Омск, Омская область, Россия
Во многих регионах Российской Федерации существует дефицит природных грунтов требуемого качества. Обостряется и другая проблема, характерная для мегаполисов: сотни гектаров в пригородных зонах заняты отвалами отходов промышленности, большую часть из которых составляют золошлаковые смеси угольных теплоэлектростанций. Фракционирование золошлаковой смеси при намыве в отвалах приводит к неоднородности зернового состава, учет которой необходим при разработке техногенного грунта. Для изучения неоднородности в секции № 2 золоотвала ТЭЦ-4 г. города Омска проведено бурение 14 вертикальных скважин с отбором проб нарушенной структуры с глубин 0.5, 4.5, 8.5 м и 12.5 м. Пробы золошлаковых материалов исследованы в лабораторных условиях для оценки их состава ситовым и ареометрическим методами. Установлено, что изменение крупности частиц этого техногенного грунта в значительной мере обычно носит случайный характер. Выявлена статистически значимая закономерность, позволяющая прогнозировать гранулометрический состав золошлаковых смесей в золоотвале.
тепловые электростанции, золошлаковые отходы и смеси, техногенные грунты, зерновой состав
1. Анализ показателей балансов электрической энергии и мощности ЕЭС России за IV квартал 2018 года. URL: http://www.so-ups.ru/fileadmin/files/company/reports/ups-review/2018/ups_balance_analysis_2018q4_1.pdf (accessed: 12.07.2020).
2. Bartov G. et al. Environmental impacts of the Tennessee Valley Authority Kingston coal ash Spill. 1. Source apportionment using mercury stable isotopes // Environ. Sci. Technol. 2013. Vol. 47, № 4. P. 2092–2099. DOI: https://doi.org/10.1021/es303111p.
3. Deonarine A. et al. Environmental impacts of the Tennessee Valley Authority Kingston coal ash spill. 2.Effect of coal ash on methylmercury in historically contaminated river sediments // Environ. Sci. Technol. 2013. Vol. 47, № 4. P. 2100–2108. DOI: https://doi.org/10.1021/es303639d.
4. Demir I., Hughes R.E., DeMaris P.J. Formation and use of coal combustion residues from three types of power plants burning Illinois coals // Fuel. 2001. Vol. 80, № 11. P. 1659–1673. DOI: https://doi.org/10.1016/S0016-2361(01)00028-X.
5. Martin J.P. et al. Properties and Use of Fly Ashes for Embankments // J. Energy Eng. American Society of Civil Engineers. 1990. Vol. 116, № 2. P. 71–86.
6. Иванов Е.В. Обоснование применения золошлаковых смесей для строительства земляного полотна с учетом особенностей водно-теплового режима. Омск: Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия, 2014. 165 с.
7. Hadbaatar A., Mashkin N.A., Stenina N.G. Study of Ash-Slag Wastes of Electric Power Plants of Mongolia Applied to their Utilization in Road Construction // Procedia Eng. 2016. Vol. 150. P. 1558– 1562. DOI:https://doi.org/10.1016/j.proeng.2016.07.111.
8. Valeev D. et al. Magnetite and carbon extraction from coal fly ash using magnetic separation and flotation methods // Minerals. 2019. Vol. 9, № 5. P. 320. DOI: https://doi.org/10.3390/min9050320.
9. Prashanth V., Madhavi L.G. Influence of Particle Size on the Friction and Interfacial Shear Strength of Sands of Similar Morphology // Int. J. Geosynth. Gr. Eng. 2015. Vol. 1. P. 6. DOI:https://doi.org/10.1007/s40891-014-0008-9.
10. Liu X., Qu S., Huang J. Relationship between physical properties and particle-size distribution of geomaterials // Constr. Build. Mater. 2019. Vol. 222. P. 312–318. DOI: https://doi.org/10.1016/j.conbuildmat.2019.06.127.
11. Zhang X., Baudet B.A., Yao T. The influence of particle shape and mineralogy on the particle strength, breakage and compressibility // Int. J. Geo-Engineering. 2020. Vol. 11, № 1. DOI:https://doi.org/10.1186/s40703-020-0108-4.
12. Wang H.-L. et al. Effect of Grain Size Distribution of Sandy Soil on Shearing Behaviors at Soil–Structure Interface // J. Mater. Civ. Eng. 2019. Vol. 31, № 10. P. 04019238. DOI:https://doi.org/10.1061/(ASCE)MT.1943-5533.0002880.
13. Wen R. et al. Grain Size Effect on the Mechanical Behavior of Cohesionless Coarse-Grained Soils with the Discrete Element Method // Adv. Civ. Eng. 2018. Vol. 2018. P. 1-6. DOI: https://doi.org/10.1155/2018/4608930.
14. Getahun E. et al. Characteristics of grain size distribution and the shear strength analysis of Chenjiaba long runout coseismic landslide // J. Mt. Sci. 2019. Vol. 16, № 9. P. 2110–2125.
15. Gallage C.P.K., Uchimura T. Effects of dry density and grain size distribution on soil-water characteristic curves of sandy soils // Soils Found. 2010. Vol. 50, № 1. P. 161–172.
16. Zhai Q. et al. Estimation of the soil-water characteristic curve from the grain size distribution of coarse-grained soils // Eng. Geol. 2020. Vol. 267, № 12. P. 105502. DOI:https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2020.105502.
17. Fredlund M.D., Fredlund D.G., Wilson G.W. An equation to represent grain-size distribution // Can.Geotech. J. 2000. Vol. 37, № 4. P. 817–827. DOI: https://doi.org/10.1139/t00-015.
18. Fredlund M.D., Wilson G.W., Fredlund D.G. Use of the grain-size distribution for estimation of the soil-water characteristic curve // Can. Geotech. J. 2002. Vol. 39, № 5. P. 1103–1117. DOI: https://doi.org/10.1139/t02-049.
19. Wang S.Y., Lu X.B., Shi Z.M. Effects of grain size distribution and structure on mechanical behavior of silty sands // Yantu Lixue/Rock Soil Mech. 2005. Vol. 26, № 7. P. 1029–1032. DOI:https://doi.org/10.2174/1874835X01003010082.
20. Tiwari S.K., Ghiya A. Strength Behavior of Compacted Fly Ash, Bottom Ash and their Combinations // Electron. J. Geotech. Eng. 2013. Vol. 18. P. 3085-3106.
21. Kim B., Prezzi M., Salgado R. Geotechnical properties of fly and bottom ash mixtures for use in highway embankments // J. Geotech. Geoenvironmental Eng. 2005. Vol. 131, № 7. P. 914–924. DOI: https://doi.org/10.1061/(ASCE)1090-0241(2005)131:7(914).
22. Muhunthan B., Taha R., Said J. Geotechnical engineering properties of incinerator ash mixes // J. Air Waste Manag. Assoc. 2004. Vol. 54, № 8. P. 985–991. DOI: https://doi.org/10.1080/10473289.2004.10470959.
23. Gimhan P.G.S., Disanayaka J.P.B., Nasvi M.C.M. Geotechnical Engineering Properties of Fly Ash and Bottom Ash: Use as Civil Engineering Construction Material // Eng. J. Inst. Eng. Sri Lanka. 2018. Vol. 51, № 1. P. 49. DOI: http://doi.org/10.4038/engineer.v51i1.7287.
24. Indraratna B. et al. Engineering behaviour of a low carbon, pozzolanic fly ash and its potential as a construction fill // Can. Geotech. J. 2011. Vol. 28, № 4. P. 542–555. DOIhttps://doi.org/10.1139/T91-070.
25. Singh R.S., Panda A.P. Utilization of fly ash in geotechnical construction // Proc. Indian Geotechnical Conf. 1996. Vol. 1. P. 547–550.
26. Pandian N.S.P. Fly ash characterization with reference to geotechnical applications // Indian Geotechnical Conference Geotechnics in Infrastructure Development (GEOTIDE). 2005. P. 189–216.
27. Pal S., Ghosh A. Shear strength behaviour of indian fly ashes // Indian Geotechnical Conference Geotechnics in Infrastructure Development (GEOTIDE). 2009. P. 763–778.
28. Jakka R.S., Ramana G. V., Datta M. Shear behaviour of loose and compacted pond ash // Geotech. Geol. Eng. 2010. Vol. 28, № 6. P. 763–778. DOI:https://doi.org/10.1007/s10706-010-9337-1.
29. Mohanty S., Patra N.R. Geotechnical characterization of Panki and Panipat pond ash in India // Int. J. Geo-Engineering. 2015. Vol. 6, № 1. P. 1–18. DOI:https://doi.org/10.1186/s40703-015-0013-4.
30. Gruchot A., Zydroń T. Impact of a test method on the undrained shear strength of a chosen fly ash // J. Ecol. Eng. 2016. Vol. 17, № 4. P. 41–49. DOI: https://doi.org/10.12911/22998993/63955.
31. Trivedi A., Sud V.K. Grain characteristics and engineering properties of coal ash // Granul. Matter. 2002. Vol. 4, № 3. P. 93–101.
32. Kumar D., Kumar N., Gupta A. Geotechnical Properties of Fly Ash and Bottom Ash Mixtures in Different Proportions // Int. J. Sci. Res. 2014. Vol. 3, № 9. P. 1487–1494.
33. Lunev A.A., Sirotyuk V.V. Influence of Granulometric Composition on the Mechanical Properties of Pond Ash // Soil Mech. Found. Eng. 2021. Vol. 58, № 4. P. 314–319.
34. Огородникова Е.Н., Николаева С.К. Литогенетические особенности техногенных отложений золошлакоотвалов // Бюллетень Комиссии по изучению четвертичного периода. 2005. № 66. С. 65–74.
