Способ термического укрепления грунта на откосе Советский патент 1983 года по МПК E02D3/11 

Изобрегение относится к строительству оснований на откосах со слабыми грунтами, в частности к укреплению последних термическим возаействием. Известенспособ термического укрепления грунта, включающий образование основных и вспомогательных скважин, их герметизацию, сжигание горючих смесей, нагнетание нагретых газонов в грунт Cl 1 Недостатками способа являются низкая эффективность, обусловленная необходимостью нагревания стенок скважин ц о температуры 10ОО°С и выше, а также необходимостью применения передвиж ных компрессоров, отличающихся малой производительностью и сравнительно высокой стоимостью генерируемого сжатог воздуха, что снижает эффективность спо соба. Наиболее близким к изобретению является способ термического укрепления грунта на откосе, включающий образование основных и соединенных с ними вспомогательных вертикальных скважин, рыхление грунта и введение в него измельченного твердого топлива, герметизацию скважин, сжигание горючих смесе нагнетание горячих газов в грунт и заполнение скважин материалом Г . НеДJCтаток способа заключается в том, что рыхлению поцвергается практически весь укрепленный массив грунта с заполнением его измельченным топливом, что приводит к высокой трудоемкости и относительно больщому расходу топлива. Цель изобретения - снижение трудоемкости работ и расхода топлива. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу термического укре ления грунта на откосе, включающему образование основных и соединенных с ними вспомогательных вертикальных скважин, рыхление грунта и введение в него измельченного твердого топлива, герметизацию скважин, сжигание горючих смесей, нагнетание горячих газов в грунт и заполнение скважин материалом рыхление грунта осуществляют перец образованием скважин в виде расположе ных вдоль откоса параллельных участко пересекающих нижнюю часть плоскости вероятного обрушения откоса, а образование .основных скважин ведут над и пар аллельно плоскости вероятного обрушения откоса, причем в качестве матер ала для заполнения основных скважин используют дренирующий материал. На чертеже изображены скважина и крепляемый откос грунта и р азмещепие борудования, применяемого при произодстве работ. Технология осуществления способа аключается в следующем. Вначале вдоль откоса образуют не менее двух вертикальных параллельно асположенных транщей 1, пересекающих плоскость 2 вероятного обрушения rjpyH- та, и заполняют их без уплотнения смесью грунта с твердым топливом, количество оторого определяют из соотнощения Тск ),(я - объемная масса скелета грун- i , Ч та, кг/м-; С- - средняя массовая теплоемкость скелета грунта, м Дж/ (кг.грац); 0 - теплота сгорания твердого топлива, м.Дж/кг; Т - температура нагрева грунта на дне транщей, грац; Тр - температура нагрева грунта транщей, град; Н - расстояние от дна транщей, м; Ну - глубина транщей, м. После этого бурят основные скважины 3 и параллельно вероятной плоскости 2 обрущения грунта до пересечения их с транщеями 1, а затем - вспомогательные скважины 4, которые оборудуют отводами 5 с .регулирующими клапанами 6. Основные скважины 3 герметизируют затворами 7 и подсоединяют к нагревательной печи 8 с вентилятором 9. Затем нерабочую часть 10 основных скважин 3 забивают грунтом, опробывают всю систему на герметичность при закрытых клапанах 6, сжигают горючие смеси в нагревательной печи 8 и нагретые до 500-600°С газы под давлением 0,,ОЗ МПа нагнетают в транщей 1, которые воспламеняют твердое топливо, а образующиеся при его горении продукты нагревают грунт в транщеях 1 и вокруг них. Процесс нагнетания нагретых газов прекращают, когда требуемая температура, например, 300-4ОО°С для ликвицации просааочности или 500-600 С для устранения пучинных свойств грунта, достигает внещнего контура 11 укрепляемого массива грунта 12, что фиксируется показаниями термопар с самопищушими приборами 13. После нагнетания на1-регь( raptors в грунт .1О Л fvi.--tr(pKii.rn зируюг и заполняют дренирующим материалом, например керамическим или ару гим щебнем.Вместо твердого топлива в траншеи 1 с грунтом можно добавлять и ж-идкие виды топлива в соответствую щем соотношении по теплотворной способности, определяемом зависимостью(l Вначале сжигания горючих смесей клапаны 6 открывают до испарения в укрепляемом массиве грунта 12 влаги, а затем их перекрывают. Предлагаемый способ обеспечивает равномерное укрепление грунта между траншеями 1, а их заглубление ниже плоскости 2 веротного обрушения грунт предусматривает, включение в работу на срез этой части укрепленного массива грунта и обеспечивает надежность при возможном изменении конфигурации поверхности обрушения. При этом твердое топливо ,дает возможность использовать уголь, торф, сланцы, отходы древесины с температурой их воспламенения, не превышающей 200-ЗОО°С вместо 5ОО-6ОО°С в случае сжигания жидкого и газообразного топлива, что исключает необходимость нагревания газов до высоких температур. Размещение основных скважин 3 параллельно вероятной плоскости 2 обрушения грунта и траншей - вертикаль но, дает возможность ориентировать глинистые частицы в направлении теплового потока, что повышает сопротивляемость грунтовотчэ массива сдвигающим нагрузкам. Заполнение основных скважин 3 дренирующим материалом, например керами ческим или иным шебнем, обеспечивает отвод поверхностных-вод, что снижает возможность обрушения грунта откоса п плоскости возможного его обрушения.. П р и м е р . На экспериментальной площадке осуществляют термическое укрепление покровного суглинка на откосе высотой 5 м. Природная влажность суглинка 28%, объемная масса скелета 1,42 т/м. Вдоль откоса выполняют три параллельных траншеи 1 на расстоянии от бровки и друг друга по 3 м, на глубину соот ветственно 6,4,3 м. Траншей 1 заполняют смесью местного суглинка с твердым топливом из расчета 32,5 кг/м грунта с уменьшением его количества по высоте согласно соотношению С1) . Основные скважины 3 выполняют над и вдоль плоскости 2 обрушения грунта на расстоянии 4 м вдоль откоса до пересечения с трашиеями 1, вспомогательные скважины 4 образуют между основными скважинами 3 и оборудуют отводами 5 на асбестовых сальниках с клапанами 6. Сжигание смесей из твердого топлива и воздуха производят в печи 8, сконструированной на базе калорифера УСВ-300, воздух подается от вентилятора 9. Измерение температур внутри основных скважин 3 и в массиве грунта по его внешнему контуру 11 осуществляют с помощью термопар ТХА-ХП с самопишущими приборами 13 типа ЭПП-9М. Нагретые в печи 8 до 500-6ОО°С газы подают в основные скважины 3 под давлением 0,О1-О,О2 МПа. При этом клапаны 6 на вспомогательных скважинах 4 открыты до тех пор, пока из них не прекращается вьщеление паров ВОДЬ, После восгорания топлива в траншеях 1 температура нагревания газов в печи 8 уменьшается до . Одновременно в аналогичных условиях производят термическое укрепление грунта известным способом. Сравнение результатов приведено в таблице.

СПСХЗОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТА НА ОТКОСЕ, включающий образование основных и соеаиненных с ними вспомогательных вертикальных скважин, рыхление грун та и введение в него измельченного твердого топлива, герметизацию скважин, сжигание горючих смесей, нагнетание горячих газов в грунт и заполнение скважин материалом, отличающий - с я тем, что, с целью снижения труцо;емкости работ и расхода топлива, рыхле ние грунта осуществляют перед образованием скважин в виде расположенных вдоль откоса параллельных участков, пересекающих нижнюю часть плоскости вероятного обрушения откоса, а образование основных скважин ведут над и параллельно плоскости вероятного обрущения откоса, причем в качестве материала для заполнения основных скважин вспользуют дренирующий материал.

Продолжительность термического укрепления rpyjira вокруг скважин и траншей по контуру (600 С), ч

Расход теплоьой энергии, мЛж/м

Средняя трупоомко.п-ь на 1 м обожжонио r-j-VHii), ч.аи.

4О2О3220ЗО7О2ГМ::Г)

2,74

2,0i

,в

Таким образом, предлагаемый способ ности рйбот в 1,84-2,0 раза, расхода- . позволит повысить эффективность укреп- тепла на 25-3 6% при одновременном уменьше пения за счет сокращения продолжитепь- ниитрудоемкости работ в 1,55-1,7 раз.