Устройство для замораживания грунта Советский патент 1984 года по МПК E02D3/115 E21D1/12 

Изобретение относится к строительству и касается замораживания грунта с помощью специальных устройств.

Известно устройство для замораживания грунта, включающее заглубленный в грунт корпус и коаксиально установленную в корпусе подающую трубу для жидкого газа 1.

Наиболее близким к изобретению является устройство для замораживания грунта, Бключающее заглубленный в грунт трубчатый корпус. Нижний участок которого выполнен со сквозными отверстиями, и коаксиально установленную в корпусе подающую трубу для жидкого газа. Наличие сквозных отверстий в стенках корпуса обеспечивает выход испаривщегося газа в зазор между стенками корпуса и грунтом 2.

Недостаток известных устройств заключается в их недостаточной эффективности, поскольку максимальный отбор тепла осуществляется только в нижней части корпуса, где и происходит испарение газа, а остальная часть корпуса смывается только его парами.

Поэтому отбор от окружающего обводненного горного массива на значительной длине корпуса не интенсивный, а процесс замораживания пород по длине корпуса происходит неравномерно. Это обуславливает образование неравнозначного по прочности ледопородного цилиндра, требует увеличения расхода хладагента и времени упрочнения грунта.

Цель изобретения - повыщение эффективности замораживания грунта.

Цель достигается тем, что в устройстве для замораживания грунта, включающем заглубленный в грунт трубчатый корпус, нижний участок которого выполнен со сквозными отверстиями, и коаксиально установленную в корпусе подающую трубу для жидкого газа, подающая труба выполнена с заглушенным нижним торцом, а ее участок, размещенный в нижнем участке корпуса, выполнен с внешним диаметром, равным внутреннему диаметру корпуса, и из материала, имеющего одностороннюю проницаемость для жидкости, направленную от внутренней поверхности подающей трубы к внещней, причем площадь внутреннего сечения подающей трубы не менее суммарной площади отверстий корпуса, а суммарная площадь отверстий корпуса на единицу возрастает в направлении к его нижнему концу.

На фиг. 1 изображено предлагаемое устройство, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - разрез Б-Б на фиг. 1.

Устройство для замораживания включает корпус 1, стенки которого на нижнем внедряемом в грунт участке выполнены со сквозными отверстиями 2, и подающую трубу 3 для жидкого газа, например азота, образующую в корпусе продольный канал. Подающая труба 3 заглущена снизу, вплотную прилегает к внутренней поверхности корпуса, перекрывая при этом отверстия 2, и выполнена из материала, имеющего одностороннюю проницаемость для жидкости, на правленную от ее внутренней поверхности к внещней.

К верхней части корпуса 1 присоединен подводящий патрубок 4 для жидкого газа. Таким образом, предлагаемое устройство 0 представляет собой инъектор, отверстия которого перекрыты обратными клапанами, роль которых выполняет подающая труба 3 за счет выполнения ее из материала с односторонней проницаемостью. При этом площадь внутреннего сечения подающей трубы 3 5 не менее суммарной площади отверстий 2, а суммарная площадь отверстий 4 на единицу длины корпуса 1 возрастает в направлении к его нижнему концу, что обеспечивает равномерное вытекание жидкого газа из корпуса 1 по его длине.

Подающая труба 3 выполнена, например, из материала на основе блочного полистирола, форманина и фенитиурама или из ацетилцеллюлозы с добавлением перхлората магния. Одностороннюю проницаемость можно получить и в том случае, когда стенки пор материала неоднородны по смачиваемости, или если проделать в твердом теле Х-образные поры. В последнем случае проницаемость зависит от их формы.

Использование устройства осуществляется следу.ющим образом.

В подающую трубу 3 через подводящий патрубок 4 подают под давлением жидкий газ, который, проникая через материал трубы 3, поступает в отверстия 2 и выходит за пределы корпуса 1 в окружающий его грунт, имея при этом максимальное содержание жидкой фазы. По пустотам, имеющимся в грунте (например порам, трещинам и т.п.) хладоноситель выходит в атмосферу через обнаженную поверхность в газообразной фазе.

Проходя через пустоты, хладоноситель испаряется, отбирая при этом тепло от грунта и замораживая его. В результате этого вокруг пустот образуется ледопородные цилиндры. Ледопородный цилиндр образуется 5 также вокруг корпуса 1. Постепенно ледопородные цилиндры смыкаются друг с другом и образуют вокруг кврпуса 1 сплощной ледообразный массив.

Таким образом, при использовании предлагаемого устройства за счет инъекции хладоносителя непосредственно в грунт, окружащий корпус 1, обеспечивается более полный и интенсивный отбор тепла за счет значительного увеличения поверхности грунта с испаряющимся газом с максимальным содержанием жидкой фазы. При этом выполнение подающей трубы 3 из материала с односторонней проницаемостью позволяет устанавливать устройство в непосредственном

контакте с замораживаемым грунтом и исключить заполнение содержащейся в грунте влагой перфорированного корпуса.

Отсутствие потока влаги в направлении от грунта через отверстия 2 в трубу 3 исключает закупорку отверстий 2 и заливание трубы 3 породными взвесями подземных вод, например глинистым сланцем. Это обеспечивает беспрепятственное проникновение в грунт жидкого газа через отверстия 2 в боковой поверхности корпуса 1, установленного в непосредственном контакте с грунтом.

Подача под давлением жидкого газа через подводящий патрубок 4 может осуществляться одним из известных способов и устройств, например с использованием специальных нагнетателей, или за счет давления, создаваемого в расходной емкости газообразным азотом, т.е. за счет давления паров азота.

Использование изобретения обеспечивает повыщение эффективности упрочнения грунтовых и породных массивов за счет интенсификации процесса их замораживания.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАМОРАЖИВАНИЯ ГРУНТА, включающее заглубленный в грунт трубчатый корпус, нижний участок которого выполнен со сквозными отверстиями, и коаксиально установленную в корпусе подающую трубу для жидкого газа, отличающееся тем, что, с целью повыщения эффективности замораживания грунта, подающая труба выполнена с заглушенным нижним торцом, а ее участок, размещенный в нижнем участке корпуса, выполнен с внешним диаметром, равным внутреннему диаметру корпуса, и из материала, имеющего одностороннюю Проницаемость для жидкости, направленную от внутренней поверхности подающей трубы к внещней, причем площадь внутреннего сечения подающей трубы не менее суммарной площади отверстий корпуса, а суммарная площадь отверстий корпуса на единицу длины возрастает в направлении к его Нижнему концу. (Л d 05 СП СП оо о:

/I-/1

Фиг. 2

б- Б

Фиг.З