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

(54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТА Изобретение относится к строитель ству, в частности к укреплению грунта термическим воздействием, и может быть использовано при укреплении оснований, откосов, изготовлении свай и подпорных стен. Известен способ термического ук-, репления грунта, включающий бурение скважины, герметизацию ее затвором, сжигание горючих смесей, нагнетание горячих газов в грунт 1. Наиболее близким к предлагаемому является способ, термического укрепления грунта, включающий бурение скважины, размещение, в ней трубопровода, герметизацию устья скважины, подачу в нее горючих смесей, розжиг смесей с образованием факела по всей высоте скважины и нагнетание горячих газов в грунт 12. Недостатки указанных способов заключаются в перегревании устья скважины, что приводит к непроизводительным потерям тепловой энергии на 5-15% и, следовательно, снижению эффективности способов., Цель изобретения - повышение эффе тивности за счет снижения теплопотер Поставленная.цель достигается сог ласно способу, включающему бурение скважины, герметизацию ее устья, подачу в скважину горючих смесей с образованиём факела по всей высоте скважины и нагнетание горячих газов в грунт, при котором подачу горючих смесей осуществляют вверх и вниз по высоте скважины, причем место подачи последних определяют из соотношения ----,( где h - расстояние от дна скважины до места подачи горючих смесей, м; глубина скважины, м; средняя скорость горячих газов цри входе в грунт ниже места подачи горючих смесей, м/ч; средняя скорость горячих газов при входе в грунт выше места подачи смесей, м/ч; средний диаметр скважины ниже места подачи смесей, м О„ - средний диаметр скважины выше места подачи смесей, м. На чертеже зoбpaжeнa скважина с размещенным в ней оборудованием д.пя подачи и сжигания горючих смесей, ПРОДОЛЬНЫЙ разрез.

.Способ осуществляют следующим обраэс 1.

Вначале бурят скважину 1, при этом диаметр не может быть разным по высоте. Затем в ствол скважины 1 опускают трубопровод 2 на высоту от низа скважины 1, определяемую из соотношения (1). В трубопроводе 2 торец имеет отводы 3, направленные вниз и вверх скважины 1. Нижнюю часть трубопровода 2 опирает на стенку скважийы 1 тремя кронштейнами 4. Перед герметизацией скважины 1 затвором 5 устье ее теплоизолируют, например, шнуровым асбестом 6. После монтажа затвора 5 трубопровод 2 подключают к внешней сети 7, подающей топливо и сжатый воздух, при этом сжатый воздух Подают, исходя из соотношения Of267 , а воздух для регулирования температуры нагнетают через кольцевой зазор 8 по внешней поверхности трубопровода 2. факел зажигают одновременно при помощи электрическо го или иного запальника 9, а его длину в нижней 10 и верхней 11 частях скважины 1 регулируют величиной создаваемого в ней избыточного давления.

По мере сжигания горючих смесей дополнительный воздух для регулирования температуры проходит между внутренней 12 и внешней перфорированной 13 трубами трубопровода 2, препятствуя воспламенению горючей смеси в нем а выходящий из верхних отверстий 14 воздух дополнительно теплоизолирует устье скважины 1 и нижнюю часть затвора 5. Сжигание горючих смесей прекращают при достижении расчетной температуры обжига (например/ для устранения просадочных свойств грунтов 300-400 0; при Ликвидации пучинны:{ свойств - 500-600 С)внешнего контура 15 укрепляемого массива грунта 16, что определяется термопарс1ми 17.

Предлагаемый способ имеет ряд преимуществ перед известными. Так размещение торца трубопровода на расстоянии, определяемом из соотношения (1), дает возможность, обогревать грунт стенок верхней части скважины 1 восходящим потоком горячих газов с уменьшением температуры по направлению к устью, которое является наибо-, лее слабым местом .с точки зрения тепловых потерь в атмосферу.

Зажигание факела одновременно на всю глубину скважины 1 сокращает продолжительность вывода ее на рабочий режим.

Доведение состава горючей смеси до соотношения 0,267 нм /мДж позволяет уменьшить размер трубопровода 2 и упростить его конструкцию. При этом установлено, что для охлаждения горючей смеси достаточно воздуха, необходимого для регулирования температуры газов, если его пропускать через кольцевой зазор по внешней поверхности трубопровода 2. Теплообмен в верхней части скважины 1 улучшается, если ее устье и нижнюю часть затвора 5 охлаждать воздухом через перфорационные отверстия 14, расположенные вверху трубопровода 2.

Пример. На участке работ осуществляют термическое укрепление лессового просадочного грунта на высоту 11 м. Скважины пробуривают установкой УБМ-15 диаметром 0,15 м. Сжигают горючие смеси из газового топлива теплотворной способностью 32 мДж/кг и сжатого воздуха, нагнета1емого компрессором ЗИФ-55 с избыточным давлением 0,1-0,23 МПа. Обжиг продолжают 65 ч на 1 м- грунта, укрепленного до температуры не ниже затрачено по 31 кг газового топлива.

Одновременно на площадке осуществляют обжиг известным способом, который продолжают 74 ч; на каждый 1 м грунта израсходовано по 38,5 кг топлив а.

Результаты сравнения приведены в таблице.

Таким образом,применение предлагаемого способа позволяет сократить расход топлива на 24% и продо.пжительность обжига на 14%. Формула изобретения Способ термического укрепления г,.унта,включающий бурение скважины,з-ермртизацию ее устья,подачу в скважину горючих смесей с образованием факела по всей высоте скважины и нагнетание горячих газов в грунт, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности за счет, снижения теплопотерь, подачу горючих смесей осуществляют вверх и вниз по высоте скважины, причем место подачи последних определяют из соотношения

где f - расстояние от дна скважины до места подачи горючих смесей, м; Н - глубина скважины, м;

V - средняя скорость горячих

газов при входе в грунт ниже места подачи горючих смесей, м/ч;

Vg - средняя скорость горячих га.зов при входе в грунт выше места подачи смесей, м/ч;

D, - средний диаметр скважины

ниже места подачи смесей,м;

- средний диаметр скважины выше места подачи смесей, м.

I Источники информации, /принятые во внимание при экспертизе

2,Авторское свидетельство СССР по заявке № 3245339/29-33,

кл, Е 02 D 3/11, 06.02.81.