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

1

00

ел

Изобретение относится к строительству, в частности к укреплению грунта каналов на глинистых и лессовидных грунтах тер- мическим воздействием. Цель изобретения - повышение эффективности.

На чертеже изображены канал (поперечный разрез) и схема размещения оборудования и средств контроля.

Способ характеризуется следующими опе- рациями, их последовательностью, режима- ми и приспособлениями для проведения процесса.

Вначале образуют откосы (стенки) 1 и дно 2 контура 3 канала 4 и укладывают грунтовые смеси 5 с измельченным твердым топливом в боковые стенки 1 и дно 2 под давлением, например, 0,25-0,35 МПа, создаваемым агрегатом 6. После этого поверхность контура 3 пропитывают жидким топливом известным приспособлением (не показано), генерируют тепловую энергию и нагревают грунтовые смеси 5, начиная с нижних точек 7 боковых стенок 1 и дна 2 канала 4. В качестве генератора 8 тепловой энергии используют стандартное оборудование. По мере нагревания смесей 5 на поверхность контура 3 подают сжатый воздух от компрессора 9 с разводкой его по трубопроводам 10. После нагревания смесей 5 до температуры, обеспечивающей моро- зостоЙ1 ость, например 600-800°С, поверхность контура 3 охлаждают сжатым воздухом от компрессора 9 до температуры 160-180°С, исключающей воспламенение жидкого битума, и нагнетают последний в смеси 5 насосами (не показаны). Температуру грунта определяют пирометрами. После заполнения битумом смесей 5 стенки 1 и дно 2 канала 4 укатывают или утрамбовывают. При этом стенки 1 канала 4 могут быть доведены до верха канала 4 или с оставлением участка 11 для последующего укрепления его строительными конструкциями 12, например железобетонными плитками.

Укладка грунтовых смесей на стенки и дно канала обеспечивает их наименьшую толщину порядка 0,2-0,3 м. Использование твердого измельченного топлива позволяет сформировать макропоры после выгорания частиц топлива, которые в последующем заполняются битумом и образуют гидроизоляционную конструкцию дна и стенок канала. Пропитка жидким топливом позволяет практически мгновенно поднять температуру грунта до 800-900°С и интенсифицировать процесс сгорания измельченного твердого топлива. Подача на поверхность грунта сжатого воздуха создает теплозащитный слой, препятствующий потере тепла. Начало процесса нагревания грунта с нижних точек позволяет самоуплотняться укрепленному грунту под действием собственной массы. Уплотнение грунта

5

после введения в него размягченного битума повыщает герметичность созданных термогрунтовых стенок и дна канала и возможность использования таких каналов для транспортирования жидкостей, в том числе в ирригационных целях.

Пример. На экспериментальном полигоне проводят термическое укрепление лессовидного суглинка в стенках 1 и дне 2 каналов в виде двух участков по 6 м каждый, высота канала 3 м. Пористость грунта 52%, природная влажность 0,08. Стенки 1 и дно 2 канала 4 образованы экскаватором на базе трактора «Беларусь с зачисткой поверхности контура 3 навесным

приспособлением. Грунтовые .смеси 5 приготовляют из природного суглинка без предварительного высу1 1ива ия с мелким каменным углем гидравлического способа добычи с теплотой сгорания 21,6 МДж/кг, в составе 8,4 мас.%. (Достав предваритель0 но определен в лаборатории как оптимальный для данного вида и состояния грунта по критерию МИ11има.чЬного времени ci opa- пия и кагрсмиюия всей массы грунта до 600°С, обеспечивяюплей расчетную морозостойкость грунта. Содержание каменного угля в вмеси 12 кг/м Для укладки грунтовой смеси 5 пенс 1ьзуют агрегат 6 типа шприц-бетопомашниь ЬМ-60 производительностью 3 м /ч и д;и-;,ением 3 ати, дальность подичи с ,;еси но горизонтали до 200 м,

Q по вертикал до 50 м, расход воздуха 6 м /мин. На первом участке канала 4 смесь укладывают одним слоем 0,2 м, на втором двумя слоями но 0,15 м. Грунтовые смеси 5 нагревают с нижних точек 7 уклона дна (3%) 2 и откосов 1 контура (15%) гаг зовыми горелками от агрегата 8 типа УСВ-ЗООИМ после пропитывания поверхности контура 3 соляровым маслом с теплотой горения 42 МДж/кг с расходом топ- .дива на первом участке 0,66 кг/м, на втором 1,2 кг/м. После воспламенения жид кого топлива на поверхность контура 3 подают от компрессора 9 по трубопроводам 10 сжатый воздух. После нагревания грунта 5 до 600°С, что проверяется оптическими пирометрами ОППИР-17, сжатый

5 воздух подают до охлаждения поверхности контура 3 до 170°С, а затем нагнетают в смеси 5 жидкий битум марки БН-О от БМ-60 под давлением 0,3 МПа. Заполнение пор грунта горячим биту.мом проверяют непосредственным отбором проб. К за0 верщению операции нагнетания битума температура грунта на поверхности контура 3 уменьшается до 50-60°С. После этого дно 2 и откосы 1 канала 4 уплотняют струей сжатого воздуха от компрессора 4КС-2. Сравнение показателей предлагаемого и

5 известного способов приведено в таблице.

Таким образом, предлагаемый способ позволит сократить длительность процесса на

17-40%, расход тепла на 6,5-7,6% и трудоемкость процесса в 1,6-2 раза.

Формула изобретения

Способ термического укрепления грунта преимущественно в виде облицовки канала, включающий образование откосов и дна канала, приготовление смеси грунта с измельченным твердым топливом, ее укладку слоем на поверхность дна и откосов, гене- рированне потока тепловой энергии и на

гревание грунта с сжиганием в нем топлива, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, перед нагреванием грунта производят его пропитывание жидким топливом, во время нагревания грунта ведут воздействие на нагретую поверхность потоком сжатого воздуха, после чего осуществляют введение в грунт битума и последующее его уплотнение, причем нагревание грунта ведут, начиная с дна и нижних участков откосов канала.

Изобретение относится к области строительства, в частности к укреплению грунта каналов на глинистых и лессовидных грунтах термическим воздействием, и направлено на повышение эффективности. Это достигается тем, что в известном техническом решении, включающем образование откосов и дна канала, приготовление смеси грунта с измельченным твердым топливом, ее укладку слоем на поверхность дна и отког сов, генерирование потока тепловой энергии и нагревание грунта с сжиганием в нем топлива, перед нагреванием грунта производят его пропитывание жидким топливом от 0,66 до 1,2 кг/м. Во время нагревания грунта, .например, до 600°С воздействуют на нагретую поверхность потоком сжатого воздуха с охлаждением грунта до температуры, исключающей воспламенение затем вводимого в грунт жидкого битума. После этого грунт уплотняется, а нагревание грунта ведут, начиная со дна и нижних участков откосов канала. Сокращается длительность процесса на 17-40%, снижаются расход энергии и трудоемкость. 1 табл., 1 ил. (Л

Длительность процесса, ч

Затраты тепловой

энергии, Щж/м.

В том числе: с каменным углем

с жидким топливом

Толщина слоя стенок

и дна, м

Расход жидкого топлива на 1 м поверхности контура, кг/м

/77777

28

2960

2960

0,3

У//У//7/}//Г