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

1

Изобретение относится к строительству, в частности к укреплению слабых грунтов термическим воздействием.

Цель изобретения - повьппение производительности .

На чертеже изображена технологическая схема осуществления предлагаемого способа.

Способ осуществляют следующим образом.

Вначале бурят скважину I, покрывают ее стенки черным красителем, например Кузбасслаком, и герметизируют ее комбинированным затвором 2, включающим форсунку 3 с каналами 4 и 5 соответственно ддя подачи горючей смеси и высококалорийного топлива, кольцевой распределитель 6 сжатого воздуха для охлаждения стенок 7 скважины 1, направленным вдоль стено потоком 8, обратный клапан 9 и патрубок 10 для наблюдения за процессом После крепления приспособлений опробуют всю систему на герметичность и подают в нижнюю часть I1 скважины 1 горючие смеси, сжигая их факельным способом. Одновременно в факел 12 горения смесей по каналу 5 нагнетают высококалорийное топливо 13 с массовой скоростью, определяемой из зависимости

3

де а

г - V Q,

термическо- грунта, M /ч;

Q,

О .

средняя скорость го укрепления удельный расход тепла, МДж/м

массовая скорость введения топлива в поток горячих газов, кг/ч;

теплота горения топлива, МДж/кг;

теплотд горения высококалорийного топлива, МДж/кг. Охлаждение стенок скважин ведут ,с нтенсивностью подачи воздуха, опрееляемой из зависимости

(К-1)-(М-2), (2) интенсивность подачи сжатого воздуха для полного сжи3 / гания топлива, м /ч;

коэффициент избыточности воздуха пр и сжигании горючих смесей;

степень увеличения мощности скважины за счет введения высокока лорийного топлива.

о де V,

К М к.

-

44864При этом давление сжатого воздуха, подаваемого от компрессора (не показан) принимают в 1,2-1,3 раза больше

. давления в факеле 12. Эту разность давлений перекрывает давление, создаваемое при сгорании высококалорийного топлива, например водорода, который подают с равными перерьгоами,

10 например 1 мин нагнетания водорода и 1 мин перерьш. Эта длительность периода определяется опытным путем с критерием обеспечения устойчивого горения факела 12 и исключения взрыв15 ных хлопков, для ликвидации последствий которых предусмотрены обратные клапаны 9. Подачу горючих смесей, высококалорийного топлива и сжатого воздуха осуществляют с помощью из20 вестных механизмов и регулируют вентилями 14. Процесс продолжают пока расчетная температура- (например, для ликвидации просадочных свойств грунтов 350-400 С) не достигнет внешнего

25 контура I5 укрепляемого массива грунта 16, что фиксируется термопарами 17 с записывающими приборами 18.

Способ сокращает удельный расход тепла за счет уменьшения тепловых

30 потерь в грунт и атмосферу во времени, так как уменьшает продолжительность процесса за счет уменьшения величины удельной теплоемкости минерального скелета грунта и средней

2g температуры его нагревания.

Пример. На строительной площадке осуществлялось термическое укрепление четырех массивов грунта, сложенных просадочными суглинками

40 на глубину 6 м. Три массива укреплялись предлагаемым и один известным способом. Скважины 1 были пробурены ЛБУ-50 и покрыты изнутри Кузбасслаком, затворы 2 с комплектом приспо45 соблений установлены краном-экскаватором ЭТУ-353. Были использованы компрессоры ДК-9М, жидкое соляровое масло с теплотой горения МДж/кг и газообразный водород в баллонах

5Q с теплотой горения Q 360 МДж/кг. Подачу водорода регулиров али через 1 мин. Варьировалось соотношение водорода и топлива в горючей смеси в количестве 0,125-0,5-1,0.

Сн/Сг

55

В таблице приведены показатели, характерна тощие при кг/ч и Yj. 112 предлагаемый и известный способы.

Масса газообразного водорода (С )

П

Увеличение тепловой мощности скважины (М

Интенсивность подачи сжатого воздуха (YJ

Удельный расход

тепла

Скорость процесса (а

Объем укрепленного грунта (по контуру 400 С)

Длительность процесса

Таким образом, предлагаемый способ (по сравнению с известным) ускоряет процесс в 2,55-13,39 раз за счет увеличения тепловой мощности скважины в 2-9 раз. Фо.рмула изобретения

1. Способ термического укрепления грунта, включающий бурение скважины, ее герметизацию, генерирование в скважине потока горячих газов, их нагнетание в грунт и охлаждение стенок скважины воздухом, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения производительности, после бурени скважины производят покрытие ее стенок черным красителем, а во время генерирования горячих газов осуществляют введение в скважину высококалорийного топлива с массовой скоростью, определяемой из зависимости

.-

где а - средняя скорость термического укрепления грунта, q - удельный расход тепла, МДж/м ;

1,25 5,0

10,0

336

784

29802860

0,7451,406

11,610,8

15,57,7

112

2940 0,105

10,3 98,0

Qr

QK

Cf. - массовая скорость введения топлива в поток горячих газов, кг/ч;

теплота горения топлива, МДж/кг;

теплота горения высококало- рийного топлива, МДж/кг, причем генерирование потока горячих газов производят в нижней части скважины, а охлаждение стенок скважин ведут с интенсивностью подачи воз- духа, определяемой из зависимости

V,Vf.(K-l) (М-2),

где V - интенсивность подачи сжатого воздуха для полного сжигания топлива, К - коэффициент избытачности

воздуха при сжигании топли- ва

М - степень увеличения мощности скважины за счет введения высококалорийного топлива.

2. Способ ПОП.1, отличающийся тем, что в качестве высококалорийного топлива используют газообразный водород.

;Изобретение:относится к области строительства, в частности к укреплению слабых грунтов термическим воздействием, и направлено на повышение производительности. Это достигается тем, что после бурения скважины ее стенки покрываются черным красителем. Во время генерирования потока горячих газов в скважину вводят высококалорийное топливо, в качестве которого используется газообразный водород. Генерирование потока горячих газов ведется в нижней части скважины. Стенки скважины охлаждаются воздухом. Приводятся математические зависимости для определения массовой скорости введения высококалорийного топлива и интенсивности подачи воздуха. Достигается ускорение процесса укрепления грунта более, чем в 10 раз. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл. с (Л со м| 4 00 (35 4