Способ термического укрепления грунта Советский патент 1989 года по МПК E02D3/11 E02D7/00 

f

Изобретение относится к строительству, в частности к термическому укреплению глинистых и лессовых грунтов преимущественно в виде опоры.

Цель изобретения - снижение энергозатрат.

На чертеже изображены укрепляемый грунт (разрез по скважине) и схема размещения технологического оборудования и средств технического контроля процесса.

Способ осуществляется следующим образом.

Вначале бурят скважину 1 и уширяют ее низ 2, а по оси 3 скважины 1 устанавливают трубопровод 4 на подставку 5, в котором, на высоту ущирения 2 выполнена перфора- ция 6. Затем скважину 1 заполняют послойно грунтовыми смесями 7, уплотняя их известным приспособлением (не показано) выще проектной отметки 8, а устье 9 скважины 1 герметизируют затвором 10. После этого трубопровод 4 соединяют через вентиль 11 с генератором 12 окислителя, а через вентиль 13 с осушителем 14, который также

соединяют с генератором 12. Ущирение 2 скважины 1 в просадочных грунтах второго типа заглубляют ниже непросадочного горизонта 15. Затем проверяют систему на герметичность и подают из генератора 12 окислитель, нагретый до температуры выше начала воспламенения топлива в грунтовой смеси 7 (например для твердого топлива с температурой воспламенения 200-250°С окислитель, в качестве которого применяют атмосферный воздух, нагревают до 250- 300°С), под давлением 0,75-1,25 МПа. Под воздействием температуры окислителя смесь 7 воспламеняется, а кислород интенсифицирует процесс горения топлива. При этом нагретые газы через перфорацию 6 поднимаются под давлением, постепенно распространяя процесс сжигания топлива от низа 2 скважины 1 до проектной отметки 8. После поступления отработанных газов в устье 9 с температурой около 500°С их отсасывают пропуская через осушитель 14, пока темпе- ратура отработанных газов не понизится до 300°С. После этого продолжают подачу

игА

4; сл

00

о

00

окислителя и процесс повторяют пока смесь грунта с топливом 7 не нагреется до температуры начала спекания грунта, например до 800-900°С, в пределах от уширения 2 ДО проектной отметки 8, что контролируют по цвету металла трубопровода 4 оптическим пирометром через контрольный глазок 16.

Уплотнение грунтовых смесей позволяет сократить их усадку в процессе термического воздействия, исключить дополнительное введение смесей, уплотнить стенки скважины, сокращая потери тепла через них, увеличить давление подачи окислителя, что способствует интенсификации процесса и более полному сгоранию топлива. Периодическое отсасывание отработанных газов обеспечивает равномерное прогревание грунтовой смеси по высоте скважины и создает возможность регулирования процесса. Давление подачи окислителя и температура отработанных газов, определенные на скважинах глубиной 4 м, приведены в табл. 1.

Согласно данным табл. 1, оптимальное давление окислителя 0,5-1,0 МПа, оптимальная температура отработанных газов 300-500°С. При этих условиях достигаются наименьшие потери тепла. Подача окислителя по трубопроводу по оси скважины способствует равномерности насыщения смеси окислителем.

Пример. На экспериментальной строительной площадке проводили укрепление глинистого грунта в виде опоры. Влажность грунта 0,12, объемная масса 1680 кгс/м, температура начала спекания 850°С. Термическое укрепление грунта выполняли в трех скважинах 1 глубиной 4 м. Скважины 1 были пробурены установкой АВБ-5 диаметром 0,5 м с уширением 2 их низа до 0,8 м приставкой в ЛБУ. Затем по оси 3 устанавливали трубопровод 4 на подставку 5 из шамот; ного кирпича,трубопровод 4 перфорировали на высоту 0,8 м от низа скважины 1 отверстиями диаметром 1,2 см. Смеси местного грунта с твердым топливом 7 в количестве 8,6 мае, % уплотняли длоями по 0,8 м полой

трамбовкой с массой 0,08 т до проектной отметки 8 на глубине 1,2 м от поверхности (выше - без уплотнения). Устья 9 скважин 1 герметизировали винтовыми затворами 10 конструкции МИСИ, которые соединяли через вентиль 11 с генератором 12 нагретого воздуха типа УСВ-ЗООМ, а через вентиль 13 с осушителем 14 шторно-подъем- ного типа, который соединяли с генератором 12. Уширение 2 выполняли в более плотном суглинке. Степень повышения температуры грунта до начала его спекания по высоте скважины определяли через глазок 16 пирометром ОППИР-17 по цвету трубопровода 4 и сравнению его со стандартной шкалой цветов побежалости. Процесс осуществляли в соответствии с описанной технологией.

Данные эксперимента известного способа приведены в табл. 2.

Таким образом, предлагаемый способ 0 сокращает расход энергозатрат на 18-29% и длительность процесса на 19-58%.

5

5

0

5

0

Формула изобретения

Способ термического укрепления грунта, преимущественно в виде опоры, включаю- ш,ий бурение скважины, уширение ее низа, введение в скважину смеси грунта с топливом, герметизацию устья скважины, подачу в ее уширение нагретого до 250-300°С окислителя и сжигание топлива с образованием укрепленной столбчатой структуры, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат, во время сжигания топлива ведут периодическое отсасывание устья скважины отработанных газов, нагретых до температуры 300-500°С, а в процессе введения в скважину смеси грунта с топливом осуществляют ее уплотнение, причем сжигание топлива ведут с нагреванием грунта в смеси до начала его спекания, а подачу окислителя производят под давлением 0,75-1,25 МПа посредством размещаемого по оси скважины труЬопровода.

Изобретение относится к области строительства, в частности к термическому укреплению глинистых и лессовых грунтов преимущественно в виде опоры, и направлено на снижение энергозатрат. Это достигается тем, что при сжигании топлива, смешанного с укрепляемым грунтом, производят периодическое отсасывание из устья скважины отработанных газов, нагретых до температуры 300-500°С. Смесь грунта с топливом при ее введений в скважину уплотняется. Грунт при сжигании топлива нагревается до начала его спекания. Окислитель, подогретый до 250-300°С, вводится в уширение низа скважины под давлением 0,75-1,25 МПа с помощью размещаемого по оси скважины трубопровода. Расход энергии снижается до 29%, а длительность процесса - до 1,5 раз. I ил, 2 табл.

11,110,29,79,212,2

10,38,48,98,611,0

9,27,18,07,310,8

10,69,49,29,011,6

12,410,39,610,414,9

15,811,411,012,316,2

Таблица 1

Избыточное давление, Mlla

Температура отработанных газов пр отсасывании,°С

Расход тепловой энергии, МДж/м

Длительность процесса, ч

Таблица 2

1,25

0,18

300

2922

3640

16

12

19

-(2

f