Способ термического укрепления грунта в массиве

 

Изобретение относится к области строительства зданий, и сооружений на слабых лессовидных и глинистых грунтах,-просадочных при их замачивании , в частности к их укреплению термическим воздействием, и направлено на повышение эффективности. Это достигается тем, чт.о герметизацию основной скважины выполняют ниже верхнего уровня укрепляемого массива. Во время введения в грунт воды основную скважину заполняют твердеющим материалом. Одновременно во вспомогательных скважинах создается избыточное давление. Нагревание грунта ведется до 200-300 С. При откачивании воды из вспомогательных скважин ее накапливают с сохранением; аккумулированного тепла, а по окончании нагрева грунта накопленнзто воду вводят в грунт.- Приводятся математические зависимости для определения величины заглубления герметизации основной скважины по отношению к верхнему уровню укрепляемого массива и для определения количества вводимой в грунт воды. В 1,2 раза повышается производительность и на 30-45% снижается расход тепла. 1 ил., 1 табл. (/)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (5D 4 Е 02 D 3 11

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4062943/31-33 (22) 29.04.86 (46) 15.10.87. Бюл. М 38 (71) Московский текстильный институт им. А;Н.Косыгина (72) А.П.Юрданов (53) 624.138.9(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

К 538094, кл. Е,02 D 3/11, 1974.

Авторское свидетельство СССР

9 850803, кл. E 02 D 3/11, 1979. (прототип). (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УКРЕПЛЕНИЯ

ГРУНТА В МАССИВЕ (57) Изобретение относится к области строительства зданий и сооружений на слабых лессовидных и глинистых грунтах, — просадочных при их замачивании, в частности к их укреплению термическим воздействием, и направлено на повьппение эффективности. Это

ÄÄSUÄÄ 1344 2 А1 достигается тем, что герметизацию основной скважины выполняют ниже верхнего уровня укрепляемого массива.

Во время введения в грунт воды основную скважину заполняют твердеющим материалом. Одновременно во вспомогательных скважинах создается избыточное давление. Нагревание грунта ведется до 200-300 С. При откачивании воды из вспомогательных скважин . ее накапливают с сохранением аккумулированного тепла, а по окончании нагрева грунта накопленную воду вводят в грунт. Приводятся математические зависимости для определения величины заглубления герметизации основной скважины по отношению к верхнему уровню укрепляемого массива и для определения количества вводимой в грунт воды. В 1,2 раза повьппается производительность и на 30-457. снижается расход тепла. 1 ил., 1 табл.

134

Изобретение относится к строительству зданий и сооружений на слабых лессовидных и глинистых грунтах просадочных при их замачивании, в частности к укреплению термическим воздействием.

Цель изобретения — повышение эффективности.

На чертеже изображены разрез укрепляемого в массиве грунта, основной и вспомогательных скважин и схема размещения основного оборудования, Способ осуществляют следующим образом.

Вначале образуют основную 1 и вспомогательные 2 скважины и герметизируют их затворами 3, причем затвор

3 основной скважины 1 выполняют ниже верхнего уровня 4 укрепляемого массива грунта 5 в соответствии с зависимостью

Н=Н„(т,-т ) т,„, (1) где Н вЂ” глубина герметизации основи ной скважины, м;

T — средняя температура нагре<Р о ва грунта, С;

Т вЂ” температура нагнетаемой в в о основную скважину воды, С;

T — температура испарения ввои о димой .в грунт воды, С.

На затворе 3 основной скважины 1 размещают горелку 6, соединенную с калорифером 7 и насосом 8, который в свою очередь подключен к загерметизированному резервуару 9 и теплоизолированной емкости 10. На затворе

3 вспомогательных скважин 2 установлены патрубки 11, соединенные с насосами 8 и компрессором 12. После этого всю систему проверяют на герметичность.

В основную скважину 1 подают от калорифера 7 нагретые до 300-400 С газы и нагнетают их через стенки 13 основной скважины 1 в укрепляемый массив грунта 5 пока расчетная температура нагревания грунта, равная

200-300 С, не достигнет внешнего контура 14, что фиксируется системой термопар с самопишущими приборами (не показаны). Одновременно в вспомогательных скважинах 2 через патрубки 11 насосами 0 откачивается вода. в теплоизолированную емкость

10. Затем патрубки 11 подключаются к компрессору 12 и в вспомогательных скважинах 2 создается положитель4862

2 ный градиент давления порядка 0,01—

0,02 MIIa, а в основную скважину 1 через горелку 6 подают из загерметизированного резервуара 9 нагретую .) 0 до температуры Т =70-80 С воду и направляют воду в забой 15 в количестве, определяемом из зависимости, С (т,+т,-т„)1/ п

10 где С вЂ” удельная теплоемкость минерального скелета грунта, МДж/кг С;

15 V — объемная масса минерального скелета грунта, кг/м

3.

С вЂ” теплот а исп ар ения воды, МДж/кг.

Вода, проходя через нагретый до

2О 200-300 С грунт 5, испаряется и ее пары устремляются по линии наименьшего сопротивления вверх. По мере испарения влаги подачу воды производят снизу вверх, а скважину 1 заполняют

25 твердеющим материалом 16, нагнетаемым растворонасосом 17 через насадку 18, которая также используется для визуального контроля за процессом.

Пример. На участке работ

I производилось термическое укрепление четырех массивов грунта: трех— предлагаемым и одного — известным способами. Скважины бурили установкой

УГБ-50, Для работ использовались компрессоры ДК-9, вакуумнасосы РМК-4, 35 насосы водоотливные С-203 производительностью 24 м /мин, растворонасос э

С-251 производительностью 1 м /ч, термопары ТХА-УШ с самопишущими при4 борами ЭПП-9М, калорифер типа УСВТ-10 производительностью 250 м /ч в термостойком исполнении. Грунт — лессовидный суглинок мощностью 12 м, объемной массой минерального скелета

1400 кг/мз. Средняя температура тер45 а мического укрепления Т „=250 С, удельо ная теплоемкость скелета 0,22 ккал/кг С.

Планировочная отметка земли 1,2 м.

Глубина укрепляемого массива грунта

12-1,2=10,8 м. Диаметр 4,0 м. Вспомогательные скважины бурили на расстоянии 3 м от основной. Горелки, затворы, емкости и резервуары изготовлены в мастерских строительной организации.

Так как Т =100 0, то согласно зависимости (1) уровень герметизации основной скважины принят 3 м. Для температуры Т =80 С согласно зависи20

30

Показатели

Способы

Един. изм.

Предлагаемый

Известный г ) з

Длительность процесса

48 56 52

Удельный расход тепла

МДж/м 2870 2220 2160 1980

113

305 305 305

13448 мости (2) при объеме укрепленного э грунта 113 м, объем загерметизированного резервуара был рассчитан на

l5 м при С=131 4 кг/м

Э

В таблице приведены показатели, характеризующие известный и предла-. гаемый способы. таким образом, предлагаемый способ (по сравнению с известным) более )p эффективен за счет повьппения надежности термического укрепления грунта, увеличения объема в 2,7 раза, сокращения длительности процесса в

1,14-1,33 раза и расхода тепла на

29,3-44,9%.

Формула изобретения

Способ термического укрепления грунта в массиве, включающий образование основной и вспомогательных скважин, их герметизацию, подачу в основную скважину горячих газов, нагревание грунта, откачивание воды из вспомогательных скважин и введение в грунт через основную скважину воды, отличающийся тем, что, с целью повьппения эффективности, во время откачивания воды производят ее накопление с сохранением аккумулированного тепла, в период введения в грунт воды через основную скважину ее заполняют твердеющим материалом, а во вспомогательных скважинах созОбъем укрепленноз го грунта м

62

4 дают избыточное давление, причем герметизацию основной скважины осуществляют ниже верхнего уровня укрепляемого массива на величину, определяемую из зависимости нп(тср-тр)

H-= ср нагревание грунта ведут до 200-300 С, введение в грунт воды осуществляют с нижней части основной скважины в количестве, определяемом иэ зависимости где С вЂ” удельная теплоемкость минерального скелета грунта, ЬЩж/кг, С;

Т вЂ” средняя температура нагреср

0 ва грунта, С; т — температура вводимой в .грунт воды, С; т — температура испарения вводиЦ мой в грунт воды, С;

Ч вЂ” объемная масса минерального скелета грунта, кг/м

С„ — теплота испарения воды, 1Щж/кг;

Hä — глубина герметизации основной скважины, м, а для введения в грунт используют воду, накопленную во время откачивания из вспомогательных скважин, 1344862

Составитель А.Прямков

Редактор А.Ревин Техред Л.Олийнык

Корректор М.Демчик

Заказ 4894/31 Тираж 606 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4