Способ термического укрепления грунта в основании Советский патент 1990 года по МПК E02D3/11 

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

Цель изобретения - сокращение длительности процесса.

На чертеже изображена скважина и укрепленный грунт, разрез, и размещение оборудования и средств технического контроля.

Способ осуществляют следующим образом.

Вначале в укрепляемом массиве грунта основания 1 образуют основную скважину 2 диаметром, определяемым ориентировочно из зависимости (1) .

D

ос

D -JK-П-С,

(1)

где DL - диаметр укрепляемого массива грунта, м;

среднее объемное содержаниеСЛ1

поваренной соли в воде пос- J

ле введения ее в грунт;«sj

природная пористость укреп-

ляемого грунта;,Q

природная степень влажностиj. укрепляемого грунта.

К

п G Вспомогательные скважина 3 созда- равномерно вокруг основной скважины 2, последнюю герметиризуют затвором 4 с патрубком 5, соединенным через вентиль 6 с генератором горячих газов 7 и имеющим съемный гтупер 8 с отверстием для чиэуального наблюдения процесса в скважине 2 и ввода в нее

поваренной соли. Вспомогательные скважины 3 герметиризуют винтовыми патрубками 9 со штуцерами 8,подсоединенными к вакуум-насосу 10. После проверки герметичности всей системы на вспомогательных скважинах 3 открывают штуиеры 8, а в основную скважину 2 нагнетают от генератора 7 горячие газы, пока температура воды в грунте 1 не достигнет 30 - 40°С, что проверяют термопарами 11 с записывающими приборами I2. После этого штуцер 8 на основной скважине 2 открывают и вводят способствующий укреплению грунта агент, например поваренную соль, заполняя ствол скважины 2 до проектной отметки 13. Затем создают в основной скважине 2 избыточное давление от генератора 7, а вспомогательные скважины 3 вакуумируют с откачиванием воды вакуум-насосом 10 пока влажность укрепляемого грунта 1 не достигнет предела раскатывания, т.е. пока грунт 1 не достигнет твердой консистенции, что определяется непосредственным отбором пробы или измерением влажности нейтронными индикаторами влажности, погружаемыми в вспомогательные скважины 2 через пту- цера 8 (не показано. Под действием собственной массы грунт 1 после откачивания из него воды оседает до проектной отметки 13 и уплотняется.

Сущность технического решения ключается в том, что нагревание, например, илистых образований до 30 - 40°С достаточно для нарушения электромагнитной связи физически связанной влаги с минеральным скелетом грунта и она вместе со свободной влагой может перемещаться по порам грунта,при этом до минимума сокращает расход тепла, а подвижность влаги сокращает длительность ее миграции под действием вакуума. Нагревание грунта при незагерметизированных вспомогательных скважинах увеличивает скорость теплообмена.

Поваренная соль используется как наиболее дешевый агент, быстро раст- воряюшнйся в воде, особенно подогретой до 30 - 40°С. Диаметр основной скважины, определенный по засивимос- ти (1), достаточен для размещения в ней потребного количества соли. Давление, создаваемое в основной скважи

5

0

5

0

5

0

5

0

5

не с одновременным вакуумированием вспомогательных, ускоряет процесс обезвоживания грунта.

П р и м е р. На строительной пло- шадке осуществляли укрепление илистого грунта в основании на глубину Н 6 м, объемная масса грунта 1,26т/м, пористость П 0,6, природная влажность соответствует степени влажности G 0,95, влажность на границе раскатывания соответствует G 0,4. Среднее содержание поваренной соли К 0,05. Из зависимости (1) находим R 1,2 м величину Rc, 0,2 м. Работы выполнялись на двух участках по предложенной технологии. Использовались установки бурения ЛБУ-50, вакуум-насосы РМК-4, генераторы горячих газов УСВ-600, термопары ТХА-УП1 с самопишущими приборами ЭПП-9М2 на 24 точки, конструкции затворов и патрубков по данным МИСИ. Основные и вспомогательные скважины бурили на глубину 7 м, осадка массива грунта после его укрепления составила около 1 м. Вспомогательные скважины образовывали по 6 вокруг каждой основной на расстоянии по центрам 1 м.

Температура горячих газов в основной скважине поддерживалась около 300°С, длительность нагревания грунта до 30 и 40°С составила 14 и 16ч, время на заполнение основной скважины поваренной солью 1 ч, длительность вакуумирования вспомогательных скважин 18 и 19 ч, время на демонтаж обо- рудвания и контрольные проверки 2 ч.

В процессе вакуумирования грунта величина К изменилась от забоя скважин до проектной отметки от 0,06 до 0,04. Вакуумированная влага с солью подавалась в открытые емкости, где отстаивалась, фильтровалась и затем выпаривалась в автоклавах, а поваренная соль использовалась для последующих опытов. I

В аналогичных условиях проверялся известный способ.

Сравнительные показатели приведены в таблице.

Таким образом, предлагаемый спо- соб сокращает длительность процесса в 2,8 - 3,5 раза при одновременном уменьпшнии расхода тепловой -энергии на 12 - 26%.

5156

Формула изобретения

Способ термического укрепления грунта в основании, включающий образование основной и равномерно вокруг нее вспомогательных скважин, герметизацию основной скнажинь-, генерирование горячих газов, нагнетание их в грунт через основную скважину, нагревание грунта до 30-40°С и накаплива- ние воды в незагерметиэированньгх вспомогательных скважинах, о т л и 46

ч а ю щ и и с я тем, что, с целью сокращения длительности процесса, после нагнетания горячих газов одновременно осуществляют введение в грунт под избыточным давлением через основную скважину поваренной соли и вакуумирование грунта через вспомогательные скважины, а в процессе введения в грунт поваренной соли накапливаемую в вспомогательных скважинах воду откачивают.

Изобретение относится к строительству, в частности к укреплению грунтов термическим воздействием, и направлено на сокращение длительности процесса. Это достигается тем, что после нагнетания горячих газов одновременно вводится в грунт под давлением через основную скважину поваренная соль и вакуумируется грунт через вспомогательные скважины. В процессе введения в грунт поваренной соли накапливаемую в вспомогательных скважинах воду откачивают. Достигается сокращение длительности процесса в 2,8-3,5 раза. 1 ил., 1 табл.

Объем укрепленного грунта, м330

Общая длительность процесса, ч33

Удельный расход тепла,

МДж/м3690

Расход поваренной соли,

кг750

Скорость процесса укрепления илистого грунта, мД/ч0,91

30

30

36

1 14

780870

750

0,73 0,26