Пливуни.

Date: 2015-10-07; view: 424.

Довгий час поняття “пливуни” не мало чіткого означення. Пливуни дуже ускладнюють проходку гірничих виробок і будівництво споруд (обвалювання стінок будівельних котлованів, важке виймання породи, розрідження породи при струшуванні, виположування укосів до мізерної крутизни, запливання котлованів грунтом).

При викритті пливунів буровими свердловинами в обсадних трубах можуть утворюватися так звані пробки, тобто від забою свердловини пливун спрямовується вгору по обсадній трубі, обволікає буровий наконечник і штанги та міцно їх охоплює. Пробки утворюються тоді, коли виникає різниця між рівнями води за трубами і в трубах за рахунок видалення в процесі буріння частини води разом із грунтом, що виймається на поверхню. Пробки у свердловинах досягають висоти 10-20 м. Часто утворення таких пробок призводить до прихоплення інструменту і необхідності витягати його разом із обсадними трубами. Інколи доводиться все залишати і бурити свердловину в іншому місці. Тиск пливунів часто призводить до викривлення стволів шахт, руйнування їх кріплення та інших аварійних ситуацій.

На думку дослідників (О.Ф.Лебедєв), у природі можуть існувати два види пливунів: псевдопливуни (несправжні пливуни) та істинні пливуни.

Псевдопливунами називають такі пухкі гірські породи, опливання яких зумовлене наявністю гідродинамічного тиску. Це можна проілюструвати таким дослідом: якщо через посудину, наповнену піском, пропускати знизу вгору воду, поступово збільшуючи напір, то при певному гідравлічному градієнті пісок переходить у зважений стан. Це обумовлено гідродинамічним тиском на частинки піску. В такий момент частинки піску приходять в рух, перевертаються, пісок розпушується; металева гирка, поставлена на пісок, опускається донизу.

За рахунок гідродинамічного тиску грунтового потоку можуть розпушуватися і переходити в нестійкий стан гірські породи в укосах, якщо тиск грунтового потоку спрямований у бік укосу. Явище розпушування спостерігається і в місцях виходів артезіанських вод або в нижньому б‘єфі гребель внаслідок дії води, що фільтрується через основу з верхнього б‘єфу.

Істинними пливунами називають такі пухкі гірські породи, опливання яких обумовлене не тільки дією гідродинамічного тиску, але й головним чином наявністю у складі породи органо-мінеральних колоїдів. Органо-мінеральні колоїди (високомолекулярні органічні сполуки, алюмоферизолі, гелі і колоїдно-дисперсні мінерали) обумовлюють ряд характерних властивостей для цих порід: мале зчеплення, в‘язкість, водопроникність, опір зсуву, високу деформаційність, текучість, еластичність; поступова зміна міцності із зміною вологості; вони наділені тіксотропністю. Перехід у пливунний стан таких порід відбувається при порушенні їх природної структури за рахунок вібрації, гідродинамічного тиску, зволоження, при наявності зсувних зусиль.

Властивості істинних пливунів сильно змінюються залежно від властивостей навколишнього середовища; на них позначається зміна концентрації водневих іонів, ємності поглинання. Висушування пливунів на повітрі призводить до утворення нетіксотропних, незворотніх найщільніших і водостійких структур. Перехід порід у пливунний стан можливий при одночасній наявності наступних чинників:

а) сприятливої для прояву пливунності геологічної будови;

б) відповідної різниці напорів підземних вод, зумовлених гідрогеологічними умовами;

в) певного складу пухких порід;

г) певного стану пухких порід.

Пливуни можуть проявитися тільки у випадку сприятливих умов залягання пухких гірських порід, тобто тільки тоді, коли відповідні породи будуть викриті будівельними котлованами, гірничими виробками, буровими свердловинами або якимись природними процесами (розмиваннями, в результаті сповзання порід тощо). Якщо пливуни залягають глибоко і не викриваються, то не мають місця і прояви пливунності.

Істинні пливуни наділені наступними характерними ознаками:

1) наявністю фракції розмірами менше 5 мкм у кількості, не меншій 4%;

2) високою пористістю (43-45%);

3) величиною максимальної молекулярної вологоємністі, більшою 4%;

4) малою величиною водопроникності і водовіддачі;

5) наявністю органо-мінеральних колоїдів;

6) тіксотропністю;

7) залежністю кута природного укосу від вологості породи;

8) зміною властивостей пливунів внаслідок висушування через незворотнє при цьому зсідання колоїдів.