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

13

Изобретение относится к строительству на просадочных грунтах с ликвидацией просадочности путем термического воздействия.

Цель изобретения - обеспечение укрепления грунта в мерзлом состоянии.

На чертеже изображены укрепляемый массив грунта и скважины, вертикаль- ный разрез, а также схема размещения основного оборудования и средств технического контроля.

Способ осуществляется следующим образом.

Вначале бурят основную скважину 1 - в центре между четырмя вспомогательными скважинами 2 на глубину .просадоч

ход тепловой энергии. При этом в основной скважине создается избыточное давление 0,5-1,0 Ша, что дает воз-. можность сокращения расхода, энергии

ной толщи 3 грунта. Затем основную

скважину Г на уровне 4, который соот- 20 за счет уменьшения радиуса теплового ветствует начальной просадке грунта влияния основной скважины, под собственным весом при его замачивании, герметизируют затвором 5 с подающим трубопроводом 6, соединенным

Бурение скважин на всю глубину просадочной толщи обеспечивает исклю чение возможных просадок грунта посс теплоагрегатом 7, генерирующим горя-25 ле возведения зданий, чие газы 8, нагретые до 300-400 С. Расход г азов 8 регулируют вентилями 9. Нагретые газы 8 нагнетают ниже уровня 4, пока температура на внешнем контуре 10 укрепляемого массива 30 11 грунта не достигнет 30-40 С, что фиксируется показаниями термопар 12 с приборами 13. В процессе нагревания грунта 11 из не го отжимается поступающая во вспомогательные скважины 35 2 вода, которая отогревает мерзлый грунт от глубины 14 сезонного промерзания до проектной отметки 15. Комплекс основной и четырех вспомогательных, скважин может быть многократно 40 повторен по площади укрепляемого массива грунта, при этом диаметр вспомогательных скважин определяется из зависимости

Изменение диаметра вспомогательных скважин обеспечивает полное накапливание отжимаемой из укрепляемог массива грунта воды в стволах этих скважин.

П р и м е р. На строительной площадке осуществляется укрепление про- садочного мерзлого грунта мощностью 10м. Глубина промерзания грунта И..

пп

2 м. Начальное давление просадочности грунта при замачивании G 30 т/м.Вез учета нагрузки на грун от возводимого здания, равной 20 т/м величина G 10 т/м. Объемная масса талого грунта 1,57 т/м . Коэффициент пористости талого грунта 1,0 (пористость 50%). Расстояние между вспомогательными скважинами 6 м. Опытный коэффициент К 0,4.

Согласно зависимости (1) определя ют ,24 м. Уровень 4 начального давления просадочности равен 6,37 м, принимают 6 м. Следовательно, укрепление грунта осуществляют на высоту 4 м.

D В

K-A-V-HJ«-HT ТТТ+Ё) №„ + НО

(1)

де В - расстояние между вспомогательными скважинами, м; опытный коэффициент; объемная масса талого грунта,

коэффициент пористости талого грунта;

мощность слоя грунта в мерзлом состоянии, м; мощность слоя талого грунта, м;

К

V

Е н«-н ™

А - коэффициент уплотнения талого грунта, .

Предлагаемый способ позволяет ис-. пользовать массу грунта в мерзлом состоянии для уплотнения нижележащего грунта, если отогреть мерзлый массив и укреплять не весь массив грунта, а только его часть, залегающую ниже уровня начала просадочности под собственным весом при замачивании.

Предлагаемый диапазон температур дает возможность сократить среднюю температуру нагревания укрепляемого

ход тепловой энергии. При этом в основной скважине создается избыточное давление 0,5-1,0 Ша, что дает воз-., можность сокращения расхода, энергии

за счет уменьшения радиуса теплового влияния основной скважины,

Бурение скважин на всю глубину просадочной толщи обеспечивает исключение возможных просадок грунта пос5 ле возведения зданий, 0 5 0

5

0.

5

Изменение диаметра вспомогательных скважин обеспечивает полное накапливание отжимаемой из укрепляемого массива грунта воды в стволах этих скважин.

П р и м е р. На строительной площадке осуществляется укрепление про- садочного мерзлого грунта мощностью 10м. Глубина промерзания грунта И..

пп

2 м. Начальное давление просадочности грунта при замачивании G 30 т/м.Вез учета нагрузки на грунт от возводимого здания, равной 20 т/м, величина G 10 т/м. Объемная масса талого грунта 1,57 т/м . Коэффициент- пористости талого грунта 1,0 (пористость 50%). Расстояние между вспомогательными скважинами 6 м. Опытный коэффициент К 0,4.

Согласно зависимости (1) определяют ,24 м. Уровень 4 начального давления просадочности равен 6,37 м, принимают 6 м. Следовательно, укрепление грунта осуществляют на высоту 4 м.

Скважины 1 и 2 пройдены на глубину 10 м, основная скважина гермети- зируется на уровне 4 затвором 5 с подающим трубопроводом 6 диаметром . 50 мм, соединенным с калорифером 7 производительностью до 250 , в термостойком исполнении с максимальной температурой нагревания газов 400 С. После опробывания всей системы на герметичность газы 8, объем которых регулируется вентилями 9, нагнетают в грунт до нагревания его на внешнем контуре 10 до 30 и 40°С, что фиксируется термопарами 12 с самопиПоказатели

Объем укрепляемого массива, 163 360

Длительность процесса, ч 72 78 96

Расход тепла в расчете на

объема массива 360 м , МДж/м 296 342 780

Температура стенок основной

скважины, °С300-400 300-400 900-1000

Температура грунта на внешнем контуре укрепляемого массива, °С30-40 30-40 100

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает возможность укреплять просадочные грунты при сезонном промерзании их верхнего слоя лишь ни же уровня начала просадочности под собственным весом при замачивании сократив при этом расход тепла в 2,28-2,64 раза, длительность - в 1,23-1,33 раза.

Формула изобретения

Способ термического укрепления массива просадочного грунта, включаю щий бурение основной и не менее трех вспомогательных скважин равномерно по контуру внешней границы укрепляемого массива, генерирование в скважи не потока тепловой энергии и нагрева ние грунта на внешней границе до 30- 40°С с накапливанием воды во вспомогательных скважинах, о тличаю- щ и и с я тем, что, с целью обеспечения укрепления грунта в мерзлом со

г.

1361247

шущими приборами 13 класса точности 0,5. Для сравнения укреплен массив известным способом.

Сравнительные данные приведены в таблице.

Предлагаемьш способ Массив 1 Массив 2

Известньм способ

30

стоянии, бурение скважин ведут на глубину просадочной толщи, нагревание грунта производят в пределах возможной его осадки под собственным весом при замачивании, а диаметр D вспомогательных свкважин принимают равным величине, определяемой нз за- висимости

35

D В I . ° 11Г(1+Е).(,)

40

45

50

где В - расстояние между вспомогательными скважинами, м; К - опытный коэффициент;

V - объемная масса талого грунта, т/мЗ;

Е - коэффициент пористости талого грунта;

Н - мощность слоя грунта в мерзлом состоянии, м;

Н - мощность слоя талого грунта, м;

А - коэффициент уплотнения талого грунта, .

Tli

Т ,

It

Изобретение относится к строительству на просадочных грунтах с ликвидацией просадочности путем термического воздействия. Цель изобретения - обеспечение укрепления грунта в мерзлом состоянии. Это достигается тем, что скважины образуются на всю глубину просадочной толщи. Грунт нагревается в пределах возможной его осадки под собственным весом при замачивании. 1 ил., 1 табл. со Од

Составитель А.Прямков Редактор О.Юрковецкая Техред М.Дидык Корректор Н.Король

Заказ 6203/33 Тираж 607 Подписное ВНИШШ 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