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

4а СО О1

ел

Изобретение относится к области строительства зданий и сооружений на рлинистых и лессовидных грунтах, в ;частности к их укреплению термическим оздействием.

; Цель изобретения - экономия энергетических ресурсов.

На фиг. 1 изображено расположение скважин и оборудования, вид сверху |на фиг. 2 - укрепляемый массив, вер- |тикапьньй разрез по скважинам.

« Способ термического укрепления грунта в массиве осуществляется в следующей последовательности.

Вначале образуют основную 1 и равномерно вокруг нее вспомогательные 2 скважины и соединяют последние вертикальными прорезями 3 на всю глубину вспомогательных скважин 2 с уклоном дна 4 прорезей 3 в их сторону. Затем герметизируют верх 5 прорезей 3 и скважин 1 и 2 винтовыми затворами 6 с комбинированными патрубками 7, котрые на основных скважинах 1 подклю- I чаются к генератору 8 горячих газов I и вакуум-насосу 9, а на вспомогательных скважинах 2 - к генератору 10 для охлаждения воздуха и нагнетателю I1 грунтовых смесей с твердым топли- вом 12 (подключение вспомогательных скважин 2 к генератору 8 горячих газов не показано). После итого в основную скважину 1 нагнетают горячие газы с температурой 300-350 С,.а во вспомогательных скважинах 2 и прорезях 3 создают вакуум и по мере поступления в них паров воды подают от генератора 10 охлажденный воздух, например, до , а образующуюся влагу, стекаюцую по уклону 4 в вспомогательные скважины 2, откачивают насосом 9, пока укрепляемьй грунт 13 не осушат от свободной и физически связанной воды, что проверяют отбо- ром проб. Затем с помощью нагнетателя 1 1 в вспомогательные скважины 2, а через них в проре;зи 3, подают грунтовые смеси с твердым топливом 12 до заполнения прорезей 3. В скважи- ны 2 нагнетают горячие газы с температурой 250-300 С, достаточный для воспламенения твердого топлива с одновременным вакуумированием основной скважины 1, Процесс продолжают, пока грунт 13 не нагреется на внешнем контуре 14 до заданной температуры, например 350-500°С, для устранения про садочных свойств, что проверяется

многоточечными термопарами 15 с приборами 16.

В известных способах площадь ваку умированных поверхностей вспомогательных скважин мала и процесс длителен по осушению грунта, а при наг нетании топлива из вспомогательных скважин велики потери тепла за пределы укрепляемого грунта. Предлагаемая технология позволяет увеличить площадь вакуумирования при осушении грунта за счет прорезей и сократить потери тепла за контур укрепляемого массива за счет создания вакуума в основной скважине. Перекрытие верха прорезей сокращает потери тепла, а уклон их доньев создает сток воды во. вс томогательные скважины и улучшает условия ее удаления. Охлаждение прорезей и вспомогательных скважин воздухом ускоряет процесс конденсации паров воды и сокращает потери тепла.

Пример. На экспериментальной площадке осуществляют укрепление тре массивов грунта по описанной технологии. Дпя работ используют бурильную установку УГБ-50, генератор горячих газов УСВ-300, генератор для охлаждения воздуха ТД-100, вакуум- насосы РМК-4, термопары ТХА-УШ, самозаписывающие приборы ЭПП-09 М1, винтовые затворы конструкции ХабИИ- ЖТа и комбинированные патрубки. Грунт - лессовидный суглинок, температура устранения просадочных свойст , диаметр опор 4,2 м. Прорези вьшолняют навесным оборудованием к экскаватору ЭТ-351 шириной 0,2 м. Грунтовые смеси из местного суглинка с твердым топливом - каменным углем с теплотой горения 21,6 МДж/кг, в составе 8,6 мас.% - нагнетают во вспомогательные скважины и из них в прорези бетономашиной БМ-60 под давлением 0,3 МПа. Герметизирование прорезей вьшолняют трамбованием механической трамбовкой с пневмоприводом И-157 на высоту 0,8 м, равную глубине погружения винтового затвора,герметизирующего вспомогательные скважины. Уклон дна прорезей 12%. Глубина основной и вспомогательных скважин 4 м. Объем укрепленного грунта в опоре 60 м, максимальная температура нагревания грунта в смеси с твердым топливом 800 С. Средняя температура нагревания грунта в объеме

укрепляемого массива 493°С (расчетная). Экспериментальные данные предлагаемого способа в сравнении с известным приведены в таблице.

Таким образом, предлагаемый способ сократит расход энергетических ресурсов в 1,8-2,0 раза и повысит производительность процесса в 3,5-3,8 раза.

Формула изобретения

Способ термического укрепления грунта в массиве, включанлций образование основной и равномерно вокруг нее расположенных вспомогательных скважин, герметизирование скважин, одновременное нагнетание в грунт горячих газов через основную скважину и вакуумирование грунта через вспомо- гательные скважины со сбором и уда

0

5 0

лением паров воды, нагнетание в грунт горячих газов через вспомогательные скважины и подачу воздуха, отличающийся тем, что, с целью экономии энергетических ресурсов, после образования вспомогательных скважин производят соединение смежных из них вертикальными прорезяьш с наклонными доньями и последующее герметизирование верхней части прорезей, перед нагнетанием в грунт горячих газов через вспомогательные СЕважины осуществляют одновременное введение в прорези смеси грунта с твердым топливом и вакуумирование грунта через основную скважину, а подачу воздуха ведут в прорези и вспомогательные скважины во время сбора и удаления паров воды, причем воздух предварительно охлаждают.

Изобрет)ение относится к области строительства зданий и сооружений на глинистых и лессовидных грунтах, в частности к их укреплению термическим воздействием, и направлено на экономию энергетических ресурсов. Это достигается одновременно нагнетанием в грунт через основную горячих газов и его вакуумированием через равномерно расположенные вокруг основной вспомагательные скв.ажины со сбором и удалением паров воды. После этого в грунт горячие газы нагнетают через вспомогательные скважины. При этом после образования вспомогатель-п : ных скважин их соединяют вертикальными прорезями с наклонными доньями и гермети ески перекрытым их верхом. Перед нагнетанием горячих газов в грунт через вспомогательные скважины одновременно заполняют прорези смесью грунта с твердым топливом, а в основной скважине создают вакуум. В прорези и вспомогательные скважины во время сбора в них паров воды вводят охлажденный воздух до 0-4 С. Достигаются снижение энергетических ресурсов в 1,8-2 раза и повышение производительности в 3,5-3,8 раза. 2 ил.,с 1 табл. (Л

пересчитано на условия примера по контуру температуры 350 С вместо , где было: объем укрепленного грунта 16м , расход тепловой энергии 3070 МДж/м .

Фие. 1

16 5

15

Фиг. 2