Способ глубинного обжига грунтов Советский патент 1983 года по МПК E02D3/11 

Изобретение относится к строительству, в частности к тер1 ическом укреплению грунта, преимущетсвено под .сосредоточенные нагрузки. Известен способ, термического укрепления грунта, включанвдий буре ние скважины, ее герметизацию, под и сжигание в скважине горючих смесей под избыточным давлением, нагр ние укрепляемого массива и заполне ние ствола 1.. Наиболее близким к предлагаемом является способ термического укреп ления грунта, включающий бурение скважин, выполнение в ней сферичес го уширения, герметизацию устья скважины, сжигание в ней горючих смесей, нагнетание горючих газов в грунт с образованием укрепленного массива вокруг скважины и заполнен последней материалом 2. Недостатком известных способов является неэффективное использование укрепленного массива грунта пр передаче на него внешних нагрузок от зданий и сооружений7 так как не учитывается характер нагрузки и напр женного деформированного состояния грунтового массива после его обжига. В результате этого до 20-30 % обожженного грунта остается вне зо ны действия нагрузки и практически не используется, что приводит к сни жению эффективности использования укрепленного массива грунта и повышенным энергозатратам. Цель изобретения - повышение несущей способности массива грунта при воздействии на него сосредоточенной нагрузки и снижение энергозатрат. Поставленная цель- достигается тем, что в способе глубинного обжиг га грунтов, включающем-бурение скважины, вьшолнение в ней сферического уширения, гер гетизацию устья скважины, сжигание в ней горючих смесей, нагнетание, горячих газов в грунт с образованием укрепленйого массива вокруг скважины и заполнение последней материалом, : вьшолнение сферического уширения в скважине осуществляют на глубине, равной радиусу термического укрепле ния грунта, а образование укрепленн го массива ведут в виде эллипсоида с отнсяиением длины его осей, равным 1,19-1,25. На чертеже изображена технологическая схема укрепления грунта. Технология способа заключается в следующем. От проектной отметки 1 ведут бурение скважины 2 с уширением 3 на глубину Н, определяемую из зависимо ти Н-1,35-1,4 1 рч-Го, И) где, Гр - расчетный радиус укрепления массива грунта; Г(5 - радиус уширения скважины. При этом скважину 2 первоначально бурят на глубину, равную гр , затем выполняют уширение 3 и добуривают скважину 2 до глубины Н согласно зависимости (1). После этого скважину 2 герметизируют затвором 4 с форвун сункой 5, подают в нее горючие смеси и сжигают их в уширени 3, нагревая грунт 6 в течение :1времени, определяемом из зависимости (2), пока заданная температура обжига, например , не достигнет внешней границы 7 укрепляемого массива грунта б, что фиксируется показаниями термопар 87 . соединенных с самопишущими прибора, ми 9. --fKl Po где р - сосредоточенная нагрузка на обожженный массив грунта , тс ; напряжение на внешнем контуре обожженного массива грунта, тс/м ;а - средняя скорость глубинного обжига грунта ,, . После этого ск1важину 2 разгерметиэ зируют, демонтировав затвор 4, а ее ствол заполняют материалом с временным сопротивлением сжатию, равным 5,4 - 6,0 Rf,p Итак при действии сосредоточенной силы в грунтовом массиве возникают напряжения в виде эллипсоидов в вершинами в точке приложения силы. РСЛИ массив грунта укрепить вформе Аналогичной закону изменения напряжений и деформаций от действия сосредоточенной силы, то такой массив грунта будет отвечать требованиям полного восприятия сосредоточенной нагрузки с деформациями не превышающими допустимые. Необходимая форма укрепленно го массива достигается сжиганием горючих смесей в полости уширения 3 с образованием сферической формы обожженного массива, а участок скважины 2 ниже уширения 3 позволяет удлинить вниз укрепленный массив грунта, т.е. довести его форму до элипсоида. Пример. На экспериментальной площадке строительства производят глубинный обжиг грунта в виде эллипсоидных образований радиусом 1 м по контуру температуры обжига 606°С, обеспечивающей необратимое во времени устранение явлений морозного пучения. Скорость глубинного обжига по данным пробного обжига составит 0,28 . Расчетная нагрузка на грунтовый массив равна 400 т. Выполняют работы по обжигу двух массивов. Скважины пробуривают вначале на глубину 1,5 м с помсхцью установки ЛБУ-50 диаметром 0,2 м, уширение выполняют радиусом 0,5 м приставкой-уширителем к ,ЛБУ-50. После этого скважины доб5фивают(|. на глубину 0,38 м. Сжигают горюч смеси жидкого топлива с теплотой сгорания 40 мДж/кг и сжатого воздуха ,подаваемого в скважину от компрессора ВН-10 под давлениач 0,2-0,25

мПа. Продолжительность обжига, составит 15 и 17 ч, а отношввие длины осей укрепленного массива в виде эллипсоида составит 1/19 и 1,25.

Одновременно на площадке укрепляют массив грунта из скважины т глубиной 2м, диаметром 0,2 м в ана логичных условиях. Работу выполняют известным способом..

Продолжительность.глубинного обжига грунта составит 22 ч.

Опытные данные приведены в таблице.

Объем обожженного грунта по контуру темп ера туры, 6О О С

Продолжительность обжига

Предельная несущая способность обожженного массива тс

Расход времени на .единицу несущей способности

Расход обожженного 600С грунта на единицу несущей способности

Таким образом, использование предлагаемого способа на практике даст возможность повысить эффективность обжига за счет сокращения

4,3

4,6

15

17

400

400

0,0375 0,0425

0,01075 0,0115

его продолжительности на 18-33 % ,и s MeHbmHTb объем обжигаемого грун та при равной несущей способности в 1,5 - 1,6 раза.