Способ стабилизации оснований под сооружениями Советский патент 1992 года по МПК E02D3/12 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для упрочнения грунтов и горных массивов.

Известен способ инъектирования укрепляющего раствора путем энергии взрыва, в

котором наполненный раствором конус с герметично закрывающейся крышкой и предохранительным клапаном, манометром,

через нагнетательную сеть иньектирует раствор через запорную арматуру в породы.

Известный способ трудоемок, требует периодической остановки процесса и большого объема бурения скважин и шпуров,

Известен также способ упрочнения горных пород, включающий бурение вертикальных скважин вокруг сооружений, установку в скважинах виброисточников, возбуждение виброколебаний а массиве, постепенное увеличение их амплитуды до величины, при которой напряжения в мае-. сиве достигнут половины от разрушающих и нагнетание в шпуры скрепляющих растворов, причем перед нагнетанием определяют частоту собственных колебаний грунта з массиве. Виброколебания возбуждают поэтапно, первоначально в диапазоне 60-1500 Гц, а затем переходят на частоту, равную частоте собственных колебаний массива.

Известный способ не позволяет качественно укреплять грунтовый массив и эффек- тивно стабилизировать основание сооружения.

Цель изобретения - повышение эффективности стабилизации основания.

Это достигается тем, что на удалении от основания 150-300 м по окружности бурят скважины с шагом через 15-30° по периметру окружности, производят в них гидроразрыв, а трещину гидроразрыва заполняют гелеобразующими водонепроницаемыми растворами.

Во время проведения гидроразрыва осуществляют вибровоздействия в совокупности с нагнетанием рабочей жидкости в скважину, причем частота вибровоздействия равна частоте нагнетания жидкости во время гидроразрыва. На удалении от основания 500-700 м проходят ствол вертикальной шахты глубиной, равной высоте основания массива. В основании шахты проходят штольню длиной, равной радиусу гидроизолирующего экрана вокруг основания, причем направление проходки выработки совпадает с направлением одного из главных напряжений, действующих в массиве, из ствола вертикальной шахты с шагом 5-10 м бурят горизонтальные нагнетательные скважины в основании сооружения длиной, ограниченной размерами гидроизолирующего экрана вокруг основания сооружения и нагнетают в скважины поверхностно-активные вещества с концентрацией 3-5% от объема нагнетаемой жидкости.

При нагнетании в скважины скрепляющих растворов величина вибровоздействия составляет 0,2-0,3 от величины разрушающих напряжений для грунтов, слагающих основание сооружения, и вибровоздействия осуществляют в течение времена, при

котором скрепляющий раствор не достигает 0,5-0,6 величины нормативной прочности. После этого возбуждают колебания в диапазоне 60-1500 Гц с амплитудой 0,1-0,2 величины разрушающих напряжений и продолжают нагнетать в скважины закрепляющий раствор.

В процессе ведения работ осуществляют ЕЮСТОЯННЫЙ геомеханический контроль

0 состояния грунта,

Способ осуществляют следующим образом.

С помощью датчиков давления горных пород, устанавливаемых в контрольной

5 скважине, определяют поле напряжений и главные векторы в породном массиве основания. На удалении 150-300 мот основания по окружности бурят вертикальные скважины с шагом 15-30 до коренных или скальных пород, на удалении 500-700 м от

0 основания сооружают вертикальную шахту глубиной, равной высоте основания. Из забоя шахты в направлении главного напряжения грунта основания проходят штольню длиной, равной радиусу создаваемого гид5 роизолирующего экрана вокруг основания. Вдоль вертикальной шахты с шагом 5-10 метров бурят горизонтальные скважины через всю толщу основания сооружения. Размещают в вертикальных скважинах

0 виброисгочники с шагом 3-5 метров в створах горизонтальных скважин и заполняют их рабочей жидкостью, например, водой с кварцевым песком или мелкими частицами иного грунта. Производят в вертикальных

5 скважинах гидроразрыв, путем вибровоздействия а совокупности с импульсным нагнетанием рабочей жидкости. При этом, частоту вибровоздейстаия задают равной частоте импульсов нагнетания жидкости,

0 что повышает площадь гидроразрыва и снижает его время. Создают в грунте нарастающие по амплитуде виброколебания до величины, не превышающей 0,5 напряжения разрушения грунта. Определяют часто5 гу собственных колебаний грунта и вновь возбуждают поэтапно виброколебания первоначально с частотой в диапазоне 60-1500 Гц. Одновременно в вертикальные и горизонтальные скважины нагнетают закрепля0 ющий раствор, в качестве которого используют гелеобрззующий водонепроницаемый раствор с 3-5% содержанием поверхностно-активных веществ.

Последние интенсифицируют трещино5 образование, вызванное гидроразрывом. Нагнетают закрепляющие растворы им- пульсно с частотой, равной частоте собственных колебаний грунта. Одновременное вибровоздействие производят величиной.

равной 0,2-0,3 величины разрушающих грунт напряжений до момента достижения раствором 0,5-0,6 заданной прочности. После этого вибровоздействуют частотой 60- 1500 Гц и амплитудой, равной 0,1-0,2 величины разрушающих грунт напряжений. Для предотвращения оползней, вывалов и подобных осложнений процесса стабилизации основания осуществляют постоянный геомеханический контроль за напряжен- ным состоянием грунтов.

Предложенный способ повышает прочность грунтов и увеличивает срок службы оснований под сооружениями.

Формула изобретения

1. Способ стабилизации оснований под сооружениями, включающий создание гидроизолирующего экрана вокруг основания путем бурения вертикальных скважин вокруг сооружения, размещения в скважинах виброисточников и создания в грунте нарастающих по амплитуде виброколебаний до величины, не превышающей 0,5 напряжения разрушения, определение частоты собственных колебаний грунта, нагнетание в скважины закрепляющего раствора и поэтапное возбуждение колебаний в диапазоне 60-1500 Гц с последующим вибровоздействием с частотой собственных колебаний массива, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности стабилизации основания, бурение вертикальных скважин осуществляют по окружности с шагом 15-30° на расстоянии

150-300 м от сооружения и производят в них гидроразрыв, а на удалении 500-700 м от основания сооружают вертикальную шахту глубиной, равной высоте основания, из забоя которой в направлении главного напряжения грунта основания проходят штольню длиной, равной радиусу гидроизолирующего экрана, вдоль вертикальной шахты с шагом 5-10 м бурят горизонтальные скважины через всю толщу основания сооружения, после этого нагнетают в вертикальные и горизонтальные скважины закрепляющий раствор с одновременным вибровоздействием величиной, равной 0,2-0.3 величины разрушающих грунт напряжений, до момента достижения раствором 0,5-0,6 заданной прочности с последующим вибровоздействием частотой 60-1500 Гц и амплитудой, равной 0,1-0.2 величины разрушающих грунт напряжений.

2.Способ по п.1,отличающийся тем, что гидроразрыв и нагнетание закрепляющего раствора осуществляют виброисточниками, размещенными в вертикальных скважинах с шагом 3-5 м, в створах горизонтальных скважин.

3.Способ по п.1,отличающийся тем, что осуществляют постоянный геомеханический контроль состояния грунта.

4.Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве закрепляющего раствора используют гелеобразующий водонепроницаемый раствор с 3-5%-ным содержанием поверхностно-активных веществ.

Использование: строительство, упрочнение грунтов и горных массивов. Сущность изобретения: создают гидроизолирующий экран вокруг основания путем бурения вер- тикальных скважин вокруг сооружения. Размещают в скважинах виброисточники и создают в грунте нарастающие по амплитуде виброколебания до величины, не превышающей 0,5 напряжения разрушения. Определяют частоту собственных колебаний грунта. Нагнетают в скважины закрепляющий раствор и поэтапно возбуждают колебания в диапазоне 60-1500 Гц с последующим вибровоздействием с частотой соб- ственных колебаний массива. Вертикальные скважины бурят по окружности с шагом 15-30° на расстоянии 150-300 м от сооружения и производят в них гидроразрыв. На удалении 500-700 м от основания сооружают вертикальную шахту глубиной, равной высоте основания, из забоя которой в направлении главного напряжения грунта основания проходят штольню длиной, равной радиусу гидроизолирующего экрана. Вдоль вертикальной шахты с шагом 5-10 м бурят горизонтальные скважины через всю толщу основания сооружения. После этого нагнетают в вертикальные и горизонтальные скважины закрепляющий раствор с одновременным вибровоздействием величиной, равной 0,2-0,3 величины разрушающих грунт напряжений, до момента достижения раствором 0,5-0,6 заданной прочности с последующим вибровоздействием частотой 60-1500 Гц и амплитудой, равной 0,1-0,2 величины разрушающих грунт напряжений. Гидроразрыв и нагнетание закрепляющего раствора осуществляют виброисточниками, размещенными в вертикальных скважинах с шагом 3-5 м, в створах горизонтальных скважин. По ходу осуществления всех работ осуществляют постоянный геомеханический контроль за состоянием грунта. В качестве закрепляющего раствора и используют гелеобразую- щий водонепроницаемый раствор с 3-5%-ным содержанием поверхностно-активных веществ. 3 з.п.ф-лы. (Л С vj -vl Ю К VI Јь СА)