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

Изобретение относится к строительству зданий и сооружений на слабых лессовидных и глинистых грунтах про- садочных при их замачивании, в част- ности к укреплению термическим воздействием.

Цель изобретения - повышение эффективности.

На чертеже изображены разрез укрепляемого в массиве грунта, основной и вспомогательных скважин и схема размещения основного оборудования.

Способ осуществляют следующим образом.

Вначале образуют основную 1 и вспомогательные 2 скважины и герметизируют их затворами 3, причем затвор 3 основной скважины 1 выполняют ниже

верхнего уровня 4 укрепляемого масси- 2о 200-300 С грунт 5, испаряется и ее

на грунта 5 мостью

в соответствии с зависипары устремляются по линии наименьш го сопротивления вверх. По мере испарения влаги подачу воды производя снизу вверх, а скважину 1 заполняют 25 твердек:щим материалам 16, нагнетаем растворонасосом 17 через насадку 18 которая также используется для визу ального контроля за процессом.

,(

(1)

где Н„ срглубина герметизации основной скважины, м; средняя температура нагре0 I

ва грунта. С; Т„ - температура нагнетаемой в основную скважину воды.

Ор.

.

Т - температура испарения вво- и ..о.

ДИМОЙ .в грунт воды, с. На затворе 3 основной скважины 1 размещают горелку 6, соединенную с калорифером 7 и насосом 8, который в свою очередь подключен к загерметизированному резервуару 9 и теплоизолированной емкости 10. На затворе 3 вспомогательных скважин 2 установлены патрубки 1, соединенные с насосами 8 и компрессором 12. После этого всю систему проверяют на герметичность,

В основную скважину 1 подают от калорифера 7 нагретые до 300-400°С газы и нагнетают их через стенки 13 основной скважины 1 в укрепляемый массив грунта 5 пока расчетная температура нагревания грунта, равная 200-300°С, не достигнет внешнего контура 14, что фиксируется системой термопар с самопишущими приборами (не показаны). Одновременно в вспомогательных скважинах 2 через патрубки 11 насосами 8 откачивается вода, в теплоизолированную емкость 10. Затем патрубки 11 подключаются к компрессору 12 и в вспомогательных скважинах 2 создается положитель

5

ный градиент давления порядка 0,01- 0,02 МПа, а в основную скважину 1 через горелку 6 подают из загерметизированного резервуара 9 нагретую до температуры 1 70-80 С воду и направляют воду в забой 15 в количестве, определяемом из зависимости.

С-(Т,р+Тб-Т„)У , , -1- , )

п

где С - удельная теплоемкость минерального скелета грунта, МДж/кг°С;

объемная масса минерального скелета грунта, кг/м ; теплота испарения воды, МДж/кг. Вода, проходя через нагретый до

V Crvпары устремляются по линии наименьшего сопротивления вверх. По мере испарения влаги подачу воды производят снизу вверх, а скважину 1 заполняют 5 твердек:щим материалам 16, нагнетаемым растворонасосом 17 через насадку 18, которая также используется для визуального контроля за процессом.

Пример, На участке работ производилось термическое укрепле- ние четырех массивов грунта: трех - предлагаемым и одного - известным способами. Скважины бурили установкой УГБ-50. Для работ использовались компрессоры ДК-9, вакуумнасосы РМК-4, насосы водоотливные С-203 производи- тельностью 24 м /мин, растворонасос С-251 производительностью 1 , термопары ТХА-УШ с самопишущими при0

5

борами ЭПП-9М, калорифер типа УСВТ-10 производительностью 250 в термостойком исполнении. Грунт - лессовидный суглинок мощностью 12 м, объемной массой минерального скелета 1400 кг/м . Средняя температура термического укрепления Т р 250°С, удельная теплоемкость скелета 0,22 ккал/кг°С. Планировочная отметка земли 1,2 м. Глубина укрепляемого массива грунта 12-1,,8 м. Диаметр 4,0 м. Вспомогательные скважины бурили на расстоянии 3 м от основной. Горелки, затворы, емкости и. резервуары изготовлены в мастерских строительной организации.

Так как 100°C, то согласно зависимости (1) уровень герметизации основной скважины принят 3 м. Для температуры Т 80°С согласно зависимости (2) при объеме укрепленного грунта 113 м , объем загерметизированного резервуара бьш рассчитан на

15 м при ,4 кг/м

В таблице приведены показатели, характеризуюпще известный и предлагаемый способы.

Таким образом, предлагаемый способ (по сравнению с известным) более эффективен за счет повьшения надежности термического укрепления грунта, увеличения объема в 2,7 раза, сокращения длительности процесса в 1,14-1,33 раза и расхода тепла на 29,3-44,9%.

Формула изобретения

Способ термического укрепления грунта в массиве, включающий образование основной и вспомогательных скважин, их герметизацию, подачу в основную скважину горячих газов, нагревание грунта, откачивание воды из вспомогательных скважин и введение в грунт через основную скважину воды отличающийся тем, что, с целью повьшения эффективности, во время откачивания воды производят ее накопление с сохранением аккумулированного тепла, в период введения в грунт воды через основную скважину ее заполняют твердеющим материалом, а во вспомогательных скважинах соз

64

48 56 52

}{Дж/м 2870 2220 2160 1980

Объем укрепленного грунта м

1344862

дают избыточное давление, причем герметизацию основной скважины осуществляют ниже верхнего уровня укрепляемого массива на величину, определяемую из зависимости

Н

Нп(TCP-TV,)

f ср

нагревание грунта ведут до 200-300 С, введение в грунт воды осзпцествляют с нижней части основной скважины в количестве, определяемом из зависимости

15

C(TCP+T,-TH)-V

lj.L

(1

0

5

где С - удельная теплоемкость минерального скелета грунта, МДж/кг°С;

Т - средняя температура нагрева грунта,С;

Т - температура вводимой в .грунт воды,СJ

Т.. 0

температура испарения вводимой в грунт воды,С; объемная масса минерального скелета грунта, теплота испарения воды, МДж/кг;

глубина герметизации основной скважины, м,

а для введения в грунт используют воду, накопленную во время откачивания из вспомогательных скважин.

U

V С -

н.

64

48 56 52

113

305 305 305

-И JL ji

л 14Г|ЙЬ7

.

Изобретение относится к области строительства зданий, и сооружений на слабых лессовидных и глинистых грунтах,-просадочных при их замачивании, в частности к их укреплению термическим воздействием, и направлено на повышение эффективности. Это достигается тем, чт.о герметизацию основной скважины выполняют ниже верхнего уровня укрепляемого массива. Во время введения в грунт воды основную скважину заполняют твердеющим материалом. Одновременно во вспомогательных скважинах создается избыточное давление. Нагревание грунта ведется до 200-300 С. При откачивании воды из вспомогательных скважин ее накапливают с сохранением; аккумулированного тепла, а по окончании нагрева грунта накопленнзто воду вводят в грунт.- Приводятся математические зависимости для определения величины заглубления герметизации основной скважины по отношению к верхнему уровню укрепляемого массива и для определения количества вводимой в грунт воды. В 1,2 раза повышается производительность и на 30-45% снижается расход тепла. 1 ил., 1 табл. (/)

Составитель А.Прямков Редактор А.Ревин Техред Л.Олийнык

Заказ 4894/31 Тираж 606Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

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

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

Корректор М.Демчик