Способ термического укрепления грунта Советский патент 1983 года по МПК E02D3/11 

(54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТА

Изобретение относится к укреплении грунта в строительстве, в частности к укреплению грунта путем термического воздействия.

Известен способ термического укрепления грунта/ включающий бурение сквс1жин, нагнетание в грунт сжатого воздуха, герметизацию скважин, сжигание в них горючих смесей, обжиг грунта при избыточном давлении продуктов горения 1.

Наиболее близким из известных является способ те1 «1ческого укрепления грунта, включающий бурение основной и вспомогательных скважин их герметизацию, продувку укрепляемого массива грунта сжатым воздухом, сжигание в основной скважине горючих смесей и нагнетание горячих газов в грунт 2.

Существенным недостатком указанных способов является низкая эффективность обжига из-за длительности процесса распространения горячих газов от стенок скважины до внешнего контура укрепляемого массива грунта, при этом имеет место большой расход топлива.

Цель изобретения - снижение продолжительности процесса и расхода

топлива.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему бурение основной и вспомогательных скважин, их герме.тизацию, продувку массива грунта сжатым воздухом, сжигание в основной скважине горючих смесей и нагнетание & грунт горячих газов, нагнетание последних осуществляют в два зтапа, после первого из которых производят введение в грунт под избыточным давлением, равным 0,1-1,0 МПа, тонкомолотого твердого топлива,-причем нагнетание газрв на первом этапе, ведут до окончания паровыделения во вспомогательных скважинах. При этом введение в грунт твердого тошшва осуществляют в количестве определяемом из соотношения

p cK-Ctp G с

20

где У(- удельная масса скелета грунта, КГ/М7

С - теплоемкость минерального

скелета грунта, МДж/(кг С) ;

tp- расчетная температура обжига, «С;

в - теплотворная способность топлива, МДж/кг.

На Чертеже изображена сКгважяна и укрепляемый массив грунта, разрез.

Способ ос пдествляется следующим образом.

Вначале бурят основную 1 и вспомогательные 2 скважины и герметизируют их затворами 3 с обратными клапанами 4. После этого продувают укрепляемый массив грунта 5 сжатым воздухом из основной скважины 1 при от крытых обратных клапанах 4 на вспомогательных скважинах 2,

Затем сжигают в основной скважине 1 горючие смеси и нагнетают горячие газы в укрепляемый массив грунта 5 до тех пор, пока во вспомагательных скважинах 2 не прекратится выделение паров воды.,

Помеле этого через вспомогательные скважины 2 под несбыточным давлением подают в укрепляемый массив грунта 5 тонкомолотое твердое топливо 6 из расчета по соотношению и затем продолжают сжигание горючих смесей в основной скважине 1,

Процессы термрческого укрепления, грунта завершают после полного сгорания тонкомолотого твердого топлива. Этот момент проверяется сокращением количества нагнетаемого в основную скважину сжатого воздуха до 10-15 нмЗ/ч,м, при котором из вспомогательных скважин не происходит дымовыделения.

Техническое существо способа основано на том, что температура грунтового скелета не повышается пока из укрепляемого массива грунта полностью не испарится содержащаяся в нем свободная и физически связанная вода. Поэтому вначале весь укрепляемый массив прогревают до 80-100°С путем сжигания в основной скважине 1 горючих смесей.

Наиболее быстрое и равномерное распределение тонкомолотого твердого топлива достигается при давлении 0,1-1,0 МПа, в случае падения давления ниже 0,1 МПа топливо оседает преимущественно вокруг вспомогательных скважин 2, а при давлении выше 1,О МПа топливо переносится к основной скважине 1, где грунт уже укреплен, поэтому оптимальным диапазоном давления для нагнетания топлива является давление 0,1-1,0 МПа.

Продолжение сжигания горючих смесей в основной скважине 1 обеспечивает сжигание находящегося в порах грунта топлива, при этом проверку полноты сгорания твердого топлива в порах грунта ведут путем ограничения подачи сжатого воздуха, что приводит к выделению из вспомогательных скважни 2 дыма.

Пример. На строительной площадке производилось термическое укрепление ипсспвого просадочного грунта на глубину 7 м под фундамент размером 24 X 32 м. Скважины оыли пробурены основные - диаметром 0,15 м и вспомагательные - диаметром 0,1 м установкой ЛБУ-50. Сжигались горючие смеси из твердого топлива теплотворной способностью 24 МДж/кг вначале в течение 32 ч, затем через вспомогательные скважины тонкомоло1ое топливо в количестве 16 кг/м нагнеталось в течение 18 ч в массив грунта при избыточном давлении 0,4 МПа с помощь компрессора ПКСМ-9. После этого сжигание горючих смесей продолжалось 64 ч. Фактический расход топлива на 1 м составил 36,4 кг.

Одновременно на этой же площадке производилось укрепление rjiyHTa известным способом путем сжиг-ания жидкого топлива теплбТБОрной способностью 42 МДж/кг, на который было затрачено 198 ч и топлива 54 кг/м

Таким образом, применение предлаг емого способа позволит снизить продолжительность обжига на 73% и расход тепла на 48%.

Формула изобретения

под избыточным давлением, 1)авным 0,1-1,ОМПа, тонкомолотого твердого топлива, причем нагнетание газов на первом этапе ведут до окончания паровыделения во вспомогательных скважинах.

где - удельная масса скелета грунта, С - теплоемкость минерального

скелета грунта, ИДж/Скг С); tp - расчетная температура обжига, °С 6 - теплотворная способность

топлива, МДж/кг. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Авторское свидетельство СССР № 613005, кл. Е 02 D 3/11, 1976.

2.Авторское свидетельство СССР 538094, кл. Е 02 D 3/11, 1974.