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

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

Известен способ термического укрепления грунта, включающий образование скважины, ее герметизацию затвором, сжигание в скважине горючих смесей и нагнетание горячих газов в грунт

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ термического укрепления грунта, включающий бурение скважины, ее герметизацию, сжигание горючих смесей и подачу в грунт горячих га,эов Г2.

Недостаток указанных способов заключается в неполном использовании несущей способности грунта из-за образования вокруг обожженного массива грунта ослабленного слоя, обработанного воздействием температуры, равной ЮО-ЗОО С.

Цель изобретения - повышение несущей способности.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему бурение скважины, ее герметизацию, сжигание в скважине горючих смесей и подачу в грунт горячих газов, после подачи в грунт горячих газов осуществляют последующее бурение скважины до слоя грунта с температурой, равной ЮО-ЗОО С, а затем ведут нагнетание в этот слой грунта твердеющего материала.

При этом подачу в грунт горячих

10 газов ведут при температуре, определяемой из соотноиения

(tt-1

rt + -

w

1Г1-гз

15

где г. радиус распространения температуры t.100 С,м; г - радиус распространения температуры t 30pC,; Гр - радиус распространения рас20

четной температуры tp,M; m - показатель термограммы,

определяемый из соотношения т (1+4G)(0,5-1,21ЛР-0,001Т), где G - степень влажности грунта;

25 ДР - избыточное давление горячих

газов в скважине, МПа; С - продолжительность нагнетания горячих газов в грунт,ч. На фиг.1 изображена скважина и 30 укрепленный массив грунта, продольный разрез; на фиг.2 - вариант нагне тания твердеющего материала. Способ осуществляют следующим образом. Бурят скважину 1, герметизируют ее затвором 2 с форсункой 3 для подачи в скважину 1 горючих смесей,, сжигают горючие смеси и нагнетают го рячие газы через стенку 4 скважины 1 в укрепляег-шй массив грунта 5 пока необходимая температура, равная 500600°С, не достигнет его внешнего кон тура б. После этого демонтируют .затвор 2 и осуществляют последующее бурение скважины 1 до ослабленного слоя грунта 7 с температурой 100300 С. Затем погружают в скважину 1 трубопровод 8 с ресивером 9 и подают через него в ослабленный слой грунта 7 твердеющий материал, например, цементно-песчаный раствор, под избыточны 1 давлением, регулируя его вентилем 10, пока твердеющий материал не достигнет необходимого уровня 11. Если требуется уменьиить силы тре ния и сцепления укрепленного массива грунта 5 с породой 12 по боковой поверхности его внешнего контура б, то твердекждий материал нагнетают только на высоту опорной части 13 укрепленного массива грунта 5, а остальную часть 14 заполняют через трубопровод 15 с клапаном 16 холодной водой или релаксирующими материалами, например нефтяными битумами. Способ позволяет реализовать зако номерности, выявленные экспериментально-теоретическим путем, при этом установлено, что в слоях грунта, прогретого при 100-300°с силы внутре него трения и сцепления уменьшаются против начальных на 7,1-22,5% и снижается несущая способность грунта. Пример. На участке работ выполняют термическое укрепление гру та столбами (опорами) 0 1,2 м. Глуби на посадочной толщины грунта б м, ег степень влажности 0,48 а расчетная температура обжига tp 600°С. Скважины 1,0 0,18 м бурят буровым станком ППВС-15 с заглублением их в опорный горизонт 17 на 1 м. Сжигается горячая смесь из солярового масла теплотворной способностью 40000 кДж/кг и сжатого воздуха от компрессора ЗИФ-55 при избыточном да влении в скважине 1, равном 0,06 мПа В, скважине 1 поддерживается темпераSpa 980°с. Через 92. ч нагнетания в УНТ горячих газов термопары, установленные на внешнем контуре 6 укреп ленного массива грунта 5, показывают темперйтуру . При этой температуре обжиг грунта продолжается еще 2 ч. Затем скважины 1 разгерметизируют « добуривают на 0,7 м до ослабленного слоя грунта 7 с температурой 200С, толщина которого составляет 0,3 м, и в этот слой нагнетают цементно-песчаный раствор состава 1:2 на высоту опорной части 13. Через 7 суток производят испытание опор пробными статическими нагрузками наземными штампами с гидравлическими домкратами ДГ-200. Одновременно для сопоставления результатов выполняют термическое укрепление грунта в опорах известным способом. Итоги сравнительного анализа приведены в табл. 1. Таблица Продолжительность обжига, ч Несущая способность 182 опоры, тс126 Производительность 1,34 1,96 обжига, тс П р и М е р 2. На участке работ с условиями по примеру 1 после введения в ослабленный слой грунта 7 цёментно-песчаного раствора состава 1:2, вокруг опор, выполненных известным и предложенным способами, грунт подвергают замачиванию в течение 10 суток с доведением степени его влажности до 0,60-0,84. После этого испытывают несущую способность проблемными статическими нагрузками. Результаты испытаний приведены в табл. 2. Т а б л и ц а 2 Способ Показатели предлаизвест1гаемый ный Несущая способность опоры, тс32 83 Производительность обжига, тс/ч0,34 0,83 Применение предлагаемого способа позволяет повысить производительность термического укрепления грунта в 1,44-2,6 разаи снизить при этом стоимость обжига грунта на 15-23%. Формула изобретения 1. Способ термического укрепления грунГта, включающий бурение скважины. ее герметизацию, сжигание в скважине горючих смесей и подачу в грунт горя чих газов, отличающийся тем, что, с целью повышения несущей способности, после подачи в грунт горячих газов осуществляют последующее бурение скважины до слоя грунта с температурой, равной 100-300 с, а затем ведут нагнетание в этот слой грунта твердеющего материала. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что подачу в грунт горячих газов ведут при тe дпepaтype, определяемой из соотношения гце г. - радиус распространения температуры С,м; Г- - радиус распространения температуры t,,M; г - радиус распространения расР четной температуры Ър,м; m - показатель термогрг мгш, определяемый из соотношения т (1+4G) (0,5-1,21АР-0,001СГ) , G - степень влажности грунта; ДР - избыточное давление горячих газов в скважине, МПа; 1J - продолжительность нагнетания горячих газов в грунт,ч. Источники информации, ятые во внимание при экспертизе .Авторское свидетельство СССР 3005, кл. Е 02 D 3/10, 1976. .Авторское свидетельство СССР аявке 2829585/29-33, Е 02 D 3/14, 1979.