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

И, 11„

Изобретение относится к стронтс.тьсгву ocHoBaHiiii фундаментов зданий и сооружений, возводимых на нросадочных грунтах, путем их термического угцючнения с устранением нросадочных свойств.

Ile, ii. изобретенияснижение (нергозатрат.

На чертеже изображена техно.югическая схема выно. шения предлагаемою способа.

Способ осуществляется следующим образом.

Вначале бурят скважину 1, затем разбивают ее по высоте на участки для нагнетания гарячих газов 2 и .тля нодачи i-жа- того воздуха 3. У1ниряк)т участки для нодачи сжатого воздуха 3 шдиусом, онреде- ленн1 1м согласно зависимости

- l:ll:

|1адиус скважины, м; скорость горячих газов на входе в грунт, м/с;

скорость сжатого воздуха на входе в грунт, м/с;

суммарная В1)1сота участков для нагнетания горячих газов, м; суммарная высота участков д.чя подачи сжатого воздуха, м. 11()слс чтого в скважину 1 устанав.чи- вают : лектродвигатель 4, в котором нагревате,1ьные :),1ементы о размещены то;1Ь- ко но В1)1сотс участков 2 для наг1{етания на1 ретых I a и)в, г ермегизируют скважину 1 затвором (). Г.с.чи для генерации теп,1а ис- Н(.1,)г горючие смеси, то вместо SIJICKT- юнагревапмя на .(атворе монтируют форсунки для сжигания тонлива (не H()Ka;uiiio). На затворе (i установлен пат|)убок 7 д;1Я визу- а 11,иого наб,1ю. процессов в скважине 1, патрубок для ВЕЮда сжатого воздуха от ко 1нрссс()1а ( и устройство К) для ввода :1,1ек1 ропривода от ())()рматора 11. нод- к. 1юченно| о к источнику 12 :. 1ектр(Г:1Нергии. После вк.иочепия исгочника .1ектро пер- гип О ())мато)а 1 I и генерации гегг, перг игг к :).1екгроггагрсвате, Ге 4 Г скважгигу I подают сжатг г11 во.(дух, ко- И)|)Г)ГЙ по ра 4ДслГ)ИГ)Гм т)убоггр()во.и1м 13 по- сгупаег через ггерфори ог анцГ)Ге обоймьг 14 ггаг )евагеля 4 па участки 2 п 3. На участки 2 д, гя пагпегаппя г орячих газов г оздух ггодается из расчета паг реваггия их до 11(10 12()() Ч ,. а на ччастки 3 д, гя сжатог о воздуха из расчета регу.тгтрования темгге- ратурГ) вокруг- скважины 1 от 11(10 12()()С до расчетггог 350 400 (, обесггсчиг5аюнг.ей необратимое устранеггие нросадочньг.х свойств грунта 15. Процесс гг)одолжается, пока расчетная темггсратура не достигтгет внегнггегч) К()ггту|)а К) укрепляемого грунта 15, что (})икси 1уется ггоказаниями термопар 17 с ггриборами 18. Перфорирванные обоймьг 14 :;,1ектр()наг ревате. 1Я 4 разделенг 1 ун. гот- ггяюгними термостойкими салыгиками 19.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

Пример I. Оеугцествляют термическое укрегг.гение нросадочного грунта, гмощностью 12 м. Диаметр скважины 0,2 м. Исход- irr.ie дагпгые; температура укрепления грунта Тр 400°С, температура сжатого воздуха Тв 50°С, максимальная температура электронагревателя Тм 2300°С, температура г орячих газов на входе в грунтовую стенку скважипГ) Те 1150°С, скорость газов и воздуха в скважине ,5- Ув, допускаемая но опытам тепловая паг рузка на стенку скважины Q.1000Л VДж/ч м и тепловая мощность нагревателя МДж/ч (и,аи форсунка для сжигания топливных смесей).

EJ соответствии с зависимостью (I) радиус унгирения участков для подачи сжатого воздуха 0,18 м.

5г)1сота скважипГ) разделена на участки по схеме 12 2,33 + 2,5 + 2,33 + 2,5 + 2,33 м.

Пример 2. На участке строительства осуществляют термическое укрепление про- са.ючного грунта iro условию нри.мера 1. Скважина пройдена установкой. УГБ- 50, унгирения выполнены ггриставкой к УГБ -50 диаметром 0,36 м. Электроггагреватели смон- тг1ровагП)Г с гголосовыми нагревателями из с глава ОХ23Ю5А, ггодключение к внешней сети через печной трансформатор I 1 тина ТПО 250 (40) ПКУ-4. Сила тока поддерживается 2200 -2400А, наггряжение око,10 36В. Перфорация обойм выполнена с от- ве1)сгя.мг1 диаметром 20 мм конусообразно в сторону стенки скважины, обоймы разделе- ггы са, гыгиками из асбеста, защищенного стальной гголосой из сплава ОХ23Ю5.Л.

С.жатьгй воздух ггодается от комггрес- сора ДК ЭДА нроизводительностью 9 м /мин ггри избыточном давлении до 0,6 МГ1а. Конт- ро. п, темггературног о ггсХ ГЯ осуществляется термопа 1ами типа ТХА У111 и самопигнугии- мн приборами ЭНН Э.М.

/1о ггол н птел да гг ные, пол учен н ые предварггте, 1ьггьгми оггытами; ()б1)емг1ая масса г 1уггта 1650 К1/м ггриродная влажность 0.2. Показате.Г) гермограммы равен 3.

РаботГ) ггрои.-1водят гга трех массивах гго предлагаемому на одном гго извест- 1гому сггособам. Дггаметр укрепляемого irprj- 1 адочного грунта 4 м.

(диодные резулг таты pa6(jT предлагаемо- гч) и известного способов приведены в таб- , 1ице.

Таким об)азом, гг|1едлагаемый способ дает возможность сокращения затрат тегг- ловой ::1нергии на 26,1 42,6%, в т.ч. за счет сокрагцения теггловых гготерь в 2,86 3,65 раз п умеггьгнения средггей темггературы нагрева- ггия минера,1Г)Ного скелета грунта на 12,6

55

Формула пзопретения

С.ггособ термическогч) укрепления ггро- садочного грунта, включаюгций бурение

скважины, ее герметизацию, нагнетание в грунт сжатого воздуха, генерирование потока горячих газов и их нагнетание в грунт с температурой 1100-1200°С участками по высоте скважины, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат, после бурения скважины осуществляют уширение по крайней мере ее верхнего и нижнего участков, нагнетание в грунт горячих газов и воздуха ведут через чередующиеся по высоте участки, причем радиус уши- рения скважины г, принимают равным величине, определяемой из зависимости

Общий объем укрепленного грунта по контуру 400°С, м

Продолжительность работ, ч

Удельные затраты тепла на укреплени 1 м грунта по контуру , МДж/м

в том числе:

на испарение влаги

на нагревание минерального скелета грунта

тепловые потери

Средняя скорость термического укрепления грунта по котуру 400 С,

Температура в скважине,С

Сокращение расхода тепла, МДж/м

всего, в т.ч.;

на нагревание минерального скелета

на тепловые потери

Сокращение длительности процесса термического укрепления грунта, ч

Гв

rVriHj

V,.-H.

где г - радиус скважины, м; Vr - скорость горячих газов на входе в

грунт, м/с;

VB - скорость сжатого воздуха на входе

в грунт, м/с;

Нг - суммарная высота участков для нагнетания горячих газов, м;

Нв - суммарная высота участков для нагнетания сжатого воздуха, м.

160 94

1838

453

1129 256

1,71 1200

1362

684 678

69

160 163

3200

453

1813 934

0,98 950

/7

/////////

/5

X

73 75

«И

Ц

Изобретение относится к строительству оснований фундаментов зданий и сооруже НИИ, возводимых на просадочны.х грунта.ч, путем и.х термического упрочнения с устранением просадочных свойств. Изобретение направлено на снижение энергозатрат. Это достигается тем, что после бурения скважины ее уширяют по крайней мере в верхней и нижней частя.х. Нагнетание в грунт горячих газов и воздуха ведут через чередующиеся по высоте участки. Приводится математическая зависимость для определения радиуса упжрения скважины. Обес1те- чивается сокращение затрат тепловой -:)нер гии до 40%. 1 табл. 1 и,1. (jO со со го

76

/

/5