Способ термического укрепления массива грунта Советский патент 1991 года по МПК E02D3/11 

Изобретение относится к области строительства, в частйости к укреплению проса- дочных грунтов термическим воздействием.

Цель изобретения - снижение энергозатрат при укреплении грунтов 1 типа по просадочности.

На чертеже изображены разрез укрепляемого массива грунта и скважин, схема размещения оборудования и термограммы на первом и втором этапах нагревания грунта.

Способ реализуют следующим образом.

В укрепленном грунте 1 на расстоянии А, определяемом из зависимости (1), образуют две скважины 2, герметизируют их затворами 3. соединенными с агрегатом 4 горячих газов.

А

ЗЯИ

(1 C1 Т3

(1)

где Ри радиус теплового влияния, м;

Т3 - заданная температура нагревания грунта на внешнем контуре. °С;

Ти - температура нагревания грунта на первом этапе, °С.

Затем проверяют всю систему на герметичность и подают в скважины 2 горячие газы на первом этапе с избыточным давлением Pi, пока температура начала испарения воды в грунте 1, равная 80,..90°С. не достигнет границы 5 распространения радиуса теплового влияния Яи, что фиксируют термопарами 6с записывающими приборами 7. После этого проходят шпур 8 на равО

VI ел N о

для

ном расстоянии между скважинами 2 и подключают его к вакуум-насосу 9. На втором этапе в скважины 2 подают горячие газы под давлением Рг согласно зависимости (2),

p2 OMJ JLll+Pl(2)

где PI - давление газов на первом этапе нагревания грунта, МПа;

К-отношение показателей термограмм первого и второго этапов нагреванием грунта (Ki:K2).

Удаление воды и ее паров из шпура 8 вакуумированием ведут, пока гручт 1 на расстоянии Ни не нагрее гей до заданной темле- ратуры, например 300...400°С, устранения присадочное™ грунта.

Нагрев грунта до 80-90°С на первом этаге с распространением ее на величину радиуса RH, а на втором этапе до заданной температуры, обеспечивает температуру нагрева воды, равную и за пределами контура радиуса Ни, и ее можно откачивать. При этом тепловая энергия конденсации воды остается в пределах укрепляемого грунта как источник его нагрева. Выдерживание избыточных давлений горячих газов на первом и втором этапах, равных PI и Р2, позволяет грунт между границей 5 нагревать до заданной температуры Т3 за счет интерференции смежных тепловых полей без дополнительной затраты энергии.

Предлагаемый способ тем эффективнее, чем больше влажность грунта и чем больше его пористость.

Пример. На двух участках осуществляли термическое укрепление просадочного суглинка 1 типа по просадочности согласно описанной технологии. Исходные данные : А 3 м; Т и 85°С; Тз 340°С; То 2Т3 680°С; пористость грунта 0,5 и 0,6; степень влажности 0,8 и0,9; плотность грунта Y 1680 кг/м3; удельная масса скелета грунта YC 2,7 т/м3; влажность грунта 0,222 и 0,389; глубина присадочной толщи Н 1C м; , , K 2;Pi 0,1 МПа; Р2 0,ЗМПа; Ви м. Расчетные характеристики: объем укрепленного грунта 70,65 м ; тепловые потери за контур 40 и 72 МДж/м3. Для известного способа соответственно: 31,4 м3, 105 и 234 МДж/м3

Примененное оборудоваие: буровая установка БГМ-15, агрегат горячих газов УСВТМ-800 с температурой на выходе до 800°С, вакуум-насос РМК-4, термопары ТХА-ХШ с приборами ЭПП-9М2 класса точ

0

5

0

ности 0,5, влагомеры передвижные нейтронного типа НИВ-2, затворы винтовые с патрубками конструкции МИСИ им,В.В.Куйбышева, пирометры ОППИР-17.

Схема формирования температурного поля вокруг скважин характеризуется термограммами: на первом этапе с показателем Ki (кривая 10), на втором этапе с К (кривая 11) и в результате перераспределения тепловой энергии после окончания термообработки (кривая 12),

Результаты укрепления грунта предпа- i аемым и исзестным способами на двух площадках приведены в таблице.

Приведенные в таблице данные показывают, что энергозатраты снижаются в 2,6- 3,3 раза.

Формула изобретения

Способ термического укрепления массива грунта, включающий образование пары скважин, их герметизацию, генерирование и введение под давлением в грунт через скважины горячих газов, нагревание грунта на внешнем контуре укрепля- 5 емого массива до 80-90°С на первом этапе и до заданной на втором, отличающий- с я тем, что, с целью снижения энергозатрат при укреплении грунтов 1 типа по просадочности, BQ время нагревания-грунта на втором этагге осуществляют удаление из него вакуумированием воды и ее паров посредством размещаемого между скважинами шпура, введение горячих газов в грунт производят с температурой, в два раза превышающей заданную, давление газов на втором этапе нагревания грунта принимают равным величине, вычисляемой по зависимости

,5(K-1) + PL|

(ч

где Pi - давление газов на первом этапе нагревания грунта, МПа;

К - отношение показателей термограмм первого и второго этапов нагревания грунта (Ki:K2),

а расстояние между скважинами определяют из зависимости ЗВи

0

5

0

5

А

0

5

2() радиус теплового влияния скважигде Ни ны, м;

Т3 - заданная температура нагревания

грунта на внешнем контуре, °С;

Ти - температура нагревания грунта на первом этапе, °С.

Изобретение относится к области строительства, в частности к укреплению проса- дочных грунтов термическим воздействием, и направлено на снижение энергозатрат при укреплении грунтов 1 типа по проездом- ности. Это достигается тем, что во время нагревания грунта на втором этапе из него удаляют вакуумированием воду и ее пары посредством размещаемого между скважинами шпура. Горячие газы вводят в грунт с температурой, в два раза превышающей заданную. Давление газов на втором этапе нагревания грунта определяют по предлагаемой математической зависимости, а расстояние между скважинами принимают равным величине, определяемой по предлагаемой зависимости. Приводятся математические зависимости для вычисления величин давления газов и расстояния между скважинами. Достигается снижение энергозатрат в 2,6-3,3 раза. 1 табл.. 1 ил. w I