных сопротивлений зольного основания в двух вариантах: по формуле (7) СНиП 2.02.01-83 как для обычных грунтов и по этой же формуле, но с поправкой В.И.Крутова, заключающейся в принятии коэффициентов условий работы и тС2, уменьшенными в 1.2 раза, и коэффициента К « 1.2. На основании анализа полученных данных рекомендуется величину К определять по формуле (7) СНиП с поправкой В.И.Крутова. Значения 1?о для золы разной плотности сложения приведены в табл. 5,

Таблица 5

Расчетные сопротивления По пылеватой а оды зинбастузсккх и подмосковных углей

Плотность сложения (коаффициенг1 користости, е) Расчетные сопротивления Во. МПа 1кгс/см")

Плотная <е < 1.50) Средней ьжп'ноетп (1.60 4 е < 1. 8Гй) Рыхл^ 1?о» 0.1(1.0) 0.1(1.0) > ^г» 0.03(0.3) ^ < о.схш.а)

П£шеч£йше. Для аолн-иияк рыу.лсА н средни! плотности слсш>гл?

Без жёстких структурных связей

Искусственные

• Я <*> ® й Ж "3 <3

о а: о го о

Со О СЛ 3 Л

Л 1 л В (Л 1

«Л X сп а

ч я 1 /V

А О'

м о О!

со

-а-

(е > 1.60) приведённые значения Ro принимаются с коэффициентом 0.9.

3, Составлена таблица нормативных значений характеристик голы (табл. б).

Таблица 6

Нормативные значения сцорлекия с, кПа (кгс/см"), угла внутреннего трония ф, град, и иодулб деформации Е, Ш1а (кгс/см2) пылеватой голы зкибастузских и подмосковных углей

Обозначения характеристик грунтов

Характеристики грунтов при коэффициенте I пористости в, равном )

——I-

-1-1--

1.3 I 1.5 | 1.7

—.-,-,--—|

1.9 | 2.1 Г 2.3 |

-Н-h—-1-1---1

9 | 9.5 | 10 | 10.5 | 11' | 11.5 | (0.09) | (0.095) | (0.10) | (0.105)1 (0. И) | (0rll5) |

+

34 | .33 | 31 | 3Q | 28 1 27 |

+

+

н

0.75 | 0.65 | 0.5 | 0.4 | 0.25 | 0.15 i | (7.5)| (6.5) | (5.0) | (4.0) |(2,5) | (1.5) |

Примечания: 1. Для золы-пыли рыхлой и средней плотности (е > 1.50) приведённые в таблице значения принимаются о коэффициентом 0.9.

2. Для голи с промежуточными значениями в допускался определять значения с, Е по интерполяции.

Заключение, в диссертационной работе рассмотрены методы иаучеша и оценки свойств малоизученной разновидности искусственна •рунтов - наивной золы тепловых электростанций. Основные научные и фактические результаты исследований заключаются в следующем. .

1. Установлено,. что зола обладает большой неоднородностью по ;иыическоыу, фазово-минералогическому и гранулометрическому соста-1У, физическим, мехшшческим и фшштрациснным свойствам не только ¡а разных золоотвалах, но и в пределах каждого из них. Такая неод-юроднссть обгясняется разнообразием видов топдив, технологией на* шва ;фракционированием материала цо крупности), консолидацией от-, юженм во времеки. .

2. Намгтые в золоотваш отложения характеризуются аномально 1ыспкими по сравнению с природными группами значениями влаздооти

(до 50 - 802), коэффициента пористости (более 1.0, иногда до 2 -3), низкими значениями плотности сухого грунта (0.6 - 1.1 г/см3), что позволяет отнести их к совершенно иной генетической разновидности и выделить отдельно из группы искусственных грунтов.

3. По аналогии с песчаными грунтами и с учётом специфических особенностей намыгных отложений составлена инженерно-геологическая классификация золи-пыли и пылеватой золы. Классификация. относится только к золе тех топлив, которые в ней указаны (см. табл. 4).

4. Установлены эмпирические зависимости между отдельными характеристиками физических свойств, а также зависимости деформационных и прочностных показателей от коэффициента пористости. Основным фактором, влияющим на механические свойства, является плотность сложения грунтов. Влажность на сжимаемость зо;:ы влияния не оказывает. Показателя прочности при замачивании грунтов снижаются, особен- ■ но сцепление, величина которого уменьшается примерно в л г,а раза по сравнению с золой влажной и маловлажной. Характеристики механических свойств рекомендуется назначать для голы в водонасыщенном состоянии.

5. Составлены таблица ра чётных сопротивлений и нормативных значений характеристик золы (см, табл. 5, б). Указанные таблицу могут быть использованы для предварительного определения размеров фундаментов зданий и сооружений II класса и окончательного определения размеров фундаментов зданий и сооружений III класса, а также для окончательных расчётов дамб-наращивания высотой до 5 м.

G. Предложена эмпирическая формула (12) для определения коэффициента фильтрации в зависимости от средневзвешенного диаметра частиц.

7. Научно обоснованные методы изучения свойств и особенностей намывкой золы, рассмотренные в настоящей работе, позволяют целенаправленно назначать объёмы инкенерно-геологических изысканий, квалифицированно оценивать полученные результаты, повысить качество проектной документации.

Основные результаты диссертации изложены в следующих публикациях:

1. Максимов в. в. Изучение строительных свойств золоилакового материала некоторых ТХ Урала и Казахстана. // Труды Теплоэлектроп-роекта. - М,: Энергия, 1073. - Вып. 14: - с. 17-28.

2. Максимов В.В., Пайков В.А. Опыт использования золы зкибас-

зских углей в качестве основания ограждающих дамб золоотвала Трекой ГРЭС // Энергетическое строительство; - 1975. - N 4. - с. -19.

3. Максимов В.В. Классификация золошлакового материала по гра-юметрическому составу // Проблемы'инженерно-геологических и ин-нерно-экологических изысканий и инвертаризации земель и инженер-х коммуникаций в Уральском регионе: Тез, докл. семинара - Екате-«бург: УралТИСИЗ, 1995. - с. 12-15.

4. Максимов В.В. Классификация золи экибастузских углей по этности сложения // Проблемы инженерно-геологических и инженер- экологических изысканий и инвертаризации земель и инженерных, ¿муникаций в Уральском регионе: Тез. докл. семинара - Екатерин-эг: УралТИСИЗ, 1995'. - с. 15-16.

5. Максимов В.В. Фильтрационные свойства золы тепловых элект-:танций // Проблемы инженерно-геологических и инженерно-экологр-:ких изысканий и инвертаризации земель и инженерных коммуникаций Уральском регионе: Тез. докл. семинара - Екатеринбург: УралТИСИЗ, >5. - с. 16-17.

6. Максимов В.В. Расчетное сопротивление аолы как основания ¡ружепий // Проблемы инженерно-геологических и инженерно-экологи-;ких изысканий и инвертаризации земель и инженерных коммуникаций 'ральском регионе: Тез. докл. семинара - Екатеринбург: УралТИСИЗ,4 16. - с.

7. Максимов В.В. Влияние химического состава зоЗш ТС€ Урала на свойства и загрязнение природных вод //■ Научно-практический семи | на Мевдунар. выставке "Уралэкологш - 96" : Тез. докл. - Екате-бург, 1396. - с. 31.