№71-07

Обґрунтування застосування низьков’язкого поліуретану в умовах слабких водонасичених ґрунтів

М.Ю. Мусихін¹, Г.К. Туганов¹

¹Національнй технічний університет України «Київський політехнічний інститут» імені Ігоря Сікорського, Київ, Україна

Coll.res.pap.nat.min.univ. 2022, 71:71-78

Full text (PDF)

АНОТАЦІЯ

Мета. При просіданні конструкцій метрополітену в слабких обводнених ґрунтах застосовують різні методи закріплення. Досить поширеним є закріплення за допомогою методу струменевої цементації з додаванням різних хімічних реагентів, що є екологічно безпечними, прискорюють терміни зміцнення ґрунтового масиву та є довговічними. Обґрунтувати застосування низьков’язкого поліуретану, як метод збільшення стійкості водонасиченого ґрунтового масиву навколо тунелю метрополітену.

Методика. Аналітичним шляхом обґрунтувати спосіб зміцнення стійкості водонасиченого намивного ґрунтового масиву навколо тунелю метрополітену методом струменевої цементації з використанням низьков’язкого поліуретану. Розглянути переваги даного матеріалу та представити міцнісні характеристики.

Результати. Застосування суміші бетону та низьков’язкого поліуретану при струменевій цементації дозволяє збільшити міцнісні характеристики паль, завдяки перевагам поліуретану. Матеріал має високу щільність, озоностійкість, стійкість при високих та низьких температурах, можливість використання при значних механічних навантаженнях, при високій щільності має не велику масу, еластичний. При заповненні свердловин сумішшю розчину цементу та поліуретану у взаємодії з водонасиченим ґрунтом змінюються фізико-механічні характеристики ґрунтів та навантаження на конструкцію метротунелю.Виходячи з аналізу даних по закріпленню ґрунтового масиву, можна виділити, що для збільшення стійкості водонасиченого ґрунтового масиву доцільно застосовувати метод струменевої цементації з додаванням низьков’язкого поліуретану.

Наукова новизна. Використання низьков’язкого поліуретану, як закріплюючого матеріалу методом струменевої цементації являється високоефективним у закріпленні слабких водонасичених ґрунтів. Застосування поліуретану дасть можливість скоротити терміни робіт, зменшити кількість матеріалу, збільшити експлуатаційні характеристики.

Практична значимість. В зміцнені ґрунтів підземного простору при щільній міській забудові метод силікатизації є поширеним та зручним при зміцненні ґрунтового масиву, проте використання паль в результаті змішування ґрунту з поліуретаном не тільки зменшить терміни робіт, а й знизить вартість та збільшить швидкість твердіння паль, збільшить діапазон охоплення водонасиченого масиву біля тунелю, знизить можливість утворення протифільтраційної завіси, що являється безпечнішим для міської забудови.

Ключові слова: слабкі ґрунти, водонасичений масив, зміцнення масиву, стабілізація ґрунту, поліуретан, бетонополімер, цементація.

Перелік посилань

1. Мусихін, М. Ю. (2022). Аналіз хімічного закріплення ґрунтів у підземному будівництві. У Тези IX Всеукраїнської науково-практичної конференції студентів, аспірантів та молодих вчених «Перспективи розвитку гірничої справи та раціонального використання природних ресурсів» (с. 68–70). Житомирська політехніка.

2. Stovpnyk, S. M., Han, A. L., Zahoruiko, E. A., & Shaidetska, L. V. (2017). Research of hydraulic impact on the technological stability of shallow metrotunnel in dredging massives. Science and Transport Progress. Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport, (5(71)), 141–148.
https://doi.org/10.15802/stp2017/114357

3. Петренко, В.І., & Петренко, В.Д. (2013). Обґрунтування параметрів хімічного закріплення ґрунті в при будівництві Київського метрополітену. Мости та тунелі: теорія, дослідженя, практика, 2013 (4), 60-66.
https://doi.org/10.15802/bttrp2013/26642

4. Musykhin, M. (2022). Research of metro tunnel sediments under the conditions of a water-saturated flood massive. Geoengineering, (7), 56–61.
https://doi.org/10.20535/2707-2096.7.2022.267606

5. Sidek, N., Bakar, I. A. A., Azman, A. A., Rahman, A. S. A., & Austin, W. A. (2017). Strength characteristic of polyurethane with variation of polyol to isocyanate mix ratio: A numerical analysis. У2017 IEEE 2nd International Conference on Automatic Control and Intelligent Systems (I2CACIS). IEEE.
https://doi.org/10.1109/i2cacis.2017.8239028

6. [The relationship between compressive stress and variation in polyol-isocyanate content based on experimental and numerical result] [Зображення]. (2017). IEEE Xplore.
https://ieeexplore.ieee.org/document/8239028