Способ термического укрепления массива грунта Советский патент 1986 года по МПК E02D3/11 

«

Изобретение относится к укреплению слабых грунтов в строительстве, в частностКэ термическим воздействием.

Цель изобретения - снижение энергозатрат при укрепле1-гии грунтов с сезонным их гфомерзанием.

На чертеже показана схема установки, осуществляющей способ.Способ осуществляется следующим образом.

Вначале образуют основную скважину 1 и вокруг нее на расстоянии трети диаметра D укрепляемого массива грунта шесть вспог югат«шьпых сква- жик 2 5 стенки которызс покрьшают слоем фильтрующего материгша, например полыми цилидцрическнг-м фильтрами 3, размещаемыми вплотную к стенкам скважины 1 о Затем скважины 1 и 2 герметизируют затвораья-т 4 с комбини- ровакнымл ropeSiJcabm 5, соединенными с агрегатам- 6 генерируюпщми горячие газы, и компрессорами 7. Горелки 5 па вспомогательных 2 подключают к вакуум-насосам 8.

После этого подают в основную сквалшиу t горячие газы и одновре- . мен1-ю вак;гумируют вспомогательные сквалсины 2, пропуская отсасываемую КЗ укрепляемого массива грунта 9 влагу сквозь фильтры 3 и ее пары до полного прекращения выделения пара иг вспомогательных скважин 2. Затек нагнетают горячие газы из скважин 2 и одновременно подают в основ кую сквгошну I сжатьм воздух от компрессора 7 пока температура на внешнем контуре 10 укрепляемого массива грунта 9 не достигнет величины, определяемой из зависимости

.30(S H i .. : - ROT

.„.„ „, „....

(1)

где Y - объемная масса укрепленного массива грунта,

iJ - глубина укрепляемого слоя, м;

Р внеагняя сжиманицая нагрузка .на укрепляемьй массив грун та тс|

Б - диаметр укрепляемого массива грунта, м;

Ед - сопротивление сжатию грунт до его укрепления кН/м ;

Pv сопротивление сжатию грунт

Т

в стенках основной скважины

5

кН/м2

292562

Е - модуль термического укрепления грунта на сжатие, кП/м. °С, После регистрирования этого моменS та, определяемого с помощью термопар 11 с самопишущими приборами 12, нижний ярус стволов скважин 1 и 2 тампонируют местным грунтом (не показано) до отмет.си уровня 13 сезонного

10 промерзания грунта и продолжают дополнительное нагнетание горячих газов через вспомогательные скважины 2 пока грунт на внешнем контуре 10 укрепляемого массива грунта 9 выше

S уровня 13 не нагреется до температуры 500-600 С, исключающей явления морозного получения при сезонном промерзании - оттаивании грунтов. При этом прочность грунтов на

20 сжатие 5 укрепленных с вакуумирова- нием массива5при отсасьшании влаги и паров через фильтры выше, чем без них за счет снижения степени удаления из грунта содержащихся в нем со25 лей, концентрация которых существенно влияет на характер кристаллизационных связей между частицами грунта и его агрегатами. Фильтры 3 из хлоп- чатобумалсных тканей в перфорирован30 ных трубах дают при этом наилучшие результаты, повьшая прочность укрепляемого грунта на 17-94%. Это означает, что ниже глубины промерзания в результате применения фильтров

JJ грунт на внешней границе укрепляемого массива можно нагревать до температур ниже 500-600®С, достигая при этом необходимой его прочности, а это снижает расходы энергетических

40 ресурсов.

Пример 1. На экспериментальной площадке осуществлялось термическое укрепление массивов лессовидного суглинка на глубину -Н, 12 м с

сезонным промерзанием (с учетом снежного покрова) Hj 2 м. Объемная масса X Ij т/м . Сопротивление сжатию грунта до термоукрепления . 260 кН/м . Модули термического

SO укрепления грунта на сжатие соответственно без фильтров и с фильтрами 5,2 кН/м и Е 3,8 кН/м . Внешняя нагрузка с учетом нагружающего трекйЕЯ при замачивании Р

55 500 тс. Диаметр укрепляемого массива грунта D 1,5 м. « В соответствии с соотношением (1) находим В бличину температуры: при

вакуумировании грунта с применением фильтров Тд, при осушении грунта без применения фильтров 798°С. Сокращение расхода тепловой энергии А (TO + 2.Т5)/.( ) при равных затратах тепла на испарение влаги для температуры нагревания грунта в стенках скважины Т 1000°С равно 1,33.

Скважины 1 и 2 бурят установкой УГБ-50 диаметром 0,2 м на глубину Н 12 м. После монтажа фильтров 3 и герметизации скважин затворами 4 с горелками 5 в основную скважину 1 подают от агрегата 6 с компрессором 7 горячие газы и одновременно из вспомогательных скважин 2 отсасьшают сквозь фильтры 3 влагу до ее полного испарения вакуум-насосом 8. Затем подают в скважины 2 горячие газы, а в скважину 1 только сжатый воздух от компрессора 7 пока температура 475°С не достигнет внешнего контура 10 укрепляемого массива грунта 9. После этого первый (ниж1шй) ярус скважин 1 и 2 был затампонирован местным грунтом. Далее вели укрепление грунта во втором ярусе глубиной Н2 2 м пока температура укрепляемого грунта 9 на внешнем контуре 10 не достиг - ла величины . Контроль температур осуществляют термопарами 11 типа ТХА-УШ с самопишущими приборами 12

229256

типа ЭПП-9М, Продолжительность укреп- ления грунта на первом этапе составила 82 ч, на втором этапе 8 ч. Общая затрата тепловой энергии на 1 м - укрепленного грунта составила 2460 МДж/мЗ,

П р и м е р 2. Для условий примера 1 осуществлялось термическое укрепление грунта в массиве D 2,4 м

0 для Р 1000 тс, В соответствии с соотношением (1) Т, 284°С, Т 538 С, Сокращение расхода тепла на нагревание скелета грунта (без учета затрат тепла на испарение из

J5 грунта влаги) А 1,35 раз. Продолжительность работ составила: на первом ярусе 80 ч, на втором - 12 ч. Общая затрата тепла была равна 2320 МДж/м .

Для известного способа в аналогичных условиях общая продолжительность работ составила 100 и 112ч, а затраты тепла соответственно 3240 и 3160 МДж/м .

20

25

Таким образом, применение предлагаемого способа на практике обеспечивает сокращение затрат тепловой энергии в расчете на 1 м укрепленно- 3Q го в массиве грунта в 1,32-1,36 раза. При этом снижается продолжительность процесса укрепления грунта в массиве в 1,11-1,22 раза.

Составитель А.Прямков Редактор Р.Цицика Техред И„Попович

Заказ 2423/24 641Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

П.О делам изобретений и 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предприятие,, г Ужгород, ул, Проектная, 4

Корректор Т.Колб