Способ термического укрепления макропористого лессового грунта Советский патент 1983 года по МПК E02D3/11 

11зоСретение относится к строитель ству оснований и фундаментов зданий и сооружений на слабых грунтах, преимущественно лессовых, в частности к их укреплению путем термического воздействия. Иэйестен способ термического укрепления грунта, включающий образова ние скважины, ее герметизацию, сжигание в скважине горючих смесей под давлением, высушивание грунта вокруг скважины, нагревание грунтового массива ij . Наиболее близким к изобретению является способ темического укрепления лессового грунта, включающий об разование скважины, ее герметизацию, сжигание в скважине горючих смесей при 900-1200 С, нагнетание в грунт горячих газов и его высушивание до влажности на границе раскатывания 2 Недостатками данных способов являются сравнительно низкая прочность укрепленного грунта, не превышающая 1,0-1,7 мПа, и относительно высокий расход топливно-энергетических ре- сурсов, составляющий 3900-4080 мДж/м укрепленного грунта, что снижает эффективность их применения. . Цель изобретения - повышение.производительности . Поставленная цель достигается тем что согласно способу термического ук репления макропористого лессового грунта, включающему образование сква жины, ее герметизацию, сжигание в скважине горючих с.месей при температуре 900-1200°С, нагнетание в грунт горячих газов и его высушивание до влажности на границе раскатывания, во время высушивания грунта осзлществляют нагнетание в него через скважину порошкообразного углекислого кальция, а затем ведут нагрев укрепляемого объема грунта до удаления из него свободной и физически связан ной воды. На чертеже изображены скважина и укрепляемый массив лессового грунта, разрез, и схема размещения оборудования и измерительных приборов. Технология -способа состоит в еледующем.; Вначале бурят скважину 1, герметизируют ее затвором 2 с горелкой 3, соединенной с компрессором 4 и резер вуаром для топлива 5. Затем проверяю всю систему на герметичность, и в скважину 1 подают под давлением 0,05-0,2 мПа через горелку 3 горючие смеси б и сжигают их при температурах от 900°С до температуры начала спекания легкоплавких составляющих грунта, которая для лессовых грунтов составляет 1000-1200с;, затем в грун нагнетают горячие газы, пока близлежащий к скважине 1 объем грунта не В1 сушится до влажности на границе раскатывания, т.е. до твердого состояния. После этого в грунте остается физически связанная вода в количестве 7-12%. Далее через горелку 3 из агрегата 7 в скважину 1 нагнетают тонкомолотый .углекислый кальций (CaCOj), который при температуре в скважийе 1 вьше 900°С разлагается на окись кальция (СаО) и углекислый газ (С02), которые вместе с продуктами горения сжигаемых горючих смесей 8 поступают через стенки 9 скважины 1 в укрепляемой массив лессово.го грунта 10. .Перемещаясь по порам грунта, окись кальция обволакивает тонким слоем частицы лессового грунта и их агрегаты и реагирует с оставшейся в грунте физически связанной водой с образованием гидрата- окиси кальция Са(ОН)2 . Поступающая вслед за этим часть СО, которая непрерывно образуется в скважине 1 . | при разложении CaCOj , вызывает карбонизацию гидрата окиси кальция. Вновь образовавшийся карбонат кальция Г (СаСОд) упрочняет внутриконта1 тные связи частиц лессового грунта и их агрегатов, ликвидируя при этом просадочные и пучинные свойства таких грунтов. При этом для протекания реакции образования СаСОз необходимо Удалить из грунта свободную и физически связанную воду. Нагнетание в грунтовый массив. 10 молотого СаСО и продуктов его разложения прекращают после насыщения пор Грунта на внешнем контуре 11 до заданной степени, например 40-60 кг/м. После этого продолжают нагревание грунта, пока на внешнем контуре 11 не удалится свободная и физичecfки связанная вода, что роответствует температуре нагрева грунта на 150200 С. Предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет увеличить прочность, грунта, достигаел1ую при более низких температурах обработки. Нагревание грунта до более высокой температуры не требуется поскбльку приводит к дополнительной затрате тепловой энергии. Пример. На строительной, площадке производят термическое укрепление лессового просадочного грунта мощностью б м, имеющего пористость 48%, влажность на границе раскатывания 0,08 и температуру начала спекания легкоплавких составлянидих в виде отдельных ОПОР диаметром до 2 м под башмаки колонн. Три скважины 1 пробуривают установкой ЛБУ-50 диаметром 6,15 на глубину 3,0 на расстоянии 10 м одна от другой, чтобы исключить их взаимное влияние. Скважины 1 герметизируют винтовыми затворами 2. Горелки 3 подсоединяют к передвижным йомпрессорам 4 производительностью до б и , давлением до 0,6 мПа а также к резервуарам для топлива 5 емкостью 1 м, в качестве которого используют соляровое масло с тешцотой сгорания 42 мДж/кг. Горючие смеси б сжигают при температуре около , пока температура грунта в радиусе 0/3 м н Достигнет , что соответствует влажности его на границе раскатыва ния, равной 0,08. После этого изагрегата 7 в скважину 1 нагнетается тонкомолотый до 3500 порошок углекислого кальция CaCOj, который подают через дополнительный трубо-г провод в горелке 3 по мере, сжигания. горючих смесей б. Подачу прекращают после, заполнения пор грунта на внешнем контуре 11 укрепляемого массива

грунта 10 окисью кальция СаО. и ее гил ратом Са{ОН)2 и нагревания его до температуры 200°С. Степень насыщения грунта СаО и Са(ОН)7 проверяют анализом отбираемых проб, а температура в скважине 1 и внутри укр,епляемого массива лессового грунта термопарами 12, соединенными с самопишущими приборами 13, а также оптическими пирометрами. Одновремен0но в аналогичных условиях укрепляют грунт известным способом.

Сравнительные данные полученных

результатов приведены в таблице. I . I .

5

Таким образом, предлагаемый способ позволяет повысить эффективность термического укрепления, лессовых грунтов за счет сокращения продолжительности работ в 1,65-2,12 раза.

СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УКРЕП ЛЕНИЯ МАКРОПОРИСТОГО ЛЕССОВОГО ГРУНТА,, включанхций образование скважины её герметизацию, сжигание в скважине горючих смесей при температуре 900-1200°С, Нагнетание в грунт горячих газов и его высушивание до влгтности на границе раскатывания, отл и чаю щи и с я тем, что, с целью повьецения производительности, во время выс шшвания грунта осуществляют нагнетание в него через скважину порсяакообраэного углекислого -кальция , а затем ведут нагрев укрепляемого -объема грунта до удаления из него свободной и физически связанной 4 00 Р СП ел

Количество скважин, шт.

Температура грунта

в стенках скважин,с

Диаметр укрепленного

массива грунта, м

Общая продолжительность термического укрепления грунта, ч

Расход материально.технических ресурсов, кг/м

1000-1050 1000-1050 1000-1050

1,0

1,0

1,0

21

28

42