СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ЛЕДЯНОГО СООРУЖЕНИЯ Советский патент 1996 года по МПК E02B17/00 

Изобретение относится к строительству ледяных сооружений и может быть использовано при возведении ледяных дамб, причалов, искусственных островов в северных морях, а также временных ледяных дорог, взлетно-посадочных полос и других объектов в районах Крайнего Севера.

Целью изобретения является снижение затрат на возведение при обеспечении прочности и надежности ледяного сооружения.

На фиг. 1 показан момент начала осуществления способа; на фиг.2 то же, когда образовался слой льда; на фиг.3 то же, когда образовался следующий слой льда; на фиг.4 то же, когда к намороженному блоку присоединяют новую опалубку для образования блока льда.

Способ осуществляется следующим образом.

На основании 1 (фиг.1) в зимний период времени устанавливают опалубку 2, оснащенную выпускным отверстием 3. Через трубу 4, снабженную выпускным клапаном 5, имеющим возможность перемещения по высоте внутри трубы 4, в опалубку 2 при закрытом отверстии 3 наливают исходный слой засоленной жидкости 6 толщиной Н_B 1, в котором при последующем промерзании коэффициент льдообразования должен быть в пределах 0,5-2,0 град•см/сутки (коэффициент льдообразования характеризует влияние скорости льдообразования на прочность формирующегося льда и выражает количество градусов, отнесенных к приросту 1 см льда в сутки). В этих условиях толщину Н_B 1 слоя жидкости 6 назначают в пределах от 5 до 20 см.

Конкретные значения Н_B 1 определяют расчетом в зависимости от условий процесса промерзания и исходных свойств жидкости 6. Реализация предлагаемого способа, включающая налив "толстых" слов жидкости 6, в отличие от существующих способов возведения ледяных сооружений "тонкими" слоями, исключает поступление рассола в формирующийся лед в процессе последующего промерзания жидкости 6.

Промораживание исходного слоя жидкости 6 осуществляют в два этапа.

На первом этапе (фиг.2) промораживание соя жидкости 6 осуществляют без проведения дополнительных мероприятий и при наличии отрицательных температур воздуха, в слое 6 создают блок льда 7 толщиной Н_Л 1 в пределах 25-40% от исходной толщины Н_B 1. При этом выделяющийся рассол отторгается от фронта льдообразования и стекает под действием гравитационных сил в нижерасположенную незамерзшую жидкость 8, повышая ее соленость. В результате назначения оптимальной толщины налива Н_B 1 слоя жидкости 6 и ограничения толщины Н_Л 1 блока формируемого льда, в последнем рассол практически отсутствует. Таким образом, на первом этапе создают опресненный блок льда 7 с высокими прочностными характеристиками.

В случаях создания на первом этапе блока льда 7 (фиг.2) толщиной Н_B 1 более 40% от исходной толщины Н_B 1 слоя жидкости 6 в незамерзшей части жидкости 8 концентрация солей превысит критическое значение, при котором наряду с процессом стекания рассола в жидкость 8 будет происходить обратная миграция рассола в блок льда 7 за счет наличия градиента солености между льдом и жидкостью, а также возрастающего давления в жидкости 8 в процессе формирования блока льда 7 в замкнутой полости. Следовательно, создавать блок льда толщиной более 40% от исходной толщины слоя жидкости 6 нецелесообразно ввиду понижения прочностных свойств формируемого блока льда 7.

При формировании на первом этапе блока льда 7 толщиной менее 25% от исходной толщины Н_B 1 слоя жидкости 6 в незамерзшей части жидкости 8 не происходит существенного увеличения исходной концентрации солей, а также миграции рассола в слой льда 7. Однако, при наличии в верхней части замкнутой полости тонкого слоя льда 7 (менее 25% от Н_B 1) последующее удаление из полости незамерзшей жидкости 8 вызывает процессы трещинобразования и снижение прочностных свойств блоков льда 7. Наряду с этим удаление большего объема незамерзшей части жидкости (более 75% от исходного) и последующее замещение ее водой с более низким солесодержанием связано со значительными затратами и увеличением сроков охлаждения и промораживания наливаемых слоев.

Второй этап промораживания исходного слоя жидкости 6 предусматривает многократное принудительное удаление незамерзшей части жидкости (фиг.1). Первоначально в опалубке 2 открывают отверстие 3 и через него принудительно удаляют незамерзшую часть жидкости 8 путем замещения ее водой с более низким солесодержанием, подаваемой под давлением через трубу 4 и выпускной клапан 5. Затем отверстие 3 закрывают и слой воды толщиной Н_H 1B₁ промораживают (фиг. 3). При этом формируемый слой льда 9 толщиной Н_Л 2 должен быть в пределах 25-40% от Н_H 1B₁. В оставшейся части жидкости 10 происходит повышение ее солености до критического значения, после достижения которого жидкость 10 вновь замещают через трубу 4 водой с более низким солесодержанием. Изложенные операции второго этапа промораживания повторяют многократно до окончательного формирования последнего слоя льда 11 в исходном слое жидкости Н_B 1.

Дальнейшее возведение ледяного сооружения предусматривает следующее (фиг. 4). На поверхности сформированного ледяного массива толщиной Н_B 1 наращивают опалубку 2 с выпускным отверстием 3 и перемещают клапан 5 по трубе 4 вверх так, чтобы он располагался над поверхностью ледяного массива толщиной Н_B 1. Затем опалубку 2 заполняют вторым исходным слоем засоленной жидкости 12, толщину которой Н_B 2 назначают аналогично толщине первого слоя Н_B 2, и вновь осуществляют в два этапа промораживание слоя Н_B 2, подобно описанному выше. Налив и промораживание последующих слоев засоленной жидкости повторяют до окончательного возведения ледяного сооружения заданных размеров.

Для повышения эффективности возведения ледяного сооружения на втором этапе промораживания через трубу 4 вначале подают под давлением охлажденный воздух, полностью удаляют незамерзшую жидкость 8 и осуществляют интенсивную прокачку охлажденным воздухом образовавшейся полости. Затем охлажденный воздух замещают водой с меньшим солесодержанием, чем у незамерзшей жидкости 8 и осуществляют дальнейшее промораживание.

В этих условиях, как показали проведенные исследования, толщину Н_B 1 слоя жидкости 8 назначают в пределах 5-20 см. Конкретные значения Н_B 1 определяют расчетом в зависимости от условий процесса промерзания и исходных свойств жидкости 6. Реализация предлагаемого способа, включающая налив толстых слоев жидкости 6, в отличие от существующих способов возведения ледяных сооружений тонкими слоями, исключает поступление рассола в формирующийся лед в процессе последующего промерзания жидкости 6.

Предлагаемый способ дает возможность существенно снизить (до 20%) затраты на возведение ледяного сооружения, так как он не требует дополнительных мероприятий по удалению рассола из ледяного массива. При этом формируется прочный с незначительной соленостью лед и обеспечивается надежность возводимого ледяного сооружения.

Изобретение относится к строительству ледяных сооружений в районах Крайнего Севера. Целью изобретения является снижение затрат на возведение при обеспечении прочности и надежности ледяного сооружения. Способ возведения ледяного сооружения включает налив и промораживание слоев жидкости, а также принудительное удаление незамерзшей части жидкости с одновременным замещением подаваемой под давлением водой с более низким солесодержанием и ее последующее промораживание, причем промораживание каждого слоя жидкости осуществляют в два этапа. На первом этапе промораживание осуществляют до образования блока льда толщиной в пределах 25-40% от толщины наливаемого слоя, а на втором этапе промораживание оставшейся части жидкости осуществляют при многократном принудительном удалении незамерзшей части жидкости с замещением ее водой. При этом предусматривается также удаление незамерзшей части жидкости охлажденным воздухом, подаваемым под давлением, с последующим замещением его водой. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Способ возведения ледяного сооружения, включающий налив и промораживание слоев жидкости, а также принудительное удаление незамерзшей части жидкости с одновременным замещением ее подаваемой под давлением водой с более низким солесодержанием и ее последующее промораживание, отличающийся тем, что, с целью снижения затрат на возведение при обеспечении прочности и надежности ледяного сооружения, налив и промораживание слоев жидкости производят в опалубке, промораживание каждого слоя жидкости производят в два этапа, при этом на первом этапе промораживание осуществляют до образования блока льда толщиной в пределах 25 40% от толщины наливаемого слоя, а на втором этапе промораживание оставшейся в нижней части опалубки жидкости осуществляют при многократном принудительном ее удалении с одновременным замещением ее водой. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что незамерзшую часть жидкости удаляют охлажденным водухом, подаваемым под давлением, с последующим замещением ее водой.