Способ термического укрепления массива грунта

 

СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УКРЕПЛЕНИЯ МАССИВА ГРУНТА, включающий 1 образование основной и вспсмогательных сквгикин, их герметизацию, осушение грунта вакуумированием вспомогательных бкважин с одновременным нагнетанием горячих Газов в грунт через основную скважину и подачу через последикно сжатого воздуха, о тли . чающийс я тем, что,, с целью снижения энергозатрат, после осушения грунта осуществляют дополнительное нагнетание в негр горячих газов через вспсмогательные скважи .ны, причем подачу сжатого воздуха ведут .во время дополнительного нагнетания горячих газов, а вспомогательные скважины образуют на расстоянии от центра основной скважины, равнс одной трети диаметра укрепля-, емого массива .грунта.

„.SUÄÄ 1048056 А

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН,И5н Е 02 0 3/11

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬП ИЙ (21) 3397180/29-33 (22) 12.02.82 (46) 15.10.83. Бюл. 9 38 (72) Й. П. Юрданов (71) Московский ордена ТрудовЬго

Красного Знамени текстильный инсти тут нм. А. Н. Косыгина (53) 624.138(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 538094, кл. Е 02 D 3/11, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

В 781208, кл. С 09 К 17/00, 1977.-, (54)(57) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УКРЕЙ-.

JIEHHI NACCH8A ГРуИТА, включам ций образование основной и вспомогательных скважин, нх герметизацию, осу-.

Ф шение грунта вакуумированием вспомогательных скважин с одновременным нагнетанием горячих газов в грунт через основйую скважину и подачу через последнюю сжатого воздуха, о тл и.ч а ю шийся тем, что„с целью снижения энергозатрат, после осуыения грунта осуществляют дополнительное нагнетание в него горячих газов через вспомогательные скважи.ны, причем подачу сжатого воздуха ведут .во время дополнительного нагнетания горячих газов, а вспомогательные скважины образуют на расстоянии от центра основной скважины, равном одной трети диаметра укрепляемого массива, грунта.

1048056

Изобретение относится к укрепле,нию слабых грунтов в строительстве, в частности, термическим воздействием.

Известен способ термического укрепления грунта, включающий бурение скважин, их герметизацию, подачу в скважины горючих смесей, сжигание их и нагнетание горячих газов в грунт (1J .

Недостатком этого способа является ограниченная область применения иэ-эа высокой энергоемкости.

Наиболее близким к изобретению является способ термического укрепления грунта, включающий образование 15 основной и вспомогательных скважин, их герметизацию, осушение грунта вакуумированием вспомогательных скважин с одновременным нагнетанием горячих газов в грунт через основную скважину и подачу через последнюю сжатого воздуха (2j .

Недостатком данного способа является высокий расход тепловой энергии, достигающий 3900-4200 мДж на

1 м укрепленного. грунта.

Цель изобретения - снижение энергозатрат.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу термического укрепления массива грунта, включающему образование основной и вспомогательных скважин, их герметизацию, осушение грунта вакуумированием вспомогательных скважин с одновременным нагнетанием горячих газов в грунт через основную скважину и псдачу через последнюю сжатого воздуха, после осушения грунта осуществляют дополнительное нагнетание в него горячих газов через вспомогательные 40 скважины, причем подачу сжатого воздуха ведут во время дополнительного, нагнетания горячих газов, а вспомо- гательные скважины образуют на расстоянии от центра основной скважи- 45 ны, равной одной трети диаметра укрепляемого массива грунта.

На фиг.. 1 изображены скважины и термогрунтовая опоРа, Разрез., на фиг. 2 — план термогрунтовой опоры и схема размещения оборудования и инженерных сетей, на фиг. 3 — распределение.температуры нагрева в массиве грунта, где a - термограмма основной скважины, Б — термограмма вспомогательной скважины, g — после распределения температур продувкой воздухом.

Технология осуществления способа заключается в следующем. 60

Вначале бурят основную скважину 1, и симметрично вокруг нее иа расстояниях, равных одной трети: диаметра укрепляемого массива грунта, образуют вспомогательные скважины 2. Сква- g5 жины 1 и 2 герметиэируют затворами

3 с установленными на них горелками 4.

Затем горелку 4 основной скважины 1 подключают через трубопроводы

5 и 6 к компрессору 7, а через трубопровод 8 - к емкости с топливом 9 или к,газопроводу (не показан), а вспомогательные скважины 2 подсоединяют к вакуум-насосу 10. После этого вся система проверяется на герметичность, вентили 11 закрываются, а вентили 12 открываются, в основной скважине 1 сжигаются горючие смеси.

Одновременно через всйомогательные скважины 2 вакуум- насосом 10 иэ укрепляемого грунта 13 отсасывают влагу.

Этот процесс продолжают до полного прекращения выделения пара иэ вспомогательных скважин 2, что соответствует температуре грунта.13 в их стенках 120-170ОС.

Затем вентили 11 открываются, а вентили 12 закрываются, во вспомо-гательные скважины 2 через горелки

4.подается горючая смесь и сжигается, а нагретые газы нагнетаются в укрепляемый массив грунта 13, пока на внешней границе 14 изготавливаемой термогрунтовой опоры грунт не нагреется до температуры, обеспечивающей необратимую во времени водостойкость и устранение пучинных свойств обожженного грунта. Эта температура в зависимости от вида связанного грунта составляет 500-600 С.

Одновременно с нагнетанием в укрепляемый грунт 13 нагретых газов че рез основную скважину 1 подают сжатый воздух, который проходит через массив нагретого грунта вокруг основной скважины 1, йагревается и за.тем отдает тепловую энергию периферийным объемам укрепляемого массива грунта 13 (фиг, 3).

Контроль за: распространением температуры в укрепляемом грунте 13 и за нагреванием его на внешней грани-: це 14 до температуры 500-600аС осуществляют термопарами 15, соединенными с самопишущими приборами 16.

Генерация тепловой энергии может осуществляться и путем преобразования электрической энергии в нагрева-: телях, погружаемых в основную 1 и вспомогательные 2 скважины, соответствующим изменением схемы подключения к источнику электроэнергии и сжатого воздуха.

Таким образом, одновременное нагнетание нагретых газов в грунт 13 из основной скважины 1 и отсос вла-; ги через вспомогательные скважины 2 создает интенсивное осушение грунта в объеме изготавливаемой цилиндрической опоры. При .этом, за счет нагревания влаги в порах грунта уменьшаются силы злектромолекулярного сцепления ее с минеральными частица, 1048056 ми, увеличиается подвижность, воз растает скорость миграции.

Размещение основной и вспомога- . тельной скважин на расстоянии, равном одной трети диаметра укрепляемого массива. грунта, дает единственный вариант геометрической ориентации их в пространстве, при котором взаимное влияние скважин одинаковое.

Вокруг основной скважины возможно разместить шесть вспомогательных.

;Такое размещение скважин обеспечивает равномерный отсос влаги из объема изготавливаемой .термогрунто- вой опоры при одинаковом влиянии на.скорость миграции влаги основной 15 скважины, .через которую нагнетаются, .нагретые газы и равномерный обжиг грунта.

Полное испарение влаги из грунта при 120-.170 С обеспечивает поСле- ;р дующее более интенсивное нагревание грунта,.так как до испарения воды ,из.пор темйература грунта не превышает 100ОС, а полное испарение влаги наступает при 120-170ОC.

Нагнетание сжатого воздуха йз основной, скважины с одновременным обжигом грунта через вспомогатель ные обеспечивает использование тепловой энергии, аккумулированной вокруг основной скважины в процессе предварительного обжига, для обжига периферийных объемов грунта, при этом расход тепловой энергии сокращается.

Кроме того, воздух, поступающий уз основной скважины zo вспомогательные в процессе сжигания в ннх горю- . чих смесей, нагрет и, участвуя в регулировании температуры внутри вспомогательных скважин, не требу- 40

Известный способ

Предлагаемый способ

Показатели

Опора

1 2 3 120

96 98 100

4,1 ф,1

9,90 9,.80

5,11 3,31

4.,6

4,2

10,60

11,19

6,30

4,90

4020

3267 3180 3070 продолжительности процесса на 20-25, .снижении трудоемкости на 10 7-11,2 и уменьшении затрат материальных д средств на 11,3-12,1.

Общая продолжительность обжига для одной термогрунтовой опоры, ч

Трудоемкость работы, ч.-дн./м 3.

Стоимость материалов, руб/и фондоемкость работ, руб/м

Расход тепловой энергии в расчете на 1 м термогруи- товой опоры, мДж/м

Предлагаемый способ изготовлеНия термогрунтовых опор позволяет сократить расход тепловой энергии на

23-31% при одновременном сокращении ет дополнительного расхода теплов и энергии на подогрев. Таким образом, достоинства предлагаемого способа по сравнению с известным заключается в эффективном использовании процессов одновременного нагревания грунта и удаления из него влаги, нагревания грунта и перераспределения аккумулированного им тепла для снижения расхода энергозатрат.

Пример. На строительной площадке изготавливают три термогрунтовые опоры диаметром 2 м на-глубину 5 м в нокровном суглинке с объемной массой 1,8 т/м, природной влажностью 0,32 и температурой устранения пучинистых свойств 500 С.

Скважины 1 и 2 пробуривают установкой УГБ-50 диаметром 0,2 м, герметизацию их выполняют винтовыми затворами 3 с горелками 4. Влага из грунта 13 вакуумируется через вспомогательные скважины 2 вакуум-насосом

10 от установки PMk-4 производитель ностью до 5 м /мин и давлением до

0,13 мПа. Сжатый воздух нагнетается в основные скважины 1 компрессором

200-В производительностью 6 м/мин и давлением до 0,7 мПа. Сжигают жидкое топливо с теплотой сгорания

42 мДж/кг. Для измерения температуры по внешнему контуру 14 изготавливаемых термогрунтовых O7lop применяют термопары ХА-уШ и самопишущие электронные потенциометры ЭПП-09М2.

Температура грунта в стенках сква жик.1 и 2 при обжиге составляет

1000 С, показатель термограммы по результатам пробного обжига 0,5.

В таблице. представлены данные результатов сравнения известного и предлагаемого способов.

1048056

Составитель A. Прямков

Редактор Н. Швыдкая Техред К.Мыцьо Корректор Г. Решетник

Заказ 7880/33 Тираж 673 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР . по делам изобретений и открытий

113035, Москва,. Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4