Способ термического укрепления массива грунта Советский патент 1984 года по МПК E02D3/11 

fffTFfnrT v

СПОСОБ TEP ИЧECKOГO УКРЕПЛЕНИЯ МАССИВА ГРУНТА по авт.св.№1048056, отличающийся тем, что, с целью повьппения несущей способности грунта, во время подачи сжатого воздуха и дополнительного нагнетания горячих газов осуществляют нагружение грунта статической нагрузкой, превышающей расчетную, а дополнительное нагнетание горячих газов в грунт ведут при одинаковой их температуре в каждой вспомогательной скважинеj причем подачу сжатого воздуха и статическое нагружение производят до остывания укрепленного массива грунта до 60-80°С.

iVfff //fy/ //ff ffif:y/jKf/xy/ftf/KvKfffSiffffiVfSffaii

f Изобретение относится к строительству, в частности к укреплению слабого грунта в виде опор путем термического воздействия. По основному авт.св. № .1048056 известен способ термического укрепления массива грунта, включаниций образование основной и вспомогательных скважин, герметизацию скважин, осушение грунта вакуумированием вспомогательных скважин с одновременным нагнетанием в грунт горячих газов из основной скважины, дополнительное их нагнетание через вспомогательные сква жины, подачу сжатого воздуха во время дополнительного нагнетания горячих газов, причем вспомогательные скважины образуют на расстоянии от центра основной скважины, равном одной трети диаметра укрепляемого массива Грунта Cl 1 Недостатком данного способа является относительно большая осадка укрепленного массива грунта при воздействии внешних статических нагрузок, равных 200-40,0 тс, при которых осадка грунта достигает 6-8 см, превышая допустимую, что ограничивает область его применения. Цель изобретения - повышение несущей способности грунта. Поставленная цель достигается .тем что согласно способу термического укрепления массива грунта, включающему образование основной и вспомога тельных скважин, герметизацию скважии, осушение грунта вакуумированием вспо могательных скважин с одновременным нагнетанием в грунт горячих газов из основной скважины, дополнительное и-х нагнетание через вспомогательные сква жины, подачу сжатого воздуха во время дополнительного нагнетания горячи газов, при этом вспомогательные сква жины образуют на расстоянии от центр основной скважины, равном одной трети диаметра укрепляемого массива грунта во время подачи сжатого воздуха и до полнительного нагнетания горячих газов осуществляют нагружение грунта статической нагрузкой, превьшающей расчетную, а дополнительное нагнетание горячих газов в грунт ведут, при одинаковой их температуре в каждой вспомогательной скважине, причем подачу сжатого воздуха и статргческое нагружение производят до остывания укрепленного массива грунта до 6080 С. 62 Та чертеже изображена скважина и укрепляемый массив грунта, вертикальный разрез, и схема размещения оборудования и контрольной аппаратуры. Способ осуществляют следующим образом. Вначале образуют основную скважину 1, вокруг нее на равных расстояниях шесть вспомогательных скважин 2, а за контуром 3 укрепляемого массива грунта 4 забивают анкерные сваи загрузочного испытательного штампа (не показаны). Скважины 1 и 2 герметизируют затворами 5 с установленными в них горелками 6. После этого над поверхностью укрепляемого массива грунта 4 монтируют стандартный штамп (не показан). Горелку 6 основной скважины 1 подключают к компрессору 7 и емкости 8 с топливом, а вспомогательные скважины 2 подсоединяют к вакуумнасосу 9 и осушают грунт 4 вакууми- , рованием вспомогательных скважин 2 с одновременным нагнетанием в него горячих газов из основной скважины 1, пока завершится вьщеление пара из вспомогательных скважин 2, Затем вакуум-насос 9 отключается, горелки 6 вспомогательных скважин 2 подсоединяются к компрессору 7 и емкости 8 с топливом и из них осуществляется дополнительное нагнетание горячих газов при одинаковой их температуре 300-1000°С, а из основной скважины 1 нагнетается только сжатый воздух. Во время подачи сжатого воздуха и нагнетания горячих газов включается в работу испытательный штамп, загрузка которого производится по известной методике (ГОСТ 12374-77). Процесс термического укрепления массива грунта 4 продолжают, пока расчетная температура, например 500600 с, не достигнет внешней границы 3. Подачу сжатого воздуха продолжают до охлаждения грунта на контуре 3 до 60-80 С, после чего нагрузку штампом равномерно снимают и все оборудование демонтируют. Температура грунта контролируется термопарами 10, соединенными с самопишущими приборами 1.1. При равномерном прогревании грунтового массива под нагрузкой имеет место перераспределение температуры внутри укрепляемого массива с концентрацией ее по закону изменения напряжения, причем прочность обожженного грунта возрастает с увеличением темj .пературы его обработки, т.е. с одной стороны, температура грунтового мас сива под нагрузкой перераспределяетс с концентрацией в более напряженных зонах, ас другой - грунт в более напряженных зонах упрочняется более интенсивно. При этом дополнительное нагнетание горячих газов в грунт из вспомогательных скважин необходимо осуществлять при одинаковой темпера- туре газов во всех скважинах, а также соблюдать баланс равновесия избыточного давления термодиффузии и подпора отжатой от стенок скважин воды, который устанавливается при температуре выше . С учетом возможных погрешностей точности замера рациональным пределом следует считать диапазон этой температуры 6080С. Снятие статической нагрузки ранее, чем грунт остынет до такой температуры, производить нельзя, так ка в период доУказанного интервала тем ператур деформации от нагрузки, еще имеют место. Пример. На строительной площадке осуществляют изготовление двух термогрунтовых опор в покровном суглинке на гл-убину 5 м и диаметром 1,8 и 2,0 м. Нагрузку на укрепляемые опоры создают штампом конструкции МИСИ равномерно по шкале через 10 тс

Нагрузка на опору, тс Осадка, мм

Трудоемкость работ на 1 м опоры, чел. дн

Трудоемкость на 1 тс, чел дн/тс

)

Осадка на 1 тс несущей способности термогрунтовой опоры мм/тс

420

650 , 16 50

4,9

5,2

0,0135

0,008

0,0117

О,, 161

0,038

0,077 62 с помощью гидравлических домкратов ДГ-400. Скважины 1 и 2 образуют диаметром 0,2 м и герметизируют винтовыми затворами 3 со смонтированными на ний горелками 6 типа ЮжНИИ с распьшякицимй диффузорами. Для подачи сжатого воздуха применяют компрессор 7 марки 200-В, вакуум создают от установки 9 типа РМК-4. Сжигают жидкое топливо с теплотой горения А2 МДж/кг при одинаковой температуре газов 900°С в скважинах 2. Измерение температуры производят термопарами 10 с самопишущими приборами 11. Для подачи тбпливй используют емкости 8 и шестеренчатые насосы М-20. Нагревание грунта 4 на его внешнем контуре 3 производят до 500 С, что обеспечивает необратимое устране ние пучинных свойств покровного суглинка в зоне сезонного промерзания, охлаждение выполняют до 60 и 80 С. Нагрузку доводят до расчетной, осадка составляет 50 мм при 650 тс на одной опоре, а на другой при 420 тс осадка 16 мм. Одновременно в аналогичных условиях изготавливают термогрунтовую опору по известному способу, на которой при расчетной осадке 50 мм опора выдерживает нагрузку 310 тс. Сравнительный анализ результатов приведен в таблице.

511200626

Таким образом, предлагаемый способ чете на 1 тс несущей способности в позволит повысить несущую способность 2,09-4,2А раза и уменьшить при этом грунта или снизить его осадку в рас- трудоемкость в 1,15-1,69 раза.