Способ закрепления массива несвязного грунта Советский патент 1986 года по МПК E02D3/12 

Изобретение относится к строительству и горной промышленности, в частности к способам закрепления массива несвязного грунта.

Целью изобретения является повышение эффективности закренления за счет увеличения дальности проникновения раствора в поры грунта.

Способ закрепления массива несвязного грунта осуществляют следующим образом.

На подлежащий закреплению массив несвязного грунта осуществляют периодические ударные воздействия и одновременно вводят в грунт под давлением закрепляющий раствор. При этом ударные воздействия ведут с длительностью фазы разгруже- ния, превыщающей длительность фазы на- гружения, причем длительность фазы нагру- жения принимают равной 0,005-0,1 с, фазы разгружения - 0,05-0,2 с, а интервала между фазами - 0,0016-10 с.

Для создания в массиве ударных механических напряжений с длительностью фазы разгружения, превышающей длительность фазы нагружения, и убывающих от источника инъектирования ударные воздействия производят как с поверхности массива, так и внутренними источниками, например, из подземного сооружения.

При небольших глубинах укрепляемого массива для создания ударных воздействий с поверхности можно использовать систему падающих грузов разной массы, находящихся на разной высоте. При соприкосновении с поверхностью массива нижнего самого тяжелого груза в массиве возникают напряжения сжатия. В то время, когда напряжения начинают уменьшаться за счет упругого отпора, соприкасается с поверхностью меньший но массе груз, который сообщает дополнительные напряжения в массиве, но нри суммарном действии этих и остаточных напряжений, несколько меньших, чем максимальные при первом ударе и т. д. При соответствующем подборе масс грузов и высоты их падения можно получить нагрузку любого вида.

В подземных сооружениях, например тоннелях, механические ударные воздействия на массив можно создать за счет перемещения обделки при пульсации напоров там- понажного раствора. Для этого на диаметрально противоположных сторонах тоннеля устанавливают кондуктора для нагнетания тампонажных растворов и подают попеременно раствор то к одному, то к другому из них при нарастании давления за короткий отрезок времени.

При подаче раствора к одному из кондукторов происходит напорная фильтрация жидкости с одной стороны тоннеля, и в то же время обделка получает механический

импульс и начинает перемещаться. При этом грунт со стороны, противоположной от нагнетания, испытывает дополнительные напряжения сжатия, убывающие по глубине от

тоннеля, что способствует проникновению растворе, вглубь массива. После отключения подачи раствора давление со стороны там- понажного раствора на обделку исчезает не сразу, а сохраняется еще некоторое время, и фаза разгрузки протекает медленее, чем фаза нагрузки. Далее после окончания одного цикла тампонажный раствор подают в другой кондуктор, и процесс повторяется симметрично. При этом, так как раствор подается кратковременно, величины давлений могут достигать больших значений без опасности разрущения обделки, поскольку часть силового воздействия со стороны тампо- нажного раствора воспринимается инерционной составляющей перемещения тоннельной обделки и на деформирование обделки остается меньшая часть силового воздействия.

При воздействии на массив периодическими ударными нагрузками происходит разуплотнение грунтов, уменьшение вязкости тампонажных растворов, а также периодическое изменение пористости грунтов, что вызывает появление дополнительных гидравлических давлений, и если напряжения в массиве от ударных воздействий убывают от источника инъектирования, то дополнительный градиент давлений на фронте распространения тампонажного раствора способствует дальнейшему его проникновению вглубь массива. Для повышения эффективности распространения тампонажных растворов от механических воздействий отрицательный эффект, возникающий в фазе разгружения, сводится к миниму.му за счет увеличения фазы разгрузки и уменьшения дополнительных градиентов давлений обратного знака до величин, не превышающих

двойного значения начального градиента фильтра 1ии, что исключает обратное течение жидкости.

В результате создания таких ударных воздействий радиус упрочнения массива грунта существенно увеличивается. Как показали испытания, при создании механических ударных воздействий с фазой нагрузки 0,005-0,1 с и фазой разгрузки 0,05-0,2 с радиус распространения тампонажного раст- вора - карбамидной смолы вязкостью 10 сП при давлении нагнетания 0,02 МПа увеличивается по сравнению с симметричными ударными воздействиями на 50%.

Для получения максимального эффекта

повторные ударные воздействия должны

производиться с минимальны.м интервалом

задержки, величина которого 0,0016-10 с

принималась исходя из минимально допус312227554

тимых значений уменьшения суммарного эф-превышающей фазу нагружения, и одноврефекта.менного введения в грунт закрепляющего

раствора достигается увеличение дальности

За счет создания ударных механическихпроникновения раствора в грунт, что повывоздействий на массив с фазой разгружения,шает эффективность закрепления.