Способ термического укрепления просадочного грунта Советский патент 1987 года по МПК E02D3/11 

Изобретение относится к строительст у зданий и сооружений на слабых грунтах, укрепляемых термическим воздействием.

Цель изобретения - снижение энергозатрат и продолжительности работ.

На фиг. 1 изображен укрепляемый про- садочный грунт и размендение основного оборудования и средств контроля процесса, разрез; на фиг. 2 - график распределения температуры при нагнетании горячих газов; на фиг. 3 - то же, после введения в грунт воздуха.

Технология способа состоит в следующем.

В начале бурят скважину 1 и герметизируют ее затвором 2 с форсункой 3, которую соединяют через вентиль 4 с комнрес- сором 5, а через вентиль 6 - с емкостью 7 для топлива, а компрессор 5 оборудуют воздухоосушителем 8. Затем, подавая в скважину 1 через форсунку 3 топливную смесь, генерируют в скважине 1 поток горячих газов и периодически нагнетают газы через стенки скважины 1 в укрепляемый массив нросадочного грунта 9.

После каждого нагнетания горячих га- зов в скважину 1 через форсунку 3 от компрессора 5 через воздухоосушитель 8 в грунт 9 вводят воздух в течение времени тп определяемого из следующей математической зависимости

-дн ( D Уд + q°V Ав

Г

где Н - глубина укрепляемого массива грунта, м;

q - средний расход тепла на нагревание минерального скелета грунта, МДж/м

qn средний расход тепловой энергии на испарение из укрепляемого грунта влаги, МДж/м ;

К - коэффициент, учитывающий приращение объема нагреваемого грунта за один период нагнетания горячих газов;

АИ средняя скорость перераспределения температуры в грунте воздухом, M /ч;

D - диаметр укрепляемого массива грунта, м;

с - количество периодов нагнетания горячих газов в грунт; п - порядковый номер периода нагнетания горячих газов.

В первый период нагнетания горячих газов в 1 рунт 9 он нагревается и при достижении 150-200°С в нем достигается полное испарение влаги. По мере нагревания

Скважины были пробурены установ ЛБУ-50 и загерметизированы затворам с форсунками 3, соединенными через тиль 4 с компрессором ПКСМ-6, а ч вентиль 6 - с емкостью 7 с соляро маслом, имеющим теплоту сгора 42 МДж/кг. Воздух от компрессора 5 щался в универсальном осушителе ВО Радиус укрепляемого просадочного грун был принят по внешнему контуру 10, 40 греваемому до температуры 370°С, опред ной по предварительным лабораторным пытаниям на устранение просадоч свойств грунта. Температура полного исп ния свободной и физически связанной в дс в испытываемом грунте 150°С.

На термическое укрепление просадоч грунта было затрачено 128, 110 и 100 ч ответственно для , 3 и 4, а расход ж кого топлива составил соответственно 3

28.1и 26,6 кг/м

Одновременно было выполнено терми кое укрепление этого грунта известным собом, на которое было затрачено 150

37.2кг жидкого топлива на 1 м ук ленного грунта.

Сравнительный анализ и данные тер

35

50

грунта фронт этой температуры перемещ,а- 55 ческого укрепления сведены в таблице.

0

5

ется в глубь укрепляемого массива 9. Характер распределения температуры после первого периода нагнетания горячих газов показан на фиг. 2, где То - температура газов в скважине 1; Т| - температура нагрева грунта 9 до 150-200°С. На фиг. 3 приведено перемещение температуры от Т| к Т2 после введения в грунт 9 воздуха в течение времени, определяемого по зависимости (1). Тот же результат достигается и при последующих периодах нагнетания горячих газов и введения воздуха.

Последний период нагнетания горячих газов определяется по достижении их фронта с температурой 150-200°С внещней границы 10 укрепляемого массива грунта 9. После этого в грунт 9 вводится воздух и температура грунта доводится на границе 10 до 350-400°С.

Контроль температуры в укрепляемом про- садочном грунте 9 осуществляют с помощью термопар 11 с самопишущими приборами 12.

Пример. На строительной площадке осуществлялось термическое укрепление проса- дочного грунта на глубину (Н) 9,4 м с влажностью (М) 0,18. Для этих условий значение .

Осуществлялось деление массива нагреваемого просадочного грунта на 2, 3 и 4 объема. Согласно опытам средние скорости нагревания грунта и распространения воздуха были соответственно равны ,01 и А. 3,02 м /ч.

Скважины были пробурены установкой ЛБУ-50 и загерметизированы затворами 2 с форсунками 3, соединенными через вентиль 4 с компрессором ПКСМ-6, а через вентиль 6 - с емкостью 7 с соляровым маслом, имеющим теплоту сгорания 42 МДж/кг. Воздух от компрессора 5 осу- щался в универсальном осушителе ВОУ-6. Радиус укрепляемого просадочного грунта 9 был принят по внешнему контуру 10, на- 0 греваемому до температуры 370°С, определенной по предварительным лабораторным испытаниям на устранение просадочных свойств грунта. Температура полного испарения свободной и физически связанной воды с в испытываемом грунте 150°С.

На термическое укрепление просадочного грунта было затрачено 128, 110 и 100 ч соответственно для , 3 и 4, а расход жидкого топлива составил соответственно 31,1;

28.1и 26,6 кг/м

Одновременно было выполнено термическое укрепление этого грунта известным способом, на которое было затрачено 150 ч и

37.2кг жидкого топлива на 1 м укрепленного грунта.

Сравнительный анализ и данные терми0

5

0

Затраты топлива, кг/30 мз1116

Продолжительность работ, ч150

Таким образом, расход энергии сокращается в 1,2-1,4 раза, а продолжитель- ность укрепления грунта - в 1,18-1,50 раз.

Формула изобретения

Способ термического укрепления проса- дочного грунта, включающий бурение скважины, ее герметизацию, генерирование потока горячих газов, периодическое их нагнетание через стенки скважины в грунт, нагрев массива укрепляемого грунта до 350- 400°С на его внещнем контуре и введение в грунт воздуха, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат и продолжительности работ, перед введением воздуха в грунт осуществляют его осушение, а нагнетание горячих газов в последний период ведут до температуры грунта на внешнем контуре, равной 150-200°С, причем введение воздуха в грунт производят после каждого периода нагнетания горячих газов в течение времени, определяемого из зависимости

933 842 797

128110100

-ХГ ( 2.

где Н - глубина укрепляемого массива грунта, м;

q - средний расход тепла на нагревание минерального скелета грунта, МДж/м

qB -средний расход тепловой энергии на испарение из укрепляемого грунта влаги, МДж/м ;

К - коэффициент, учитывающий приращение объема нагреваемого грунта за один период нагнетания горячих газов;

АВ - средняя скорость перераспределения температуры в грунте воздухом,

Д - диаметр укрепляемого массива грунта, м;

с - количество периодов нагнетания горячих газов в грунт;

п - порядковый номер периода нагнетания горячих газов.

Редактор М. Петрова Заказ 2002/30

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по де.1ам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, у,т. Проектная, 4

Составитель А. Прямков

Техред И. ВересКорректор М. Демчик

Тираж 607Подписное

Изобретение относится к строительству зданий и сооружений на слабых грунтах, укрепляемых термическим воздействием. Изобретение направлено на снижение энергозатрат и продолжительности работ. Это достигается тем, что перед введением воздуха в грунт его осушают. Нагнетание горячих газов в грунт ведут периодически. В последний период газы нагнетают до температуры грунта на внешнем контуре, равной 150-200°С. Введение воздуха в грунт производят после каждого периода нагнетания горячих газов. Приводится математическая зависимость для определения продолжительности введения воздуха в грунт. 3 ил., 1 табл. ( (Л оо 00 со сд