הרכבים גיאו-סינטטיים ואפשרויות לעבודת הכרייה

הרכבים גיאו-סינטטיים ואפשרויות לעבודת הכרייה

1 גיאומברנה

פרויקטים של קפיצת ערימה, בריכות אידוי, זנב וכו 'בפעולות כרייה חווים לעתים קרובות עומסים גבוהים מאוד וגיאוממברנים נפוצים מאוד. השימוש ב-Geomembrane בפרויקטים של קפיצת ערימות מהווה יותר מ-40% מכלל הייצור של גיאו-ממברנות. חומרי הגלם של Geomembrane הם פוליאתילן בצפיפות גבוהה (HDPE), פוליאתילן ליניארי בצפיפות נמוכה (LLDPE geomembrane), פוליאתילן בצפיפות נמוכה (LDPE geomembrane) \ פוליוויניל כלוריד (PVC geomembrane), פוליפרופילן (PP geomembrane) וגומי EPDM (EPDM geomembrane). עם זאת, פעולות הכרייה בוחרות בעיקר בגיאוממברנה HDPE בשל עמידותו הכימית הגבוהה ותכונותיו הפיזיקליות. עוביים גדולים או שווים ל-0.75 מ"מ (30 מיל), כגון צרפת וגרמניה, מחשיבים גיאו-ממברנות פולימריות של 1 מ"מ (40 מיל). בנוסף למאפייני הגיאוממברנה, יש לקחת בחשבון סוגיות עיצוביות אחרות, כגון השפעת הלחץ הגבוה, סוג הבסיס וחומרי המיקום מתחת ומעל הגיאוממברנה.

תנאי היסוד צריכים להיות נוקשים כדי למזער את ההתיישבות לאורך חיי המתקן. אחרת, הגיאוממברנה תהיה לחוצה ומתוחה יתר על המידה, וכתוצאה מכך ייגרם נזק לגיאוממברנה. המשטח התת-שכבתי יספק בסיס חלק, שטוח, מוצק ובלתי ניתן לערעור עבור הגיאוממברנה, ללא שינויים פתאומיים, חדים או פתאומיים או שברים בדרגה שיקרעו או יפגעו בגיאוממברנה, וללא שברי סלע רופפים (>10 מ"מ או 0.4 אינץ')), מקלות, עצמים חדים או פסולת מכל סוג שהוא. אם ישנם חפצים חדים, פסולת או חצץ וכו', נדרש בד מגן שאינו ארוג כדי למנוע את ניקוב הגיאוממברנה.

בתעשיית הכרייה, אין תקנות ספציפיות ליישומי מחסומים, ולכן עובי הבטנה נבחר בדרך כלל על סמך ניסיון, העמסת עפרות צפויה, גודל החלקיקים של החומר המוצב על גבי הגיאוממברנה והחומר שמתחתיו. בשל ההתנגדות הכימית האופיינית הנדרשת עבור geomembranes, HDPE משמש ברוב המקרים. HDPE משמש ב:

חשיפה לקרינה אולטרה סגולה

נדרשת עמידות כימית גבוהה

אורך חיים שימושי צפוי לטווח ארוך

יכולת פיצוח מתח גבוהה היא חשובה (בדרך כלל חשובה עבור HDPE)

נדרשת עמידות טובה בפני חמצון תרמי

דורש עמידות גבוהה לנקבים

תכונות מכניות גבוהות חשובות.

בשל חיי השירות הצפויים של גיאו-ממברנים (>>100 שנה), הדרישות למערכות בטנה בסיסית להטמנה דורשות בדרך כלל דפורמציה מקסימלית של 0.25%. ביישומי כרייה, אורך חיים קצר יותר עשוי להתרחש, ולכן הסטות גבוהות יותר (אך פחות מ-1.5%) עשויות להיות מקובלות. היבט מרכזי בקביעת ביצועים ארוכי טווח הוא גם הטמפרטורה של הנוזל על הגיאוממברנה.

2 אניית חימר גיאוסינטטית

תוחמי חימר גיאוסינטטיים ומחסומים גיאו-סינתטיים רב-רכיביים שייכים לקבוצת מחסומי החימר הגיאו-סינתטיים, המוגדרים כדלקמן:

מחסום חימר גיאוסינטטי: מבנה המורכב במפעל של חומר גיאוסינטטי, בצורת יריעות, שבהן פונקציית המחסום מבוצעת על ידי חימר.

תוחם חימר גיאוסינטטי (GCL): מחסום גיאוסינטטי שהורכב במפעל ומורכב מחימר הנתמך על ידי גיאוטקסטיל המוחזק יחד על ידי ניקוב מחט, תפירה או דבקים כימיים.

מחסום גיאוסינטטי חימר רב-רכיבי (MGCL): תוחם חימר חרסיתי או גיאוסינטטי (GCL) עם מחסום אספלט, פולימר או מתכת מחובר המפחית מוליכות הידראולית או מגן על ליבת החימר, או על שניהם של.

GBR-C משמש ביישומי כרייה כגון מתקני קפיצה לערימה, בריכות אידוי או בריכות זנב, בלימת תמיסות תהליך, בלימת מי סערה, בריכות טיפול בשפכים, סגירות ומיחזור.

תנאים סביבתיים קשים מאתגרים את המהנדסים המתכננים פרויקטים כאלה. ביישומים מסוימים, מערכת הבטנה עשויה לדרוש מערכת בטנה מורכבת עם GCL גיאוממברנה או מרובת רכיבים. בשל היתרונות שמציעים GCLs, הם נתפסים יותר ויותר כחלופה לתוחמי חימר דחוסים ביישומי כרייה, ובמקרים מסוימים MGCLs יכולים להחליף גיאוממברנים. חלק מהיתרונות של GCL הם:

ריפוד והתקנה חסכוניים

קל להתקנה ברוב תנאי מזג האוויר

מחסום יעיל, במיוחד תחת עומסים נורמליים גבוהים

עם זאת, על המתכננים לשקול תנאים ספציפיים לאתר (חומר קרקע)

3 גיאוטקסטילים שאינם ארוגים

כמפריד, גיאוטקסטילים משמשים כדי למנוע משכבות קרקע סמוכות או חומרי מילוי להתערבב זה עם זה. ביישומי סינון, גיאוטקסטילים לא ארוגים משמשים לשמירה על חלקיקי קרקע תוך מתן אפשרות לנוזלים לעבור דרך מדיית המסנן.

מחט מנוקבת (מלוכדת מכנית) לא ארוגה הם גיאוטקסטילים חזקים המסוגלים לעמוד בתנאי התקנה קשים ובעומסי בנייה מאתגרים. הגמישות הייחודית ותכונות ההתארכות שלהם משתלבות יחד כדי לספק עמידות גבוהה בפני נקבים מבלי להקריב את ביצועי הסינון. כאשר נבחרים כראוי, מחט מנוקבת לא ארוגה יכולה לספק סינון מצוין לטווח ארוך ולהשיג זוויות חיכוך בין-פרצופיות גבוהות.

ביישומי כרייה, geotextiles נמצאים בשימוש נרחב כדי להגן על מחסומי geomembrane מפני ניקוב ועיוות בלתי מתקבל על הדעת.

4 מערכת ניקוז גיאוסינטטית

4 מערכת ניקוז גיאוסינטטית

ניקוז במחצלות קפיצת ערימה חשוב להתאוששות מתכת, יציבות ובקרת שפיכה. ללא קשר לסוג חומר הניקוז שנבחר (אגרגטים או גיאוסינתזה), שכבת הניקוז הנוזלית בתחתית כרית הקפיצה של הערימה צריכה לעמוד בדרישות הבאות:

הנוזל צריך להיות מסוגל לזרום לתוך שכבת הניקוז מבלי ליצור ראש במשטח הקפיצה הערימה

חדירות מים ארוכת טווח מספקת בשכבת הניקוז עם שיפוע נמוך ככל האפשר על מערכת הבטנה

מערכת עמידה לניקוז חיי כרית קפיצה ערימה (תאימות כימית)

לעמוד בעומסי דחיסה (לטווח ארוך ולטווח קצר)

עונה על דרישות יציבות הגזירה

הימנע מפגיעה במערכת הרירית

בעוד שרוב מחצלות הקפיצה מכוסות באגרגטים כחומר ניקוז (בדרך כלל מעל 0.5 מ' של חצץ כתוש (10 מ"מ עד 50 מ"מ)), שכבות ניקוז גיאוסינטטיות משמשות כיום יותר ויותר כחלופה למערכות ניקוז חצץ מסורתיות טעם.

מערכות ניקוז גיאוסינטטיות מוגדרות כ: מוצר טרומי תלת מימדי העשוי מחומרי גלם סינתטיים, המורכב משכבת ניקוז (ליבה), המכוסה ברוב המקרים במסנן גיאוטקסטילי אחד לפחות להעברת נוזלים ו/או קיטור.

יישום נוסף של מערכות ניקוז גיאוסינטטיות הוא כמערכת גילוי שטיפה בין שני תוחמי מחסום, כגון בין שני מחסומים גיאוסינטטיים פולימריים.

על מנת שמערכת ניקוז גיאוסינטטית תהיה שקולה לשכבת ניקוז מינרלית כגון משטח קפיצת ערימה או תעלה עליה, בדיקות ביצועים חייבות להספיק כדי להדגים את ביצועיה ארוכי הטווח. אלה צריכים לכלול ביצועי סינון של מסננים גיאוטקסטיליים, ביצועים דחיסה ארוכי טווח של מערכות ניקוז גיאוסינתטיות תחת עומס שדה, רמות ארוכות טווח (זרימה /חדירות במישור), ודרישות ספציפיות אחרות לאתר כגון התנהגות גזירה בין-פאזית או התנגדות לנקבים .

במהלך תהליך ההערכה והבחירה, מהנדס התכנון יבחר לעתים קרובות בין שכבת ניקוז מינרלית לבין מערכת ניקוז גיאוסינטטית. המהנדסים מכירים טוב יותר את החומרים המינרליים ומפקחים על הפוטנציאל של מערכות ניקוז גיאו-סינטטיות. עם זאת, מה החסרונות עשויים לנבוע מהשימוש בשכבות ניקוז מינרלים מנוטרים לעתים קרובות. הצבת סוג זה של חומר ישירות על הגיאו-ממברנה עלולה לגרום ללחץ נקבים וייתכן שפגעה בגיאו-ממברנה במהלך ההשמה. מתח פרווה יכול להתרחש במהלך העמסת רפידות קפיצה ערימה, במיוחד כאשר לא נעשה שימוש בשכבת הגנה או לא מספיקה. גם המיקום של תפרי הניקוז גוזל זמן ומאט את פעולת הכרייה הכוללת. מצד שני, למערכות ניקוז גיאוסינטטיות יש יתרונות רבים. קלות ההתקנה, במיוחד במדרונות, תכונות חומר עקביות, התקנה מהירה יותר, עמידות בפני נקבים ושכבות ניקוז משתלבות יחד כדי לחסוך בעלויות במקרים רבים.

יתרונות נוספים של שימוש במערכת ניקוז גיאוסינטטית הם:

נתיב זרימה בנפח גבוה עבור נוזלים

בדרך כלל מורידים את עלויות ההתקנה והחומרים, ובכך מהווים חלופה חסכונית לחומרי ניקוז מינרליים

התקנה קלה ומהירה עקב משקל קל

5 גיאוגריד מחוזק

בכרייה, יישומי geogrid כוללים חיזוק וייצוב בסיסים, חיזוק שיפוע וקירות תמך, וחיזוק עומס יתר של בריכות הזנבות. במצבים בהם כושר הנשיאה של הקרקע אינו מספיק או שתכונות הגזירה נמוכות מכדי להתייצב תחת נטיות או עומסים מתוכננים של שיפוע, חיזוק גיאו-גיאוגרפי מסייע לגשר על פערים ליציבות ובטיחות נאותים.

המבנה הגיאוגרידי אמור לספק חורים קשיחים. זה משפיע על יכולת הכליאה הצידית של אגרגטים משתלבים בנקבוביות. ככל שיציבות גודל הנקבוביות של הגיאוגריד גדולה יותר, כך הריסון הצדדי הוא מספק טוב יותר לחומר הגרעיני. האינטראקציה עם צבירה היא אחד העקרונות העיקריים של חיזוק גיאוגריד. הודות למנגנון השזירה, הגיאוגריד סופג לחץ מהקרקע ומגביר את הבטיחות ואת יכולת השירות.

על מנת לספוג מתח בצורה אופטימלית, גיאוגרידים צריכים לספק חוזק גבוה בזנים נמוכים. ככל שמודולוס המתיחה גדול יותר במתח נמוך, כך המאמץ והדפורמציה הסופית התפתחו במבנה נמוך יותר. חוזק מתיחה אולטימטיבי משפיע על רמת חוזק המתיחה הזמינה במתח נמוך, ועלייה בחוזק הסופי גורמת לאותו קצב עלייה במתח נמוך.

במבנים המשתמשים בגיאוגרידים כדי לספק יציבות ובטיחות נאותה כפי שנקבע על ידי ניתוח מבני, הביצועים ארוכי הטווח של המוצר הופכים מכריעים. חומרי גלם ותהליכי ייצור שונים משפיעים על תכונות כגון התנהגות זחילה, עמידות בפני נזקי התקנה והשפעות כימיות/ביולוגיות. ערכים אלה משפיעים ישירות על חוזק העיצוב ארוך הטווח של המוצר הנחשב בניתוח היציבות. מוצרים עם אותה חוזק אולטימטיבית נבדלים לעתים קרובות בחוזק העיצוב לטווח הארוך שהם גורמים לו.