183941. lajstromszámú szabadalom • Eljárás vízáteresztő talajban injektálással szilárdított és/vagy vízzáróvá tett réteg kiterjedésének és/vagy homogenitásának meghatározására
1 2 183 941 A találmány vízáteresztő talajban injektálással szilárdított vagy/és vízzáróvá tett réteg kiterjedésének és/vagy homogenitásának meghatározására szolgáló eljárásra vonatkozik. A mélyépítési gyakorlatban gyakran készítenek nem vízzáró talajban utószilárduló anyag injektálásával szilárdított és/vagy vízzáró rétegeket. Az ilyen rétegek tényleges kiterjedésének és/vagy homogenitásának meghatározásához fontos műszaki és gazdaságossági érdekek fűződnek, pl. az injektálófuratok száma és kiosztása, az egységnyi talajtérfogatra jutó injektálóanyag mennyisége stb. a réteg-kiterjedés és -homogenitás függvénye. A rétegek kiterjedésének és homogenitásának meghatározásához az injektált zónából és annak környékéről az injektálás befejezését követően természetes állapotú réteg-, illetve talajmintát kellene venni. Ilyen mintavétel elméletileg általában kétféleképpen történhet: magfúrással (zavartalan mintavétel), vagy pedig nyílt feltárással. Az injektálási feladatok túlnyomó többségénél az injektálandó zóna a talajvízszint alatt, szemcsés talajrétegekben, és viszonylag nagy mélységben helyezkedik el. Ilyen adottságok mellett a fent említett mintavételi módszerek gyakorlatilag nem alkalmazhatók, vagyis mintavétel általában nem is történik, a furatok kiosztását, az injektálóanyagok mennyiségének a meghatározását stb. tapasztalati alapon, ill. becslés útján határozzák meg. A találmány feladata, hogy olyan eljárást szolgáltasson vízáteresztő talajban injektálással szilárdított vagy/és vízzáróvá tett réteg kiterjedésének és/vagy homogenitásának meghatározására, amely mélységi mintavételt nem igényel, mégis pontos információt ad a kiterjedésről és homogenitásról. A találmány azon a felismerésen alapul, hogy amenynyiben az injektálóanyagot mágnesesen szuszceptibilissé (érzékennyé) tesszük, az injektálással kezelt zónák terjedelmét és homogenitását geofizikai szonda segítségével nagy pontossággal érzékelhetjük. E felismerés alapján a kitűzött feladatot a találmány értelmében olyan eljárás segítségével oldottuk meg, amelyre az jellemző, hogy az injektálóanyaghoz az injektálást megelőzően ferritport adagolunk, és az ily módon mágnesesen szuszceptibilissá tett injektált réteg kiterjedését vagy/és homogenitását geofizikai érzékelőeszközzel — például geofizikai szondával — határozzuk meg. Az eljárás egy előnyös foganatosítási módja szerint 0,05—20,0 /un, előnyösen mintegy 0,5—2,0 /tm szemnagyságú ferritport adagolunk az injektálóanyaghoz, annak tömegére vonatkoztatva 0,1—3,0%, célszerűen mintegy 1,0% mennyiségben; a ferritpor sűrűségét 3500—4500 kg/m3 értékhatárok között választjuk meg; legkedvezőbbnek mintegy 4000 kg/m3 sűrűségű anyag alkalmazása tekinthető. A ferritpor például mangáncinkferrit, vagyis MnO„* ■ ZnOe (Fe203) lehet, de alkalmazhatunk stronciumferritport, azaz SrO„ (6Fe203)-at is. A találmányt a továbbiakban példa kapcsán ismertetjük részletesen. Völgyzárógát-építési munka során kell nagykiterjedésű, lényegében vízszintes injektált szilárd réteget létrehozni talajvízszint alatt, homokos kavics talajban, viszonylag nagy (10,0 m-t meghaladó) mélységben. Meghatározandó a réteg tényleges magassági kiterjedése, valamint az alkalmazandó fúrattávolság. E feladat megoldása érdekében a bentonit, cement és víz keverékből álló injektálóanyaghoz még az injektálás előtt 2 mangáncinkferrit-port, MnO„*ZnOg(Fe203)-at adagolunk, mégpedig az injektálóanyag tömegére számítva 1,0% mennyiségben, azaz 1 to injektálóanyaghoz 10 kg 0. 5—2,0 nin szemnagyságú, és g =4000 kg/m3 sűrűségű 5 ferritport adunk. Ez az anyag ilyen mennyiségben az injektáló anyagkeverék tulajdonságait a bedolgozhatóság, a kötésidő, a vízzáróság stb. — tehát funkcionális — vonatkozásban nem változtatja meg, az injektálási művelet tehát a szokásos technológiával és berendezésekkel minden 1 o további nélkül végrehajtható. A ferritpor hozzákeverésének köszönhetően megváltozik az injektálóanyag mágneses szuszceptibilitása (érzékenysége). A mágneses szuszceptibilitás értéke a fent megadott paraméterek mellett 7.10'3....6.10"5 értékhatárok közé esik, és ezt az értéket, 15 illetve mágneses szuszceptibilitását az injektált anyag az injektálási művelet során, majd azt követően a szilárdulási folyamat alatt, és megszilárdult állapotban is megtartja. Mivel a természetes talaj (tehát az injektálóanyaggal nem kezelt zónák) mágneses szuszceptibilitása általában 20 gyakorlatilag elhanyagolható, az injektálással kezelt zónák terjedelme és homogenitása mefelelő, a mágneses tulajdonságokra reagáló geofizikai érzékelő-készülék segítségével nagy pontossággal kimutatható. Ennek érdekében a talajban az injektált zóna elméletileg meghatározott tar- 25 tományát mind magassági, mind alaprajzi értelemben magába foglaló furatrendszert készítünk, amelynek minden furatába geofizikai szondát bocsátunk, és annak segítségével megállapítjuk a környező talajtartományok mágneses tulajdonságait. Az érzékelés céljára például a 30 kereskedelmi forgalomban „GM—250 typ. Kappameter” néven ismeretes geofizikai szondát alkalmazunk, amely az őt körülvevő közeg mágneses szuszceptibilitását, illetve annak változását méri; a csatlakozó műszeren egy mutatónak a szuszceptibilitással arányos kitérése ol- 35 vasható le. A kapott értékek alapján a további injektálási műveletekhez szükséges furatkiosztás, és az egységnyi talajtérfogat vízzáróvá tételéhez szükséges injektálóanyag mennyiség már könnyen meghatározható. 40 A találmány előnye, hogy mintavétel szükségessége nélkül, igen egyszerű és gazdaságos módon pontos tájékoztatást nyújt az injektált zónák elterjedésének és homogenitásának mértékéről, így optimális költségráfordítással teszi lehetővé a tervezett szilárdsági, illetve vízzárósági 40 tulajdonságokkal rendelkező injektált zónák létesítését. A találmány természetesen nem korlátozódik a fentiekben adott konkrét eljárási példára, hanem az igénypontok által definiált oltalmi körön belül számos módon megvalósítható. 50 SZABADALMI IGÉNYPONTOK 1. Eljárás vízáteresztő talajban injektálással szilárdított 55 vagy/és vízzáróvá tett réteg kiterjedésének és/vagy homogenitásának meghatározására, azzal jellemezve, hogy az injektálóanyaghoz az injektálást megelőzően ferritport adagolunk, és az ily módon mágnesesen szuszceptibilissé tett injektált réteg kiterjedését vagy/és homogenitását ge-60 ofizikai érzékelőeszközzel — például geofizikai szondával — határozzuk meg. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás foganatosítási módja azzal jellemezve, hogy 0,05—20,0/im, előnyösen mintegy 0,5—2,0 /un szemnagyságú ferritport adagolunk az injek- 65 tálóanyaghoz.
