Способ укрепления грунта Советский патент 1984 года по МПК E02D3/11 E02D19/18 

Изобретение относится к строительсгву зданий и сооружений на слабых грунтах путем их укрепления термическим Боэдействием и может быть исполь зовано для создания противофильтраиион ных экранов над уровнем грунтовых вод Известен способ термического укреп ления грунта, включающий рыхление гру та, введение в него измельченного тве дого топлива и сжигание топлива ij . Недостаток указанного способа за ключается в необходимости дробления твердого топлива, измельчения грунта и его перемешивания с измельченным твердым топливом, что приводит к его высокой энергоемкости, ограничивающей широкое применение. Наиболее близким к предлагаемому является споссй укрепления грунта, включающий бурение скважин, нагнетание в грунт закрепляющих агентов и последующую термическую обработку грунта 2 . Недостатком известного способа является относительно быстрое нарушение монолитности в просадочных грунтах из-за недостаточной прочности, при этом грунт становится водопроницаемым, что исключает возможность его применения для целей водозашиты .при укреплении грунта над уровнем гру товых вод. Цель изобретения повышение прочности и обеспечение образования водонепроницаемого слоя над уровнем грунтовых вод. Поставленная цель достигается тем, что согласно способу укрепления грунта заключающемуся в бурении скважин, нагнетании в грунт закрепляющих реаге тов и последующей термической обработ ке грунта, после бурения скважины образуют в их стенках над уровнем грунтовых вод фильтрующую поверхность, в качестве закрепляющих реагентов применяют сырую нефть и насыщенный водный раствор нитрата аммония, нагнетание которых производят последовательно, начиная с нефти, через фильтрующую Поверхность до появления их в соседней скважине, а термическую обработку грунта ведут путем сжигания в нем реагентов. На чертеже представлена технологическая схема прештагаемого способа. Технслогия способа укрепления грунта заключается в следующем. На участке работ с обрабатываемым грунтом 1, расположенным над уровнем 2 грунтовых вод, бурятся скважины 3 , в которых над уровнем 2 грунтовых вод устанавливаются сегчать1е фильтры 4, через последние первоначально в грунт нагнетают первый закрепляющий агент сырую нефть 5 до появления ее в соседних скважинах 3. После этого производится нагнетание второго закрепляющего агента, в качестве которого используется насыщенный водный раствор нитрата аммония 6, при этом слой второго агента распределяется в грунте над первым агентом, 1ля лучшего визуального наблюдения появления раствора нитрата аммония 6 в скважинах 3 он подкрашивается. Так как нефть 5 имеет удельный вес в среднем 0,8-0,9 , она тонким слоем покрывает поверхность грунтовых вод. Раствор нитрата аммония 6 образует второй слой, плавающий на нефти вследствие того, что частицы грунта, покрытые пленкой нефти, имеют гидрофобные свойства. , Первый агент - сырая нефть 5 выступает в качестве горючего (окисляемого) вещества, а нитрат аммония 6 - в качес ве окислителя (поставщика кислорода). Частично используется также кислород, содержащийся в поров ом пространстве грунта. Поджигание нефти и раствора и нитрата аммония осущестеляют электрическими нагревательными приборами, опускаемыми в скважину 2, Для усиления процесса горения в скважину можно нагнетать воздух компрессорными установками, при этом само горение нитрата аммония приводит к выделению большого количества тепла, В процессе горения грунта в преде.лах двух .слоев, пропитанных нефтью 5 и нитратом аммония 6 спекается, образуя водонепроницаемый слой повышенной монолитности и прочности, М ощность укрепленного грунта несколько больше суммарной мощности слоев, пропитанных нефтью 5 и нитратом аммония 6. Предлагаемый способ осуществляется на шестидолигонах. Каждый полигон отличается по типу грунта, уровень грунтовых вод находится на глубине 2,53,О м, Всего пробурено 12 скважин диаметом 150 мм (по две на каждом полионе). Одна из них - для нагнетания, ругая - для наблюдения. Расстояние между двумя скважинами 5 м, а глубина. скважин не превышает 4 м. В нагнетательных скважинах над зер калом грунтовых вод устанавливаются сетчатые фильтры высотой 0,5 м. Сеис фильтров - гш1унного плетения из кру лой латунной проволоки. Диаметр фильтр соответствует диаметру скважин. Для нагнетания реагентов использован насос с подачей реагента 40-120 . В качестве реагентов использованы насыщенный водный раствор нитрата аммония и сырая нефть с удельным весом OjS т/м. Расход реагентов 1,53 ,0 м при плсяцади создаваемого противофильтрационного слоя 25 м и его средней мощности 0,5 м. Первоначально в скважину нагнетается сырая нефть до ее появления в наблюдательной скважине, затем в грунт через ту же скважину вводится подкрашенный анилиновой краской раствор нитрата аммония также до появле ния его в соседней скважине. Для фиксирования момента появления реагентов в наблюдательной скважине периодически (каждые 30 с) отбираются пробы грунтовых вод. Появление реагентов определяется визуально (по наличию пленки нефти на воде и изменению ее цве та). Поджигание нефти и раствора нитрата аммония производится электронагревателем типа ЭНП. Отбор проб укрепленного слоя грунта производится спустя 5 сут после поджигания. Для этого на расстоянии 2 м от нагнетательной скважины бурится третья скважина глубиной 3,0 м с полным отбором керна, затем осуществляются его лабораторные испытания. Сравнение физико-механических и фильтрационных свойств грунтов из СЛ09 укрепленного грунта по известней и предлагаемому способам приведено в , табл. 1 и 2. Примечание. В табл. 2 цифры гра$ обозначают: 1 - до укрепления нзвесгным способом; 3 - после укрепления предложенным способом. Из данных, приведенных в табл. 1 и 2 видно, ЧТО во всех случаях при использовании предлагаемого способа получен более высокий результат; по сравнению с известным способм. Предлагаемым способом водмтроницаемость грунта снижена до значений менее 0,001 м/сут, т.е. грунт фактически сгап водонепроницаемым. Прочности на сжатие и сцепление предлагаемого способа на порядок - два превышают показатели известного способа. Таблица 1

СПОСОБ УКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТА, заключающийся в бурении скважин, нагнетании в грунт закрепляющих реагентов и последуюшей термической обрабог« не грунта, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности и обеспечения образования водсжепргаицаемого слоя над уровнем грунтовых вод, после бурения скважин образуют в их стенках над уровнем грунтош 1х вод фильтрующую поверхность, в качестве закрепляющих реагентов применяют сырую нефть и насыщенный одный раствор нитрата аммония, нагнетание которых производят последовательно, начиная с нефти, через фильтрующую псдаерхность до появления их в соседней скважине, а термическую обработ грунта ведут путем сжигания в нем реагентов. СЛ со :л .1

Песок глинистый

Песок средйезернис-

тый

Песок с галькйй

Лёсс песчаный Суглинок

Песчаник с глинистым цементом

0,001

0,50

0,001

0,06

1,23,0610

0,0137,0840

0,0143,5820

О,71,2730

0,6О,6635 7,08,0620

Таблица 2

0,050,24

О,022,4

0,043,7

О,040,15

0,04О,04

1,301,45