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

{5) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТА

, : .,1 :

Изобретение относится к строитёлц ству зданий и сооружений на слабых грунтах, в частности к их укреплению термическим воздействием.

Известен способ термического укрепления грунта , включающий бурение скважины, ее герметизацию, подачу в скважину горючих смесей из топлива и сжатого воздуха, их сжигание и йагнетание горячих газов в грунт t.

Наиболее близким к предлагаемому является способ термического укрепления грунта, включающий бурение скважины, ее термоизолирование и герметиза.цию, подачу в скважину горючих смесей, сжигание их и нагнетание горячих газов в грунт 2.

Недо статки указанных способов заключаются в относительно длительном процессе укрепления грунта порядка 0,6-0,9 сут/м большом расходе топлива и сжатого воздуха.

Цель изобретения - снижение энерго затрат.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему бурение скважины, ее термоизолирование и герметизацию, подачу в скважину горючих смесей, сжигание их и введение гооячих, газов в грунт, термоизолирование осуществляют путем размещения в скважине с кольцевым зазором перфорированной трубы и последующего заполнения зазора пористым

10 теплопроводным термостойким материалом, а в процессе введения горйчих газов в грунт производят нагнетание ,в кольцевой зазор сжатого воздуха.

При этом величину кольцевого зазо15ра определяют из зависимости

( еТ1йЕрШШ1

К

где DO - диаметр скважины, м, Н - глубина скважины, м, 39 GL тепловая мощность скважины, кДж/м, i - коэффициент теплопроводнос термостойкого материала, кДЖ/ (ч.м°С), 620 - опытный коэффициент, (нм.С) /мД«, tc - допустимая температура нагрева стенки скважины, С, t) - содержание воздуха в горючей смеси, , На чертеже изображена скважина, продольный, разрез, укрепляемый массив грунта и расположение трубопровода, термостойкого материала и измерительных приборов. Технология способа состоит в сле ющем. Вначале бурят скважину 1 , затем соосно с ней на всю высоту устанавливают перфорированный трубопровод с зазором 3 , определяемым из соотношения (1). На внешней стороне трубопровода 2 симметрично по его окружности расположены перфорирован ные трубы k для подачи сжатого воздуха в зазор 3. После этого зазор 3 заполняют те лопроводной графитопесчаной смесью скважину 1.герметизируют затвором 6 с форсункой 7 подают в нее горячую смесь, количество которой принимают,равной 1/620, допустимой температуры нагрева трубопровода 2, а В зазор 3 через трубы 4 по мере сжи гания горючих смесей нагнетают от компрессора 8 воздух. Сжигание горючих смесей осуществ ляют пока расчетная температура, на пример ЗОО-бОО С, не достигйЪт внеш ней границы 9 укрепляемого массива грунта 10, что опрейеляется показанием термопар 11, установленных по контуру 3, и caMoriMiuyiuHf M приборами 12. После завершения обжига скважину 1 разгерметизируют, трубопровод и термостойкий материал 5 извлекают а скважину 1 заполняют местным грун том или беконом. При этом применение термостойкого материала 5 позво ляет создавать большую разность тем ратур между газами внутри трубопровода 2 и стенкой скважины }, что уменьшает расход воздуха в горючей 1. смеси, равномерно обогревать всю поверхность скважины 1, что способствует сокращению продолжительности процесса, а также увеличивать кратность использования трубопровода 2, который изготавливается из жаростойкой стали, тем самым, сокращается стоимость укрепления грунта. Нагнетание сжатого воздуха в зазор 3 способствует увеличению тепловой мощности скважины 1 и сокращению расхода тепла и воздуха, а также сокращению длительности термического укрепления грунта. П р и м е р. На участке работ осуществляется термическое укрепление грунта мощностью 6 м отдельными столбами диаметром 2м с температурой нагрева по внешнему«контуру . Скважины 1 диаметром 0,2 м бурят станком ПВВС-15 затем в них соосно на всю высоту устанавливают перфорированную цилиндрическую трубу 2 диаметром О ,1 м с размещенными с ее внешней стороны четырьмя трубами Ц диаметром 12 мм. Трубы 2 и 4 изготавливают из жаростойкой стали ОХ23Ю5АС с температурой длительного нагревания 1800 С. После этого зазор 3 заполняют графитопесчаной смесью 5 состава 1:10 с температурой-начала спекания 1800 С, скважины 1 герметизируют затворами 6 с форсунками 7 В скважины 1 подают горючие смеси с содержанием воздуха k,5 нм /кг, что соответствует содержанию топлива в смесях 2,9 мДж/нм, и сжигают их при избыточном давлении воздуха 0,0б0,12 МПа. По мере сжигания горючих смесей в зазор 3 через трубы 4 подают сжать1й воздух. Термическое укрепление грунта продолжается 72 ч и заканчивается, когда расчетная температура 300 С достигает внешней границы 9 укрепляемого массива грунта 10, что фиксируется показанием термопар 11 типа ТХА-УШ и самопишущих приборов 13 класса точности 0,5Одновременно для сравнения осуществляют термическое укрепление известным способом. Результаты испытаний приведены в таблице.

Объем укрепленного вокруг каждой скважины грунта, м

Длительность укрепления грунта, ч

Расход

Применение предлагаемого способа на практике позволит повысить производительность в 1,53 раза, снизить расход топлива и воздуха сдответственно в 1,22 и 1,64 раза и сократить стоимость термического укрепления грунта на 30.

Формула изобретения

J. Способ термического укрепления грунта, включающий бурение скважины, ее термоизолирование и герметизацию, подачу в скважину горючих смесей, сжигание их и введение горячих газов в грунт, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат, термоизолирование осу-ществляют путем размещения в скважине с кольцевым зазором перфорированной трубы и последующего заполнения зазора пористым теплопроводным термостойким материалом, а в процессе введения горячих газов в грунт производят нагнетание в кольцевой зазор сжатого воздуха.

25Л

25,

109

72

2fHA.()-tc

.

а

.где DO - диаметр скважины, м, Н - глубина скважины, м, 0-- тепловая мощность скважины,

кДж/ч,

Д.- коэффициент теплопроводности термостойкого материала, кДж/(ч-мС) . U- содержание воздуха в горючей

смеси, нм /мДж, в; 620- опытный коэффициент (нм-Су/мДж tc допустимая температура нагрева стенки скважины, С. Источники информации принятые во внимание при экспертизе

кл. Е 02 D 3/11, 11 .08.80. .