Способ термического укрепления грунта Советский патент 1982 года по МПК E02D3/11 E02D3/12 

(54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УКРЕПЛЕНИЯ ГРУПТА.

Изобретение относится к укреплению грунта при строительстве зданий и сооружений, в частности к укреплению грунта путем термического воздействия.

Известен способ термического укрепления грунта, включаюиий бурение скважины, ее герметизацию, сжигание в скважине горючих смесей и нагнетание горячих газов в грунт fl3

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ термического укрепления грунта, включающий бурение скважины, ее герметизацию, сжигание в скважине горючих смесей с образованием факела, нагрев стенок скважины на 3050С ниже температуры начета спекания грунта и нагнетание горячих газов в грунт t2.

Недостаток указанных способов заключается в относительно продолжительном процессе обжига в основном из-за низкого давления горячих газов в скважине, при этом не используется эффект резкого роста давления во время воспламенения горючих смесей, что снижает производительность .

Цель изобретения

- повышение производительности.

Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем бурение скважины, ее герметизацию, сжигание в скважине горючих смесей с образованием факела, нагрев стенок скважины на 30-50 С ниже температу10ры начала спекания грунта и нагнетание горячих газов в грунт, сжигание горючих смесей осуществляют периодическим вocплa eнeниeм факела, нагрей стенок скважины ведут с повышением

15 их температуры на 90-110°С в ч.

При этом нагнетание горячих газов в грунт ведут при их избыточном давлении, величину которого опреде20ляют из соотношения

K&Vullc (Л)

ЛР 2nHVyTe где Н - глубина зоны нагнетания горячих газов, м;

25 г - радиус зоны нагнетания горячих газов, м; . температура горячих газов,

град;

Vj,- скорость горячих газов в зо30не сжигания, м/с; V - удельная скорость горячих газов при входе в грунт, м/{с.мПа); К - коэффициент, учитывающий сток горячих газов перед затуханием факела; Тр- температура горячих газов при входе в грунт, град, п - пористость грунта у стенки скважины. На чертеже изображена скважина и укрепляемый массив грунта, продольный разрез. Способ осуществляют следующим образом. Первоначально бурят скважину 1 и герметизируют ее удлиненньц) затвором 2 с уплотняющими сальниками 3 и обратным клапаном 4, ограничивающим зону 5 сжигания горючих смесей. Зат&л монтируют форсунку 6, подают го рючую смесь в зону 5 и воспламеняют ее электрическим или ему подобишл запальником 7. За счет резкого увеличения давления газов 8 при воспла менении горючей смеси в замкнутом объеме 5 обратный клапан 4 закрывается, а горячие газы 8 устремляются через стенку 9 скважины 1 в укрепля емый массив грунта 10, причем давле ние падает и клапан 4 открывается. Процесс циклического сжигания го рючих смесей осуществляется пока рас четная температура обжига не достигает внешнего контура 11 укрепляемо го массива грунта 10. Стенки 9 скважины 1 нагревают с повЕДиением их температуры на 90-110° в ч., обусловленной условиями наиболее оптимальной фильтрации горячих газов в начальный период обжига грун тового массива 10, до температуры ни же температуры начала спекания грунта на 30-50°С и поддерживают ее постоянной на весь период термическо обработки грунта. При этом тe етepaтy ру определяют из соотношения т S±AlzSlT Ч di() где Q - плотность теплового потока КДж/( Ч-М ) ; Cjj - объемная теплоемкость горячих газов, кДж/(); oL - коэффициент теплообмена гор чих газов со стенкой скважины;Т - температура стенки скважины, град; п - пористость стенки скважины; V - скорость газов на входе в грунт, м/с. Нагнетание горячих газов в грунт производят при их избыточном давлении, величину которого определяют из зависимости (1). Температура стенки 9 скважины 1 после достижения своего допустимого значения поддерживается постоянной, исходя из условия повьпиения теплосодержания поступающих в грунт газов. Интервал скорости подъема температуры во времени 90-110 С в ч является оптимальным, так как при меньшем градиенте содержащаяся в околоскважинных слоях грунта вода нагревается медленно и ее отжатие от стенок скважины замедляется, а скорость газового потока уменьшается, а при градиенте температуры более 11 происходит быстрое закипание и испарение воды, ее конденсация и заполнение пор грунта влагой, препятствующей распространению теплового и газового потоков. Пример. На участке работ осуществляют обжиг грунта отдельными массивами высотой м, 0 поверху 1,2м, а понизу -2м. Скважины 1 бурят станком ПВВС-15 0 0,2 м и оборудуют удлиненными затворами 2 и форсункагли 6 с разбивкой на две захватки по 5 м в каждой, В скважинах 1 сжигаются горючие смеси из солярового масла с теплотворной способностью 40-42 мДж/кг и сжатого воздуха, подаваемого от компрессора ДК-9М под давлением 0,08-0,12 ГШа. Температура стенки 9 поднимается со скоростью в ч до 900°С и затем поддерживается постоянной. После обработки первой захватки скважина 1 на высоту захватки томпонируется грунтом, затвор 2 и форсунка б устанавливаются в новое положение. Всего затрачивается на термическое укрепление грунта 10-59 ч, в том числе на обустройство скважины - 9, на ее разогревание до расчетной температуры - 22 ч, на обработку первой захватки - 17 ч, а второй - 11 ч. Для сопоставления результатов одновременно проводят термическое укрепление известным способом, при котором затрачивают 174 ч. Результаты работ приведены в таблице.

в т.ч.:

оборудование скважины

подъем температуры обжиг при постоянной температуре

из них первая захватка Производительность способа: Применение предлагаемого способ позволяет повысить производительность термического укрепления грунта в 2,94 раза и одновременно снизить его себестоимость на 35%. Формула изобретения 1. Способ термического укрепления грунта, включающий бурение скв жины, ее герметизацию, сжигание в скважине горючих смесей с образова нием факела, нагрев стенок скважин на 30-50°С ниже температуры начала спекания грунта и нагнетание горячих газов в грунт, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности, сжигание горючих смесей осуществляют периодическим воспламенением факел нагрев стенок скважины ведут с повышением их температуры на 90110с в ч. j2. Способ по п. 1, отлича ющийся тем, что нагнетание г рячих газов в грунт ведут при их избыточном давлении, величину кото

Продолжение таблицы

9

22 28

17 определяют из соотношения - Kro.Vc.Tr: 2пНЧ. Н - глубина зоны нагнетания горячих газов, м; г - радиус зоны нагнетания горячих газов, м; Т - температура горячих газов, V - скорость горячих газов в зоне снижения, м/с; Vo - удельная скорость горячих газов при взсоде в грунт, м/(с.мПа); К - коэффициент, учитывающий сток горячих газов перед затуханием факела; п - пористость грунта у стенки скважины; Т - теглпература горячих газов при входе в грунт, град. Источники информации, ятые во внимание при экспертизе .Авторское свидетельство СССР 8094, кл. Е 02 D 3/14, 1974. .Авторское свидетельство СССР аявке 2829585/29-33, Е 02 D 3/14, 1979.