Способ термического укрепления просадочного грунта Советский патент 1988 года по МПК E02D3/11 

со о о ел с;о

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

Цель изобретения - повышение эффективности.

На фиг. 1 изображен укрепляемый грунт и скважины со схемой оборудования, разрез; на фиг. 2 - схема уплотнения стенок скважины тугоплавким материалом; на фиг. 3 - ствол скважины до и после уплотнения стенок, поперечный разрез.

Способ термического укрепления просадочного грунта осуществляется следующим образом.

Вначале бурится скважина 1 с приямком 2, устанавливается обойма 3 из входящих друг в друга тонкостенных внутренней 4 и внешней 5 труб, образующих зазор 6 между стенкой 7 скважины 1 и обоймой 3, который заполняется тугоплавким материалом 8, например кварцевым песком или смесью его с термографитом. Затем в обойму 3 вводят направляющее ударное приспособление 9, забивают его известным ударным устройством (не показано и тугоплавкий материал 8 вдавливается в стенки 7 скважины 1, образуя уплотненный сльй 10. При этом внешняя 5 и внутренняя 4 трубы обоймы 3 расходятся, а направляющая часть 11 ударного приспособления 9 доходит до дна 12 .приямка 2 скважины 1. Если толщина слоя тугоплавкого материала 8 более 0,1 диаметра скважины 1, то применяют два - три направляющих ударных приспособлений 9 с последовательно увеличивающимися диаметрами После этого скважину 1 герметизируют затвором 13 с размеш.енными на нем форсункой 14, соединенной с емко- .стью для топлива 15 и компрессором 16, патрубком 17 для ввода многоспайной термопары 18, соединенной с реле 19 температуры и патрубка 20 для визуального контроля процесса в скважине 1. Затем всю систему проверяют на герметичность, подают в скважину 1 горючие смеси и выводят скважину 1 на рабочий режим. Затем создают в скважине 1 градиент давления в соответствии с соотношением.

,105-3,5Q9 K:(l+3,973-G) , (О

где К - показатель степени термограм мы;

66597. 2

G - степень влажности грунта в

природном состоянии до начала термической обработки грунта,

а подачу в скважину 1 горючих смесей с образованием горячих газов увеличивают согласно зависимости

Q Q (1 + ь4) 10LO

(2)

где QO - удельное количество теплоты горячих газов в период выведения скважины на рабочий режим, кг/ч;

г Т - текущая коорд1 йата времени после вывода скважины на рабочий режим, ч; t - время вывода скважины на

рабочий режим, ч; 2Q b - опытный коэффициент (0,2б).

Увеличение массы горячих газов ведут пока расчетная температура, например 35й-400°С, дпя ликвидации просадочных свойств грунта 21 в мас- 25 сиве 22 не достигнет внешней границы 23, что фиксируется показаниями системы термопар 24 с самопишущими приборами 25. Давление, температура и теплосодержание горючих смесей управ- 2Q ляется системой манометров 26, вентилей 27, многоспайной термбпарой 18 и реле 19 температуры.

Уплотнение стенок скважины 1 тугоплавким кварцевым песком создает возможность повьш1ения в скважине 1 тем- 3 пературы с 950-1000 -С до 1600-1650 с и давления до 0,7-0,8М11а,т.е. в 3,5-4,0 раза Bbmie максимально возможного в известных способах.

Пример. На строительной пло- 40 щадке проводились работы по термическому укреплению просадочного ле- совидного грунта на глубину 4 м на трех массивах: двух - предлагаемых и одного - известным способами. Сква- 45 жина 1 образовывалась установкой ЛБУ-50 диаметром 0,2 м, приямок 2 добуривали приставкой к ЛБУ-50 диаметром 0,12 м на глубину 0,6 м. Обойма 3 из внутренней 4 и внешней 5 50 труб устанавливалась с зазором 6 между стенкой 7 в 3 см, и зазор заполнялся сухим кварцевьм песком, ко- торьп1 вдавливался ударным приспособлением 9 из полого металлического 55 штока, погружаемого в скважину 1 коп- , ровым устройством КД-2. Уплотнен- ньш слой 10 уменьшил поверхностную пористость грунта с 54 до 29,8%, что было определено отбором и испы.3 1

танием образцов. После установки затвора 13 с форсункой 14, соединенной с емкостью для топлива 15 и компрессором ЗИФ-55 патрубками 17 и 20, скважина 1 проверялась на герметичность и была выведена на рабочий режим за 6 ч. Сжигалось жидкое соляровое масло с теплотой горения 42 МДж/кг. Масса горячих газов в период вывода скважины на рабочий режим составила Q 5,2 кг/ч. Контроль температуры осуществляется многоспайной термопарой 18 типа ЭПП-ЭМ и реле 19 температуры. Избыточное давление проверялось пружинными манометрами 26. Давление поддерживалось равным 0,7 и 1,0 МПа.

Сравнение показателей приведено в таблице.

Таким образом, предлагаемый способ дает возможность сократить расход тепла в 1,39-1,42 раза и длительность процесса в 1,33-1,52 раза, а скорость процесса термоукрепления грунта - на 36-55%.

Формула изобр е-т е и и я

Способ термического укрепления просадочного грунта, включающий бурение скважины, уплотнение ее стенок

66597

герметизирование скважины, подачу в нее горючих смесей, генерирование в скважине потока горячих газов с увеличением их температуры в конце процесса и введение горячих газов в грунт под избыточным давлением, отличающийся тем, что, с целью повьшения эффективности, уплотнение стенок скважины осуществляют путем вдавливания в них кварцевого песка, подачу в скважину горячих смесей производят с увеличением их массы во времени, а горячие газы вводят в грунт под избыточным давлением, равным 0,7-0,8 МПа, причем увеличение массы горючих смесей по удельному количеству их теплоты определяют из зависимости

10

15

Q Q (1 + Ь--),

л°

где QO - удельное количество теплоты горячих газов в период вывода скважины на рабочтш режим, МДж/ч;

t - длительность периода вывода скважиньт на рабочий режим, ч;

b - опытный коэффициент (0,2б);

f - текущая координата времени после вывода скважигш на рабочий режим, ч.

Изобретение относится к области строительства, в частности к укреплению слабых просадочньпс грунтов тер мическим воздействием, и направлено на повьппение эффективности. Это достигается тем, что осуществляют уплотнение стенок скважины путем вдавливания в них кварцевого песка. Горячие газы вводят в грунт с увеличением их массы. Избыточное давление горячих газов выдерживают равным 0,7- 0,8 МПа. Приводится математическая зависимость для определения интенсивности увеличения массы горячих газов. Обеспечивается сокращение расхода тепла и длительности процесса в 1,4 раза. 1 табл., 3 ил.

Объем укрепленного грунта, м

Время вывода скважины на рабочий режим, ч

Длительность процесса, ч

а

Удельные затраты тепла, МДж/м Избыточное давление, МПа Тепловая мощность скважины, кг/ч Показатель термограммы Скорость процесса, м /ч

1,63

1,63

6

10,5 1570 1,0 7,45 0,115 0,155

Фиг.

J

.11

WW2 6

-7 -8

12

,

fpU2.Z

Фиг.З