Способ термического укрепления грунта

 

;Изобретение:относится к области строительства, в частности к укреплению слабых грунтов термическим воздействием, и направлено на повышение производительности. Это достигается тем, что после бурения скважины ее стенки покрываются черным красителем. Во время генерирования потока горячих газов в скважину вводят высококалорийное топливо, в качестве которого используется газообразный водород. Генерирование потока горячих газов ведется в нижней части скважины. Стенки скважины охлаждаются воздухом. Приводятся математические зависимости для определения массовой скорости введения высококалорийного топлива и интенсивности подачи воздуха. Достигается ускорение процесса укрепления грунта более, чем в 10 раз. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл. с (Л со м| 4 00 (35 4

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (И) (gg 4 Е 02 D 3/11

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

:Ь

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 4068032/31-33 (22) 21.04.86 (46) 15.10.87. Бюл. 9 38 (71) Московский текстильный институт им. А.Н. Косыгина (72) А.П. 10рданов (53) 624.138.9(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 538094, кл. Е 02 D 3/ll, 1974.

Авторское свидетельство СССР

Р 842130, кл. Е 02 D 3/11, 1979. (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УКРЕПЛЕНИЯ

ГРУНТА (57) Изобретение:относится к области строительства, в частности к укреплению слабых грунтов термическим воздействием, и направлено на повышение производительности. Это достигается тем, что после бурения скважины ее стенки покрываются черным красителем. Во время генерирования потока горячих газов в скважину вводят высококалорийное топливо, в качестве которого используется газообразный водород. Генерирование потока горячих газов ведется в нижней части скважины. Стенки скважины охлаждаются воздухом. Приводятся математические зависимости для определения массовой скорости введения высококалорийного топлива и интенсивности подачи воздуха. Достигается ускорение процесса укрепления грунта более, чем в 10 раз. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1344864

Изобретение относится к строительству, в частности к укреплению слабых грунтов термическим воздействием.

Цель изобретения — повышение производительности.

На чертеже изображена технологическая схема осуществления предлагаемого способа.

Способ осуществляют следующим образом.

Вначале бурят скважину I, покрывают ее стенки черным красителем, например Кузбасслаком, и герметизируют ее комбинированным затвором 2, включающим форсунку 3 с каналами 4 и 5 соответственно для подачи горючей смеси и высококалорийного топлива, кольцевой распределитель 6 сжатого воздуха для охлаждения стенок 7 скважины 1, направленным вдоль стенок потоком 8, обратный клапан 9 и патрубок 10 для наблюдения за процессом.

После крепления приспособлений опробуют всю систему на герметичность и подают в нижнюю часть ll скважины

1 горючие смеси, сжигая их факельным способом. Одновременно в факел

l2 горения смесей по каналу 5 нагнетают высококалорийное топливо 13 с массовой скоростью, определяемой из зависимости

Ч+СЛr (1)

H Q„ где а — средняя скорость термическо3 го укрепления грунта, м /ч;

g — удельный расход тепла, Щ ж/м

С вЂ” массовая скорость введения г топлива в поток горячих газовэ кг/ч9 — теплота горения топлива

Г

МДж/кг;

Р„ - теплотр горения высококалорийного топлива, МДж/кг.

Охлаждение стенок скважин ведут с интенсивностью подачи воздуха, определяемой из зависимости

V =Ч (К-1) (М-2), (2) где V — интенсивность подачи сжатоГ

ro воздуха для полного сжигания топлива, м /ч;

3 /

К вЂ” коэффициент избыточности воздуха при сжигании горючих смесей;

M — степень увеличения мощности скважины за счет введения высококалорийного топлива.

,)

При этом давление сжатого воздуха, подаваемого от компрессора (не показан) принимают в 1,2-1,3 раза больше давления в факеле 12. Зту разность давлений перекрывает давление, создаваемое при сгорании высококалорийного топлива, например водорода, который подают с равными перерывами, например 1 мин нагнетания водорода и

1 мин перерыв. Зта длительность периода определяется опытным путем с критерием обеспечения устойчивого горения факела 12 и исключения взрывных хлопков", для ликвидации последствий которых предусмотрены обратные клапаны 9. Подачу горючих смесей, высококалорийного топлива и сжатого воздуха осуществляют с помощью известных механизмов и регулируют вентилями 14. Процесс продолжают пока расчетная температура (например, для ликвидации просадочных свойств груно тов 350-400 С) не достигнет внешнего контура 15 укрепляемого массива грунта 16, что фиксируется термопарами

17 с записывающими приборами )8.

Способ сокращает удельный расход тепла за счет уменьшения тепловых потерь в грунт и атмосферу во времени, так как уменьшает продолжительность процесса за счет уменьшения величины удельной теплоемкости минерального скелета грунта и средней температуры его нагревания.

П р и и е р. На строительной площадке осуществлялось термическое укрепление четырех массивов грунта, сложенных просадочными суглинками на глубину 6 м. Три массива укреплялись предлагаемым и один известным способом. Скважины :I были пробурены

ЛБУ-50 и покрыты изнутри Кузбасслаком, затворы 2 с комплектом приспособлений установлены краном-экска— ватором ЗТУ-353. Были использованы компрессоры ДК вЂ” 9M, жидкое соляровое масло с теплотой горения Q 42 ÌÄæ/êã и газообразный водород в баллонах с теплотой горения (=360 МДж/кг.

Подачу водорода регулировали через

1 мин. Варьировалось соотношение водорода и топлива в горючей смеси

Ся/С в количестве 0,125-0,5-1,0.

В таблице приведены показатели, характеризующие при К=2; С.=10 кг/ч

"J

3 ги Y =112 м /ч предлагаемый и известг ный способы.

l 144864

Способы

Показатели

Гдин. изм.

Известный

Предлагаемый (1

1 2 3

Масса газообразного водорода (С„) кг/ч

10,0

l,25 5,0

Интенсивность подачи сжатого воздуха (Y ) м/ч 0

112

336

784

Удельный расход тепла

МДж/м 3240 2980

2860 2940

0,268 0,745 1,406 0,105

Объем укрепленного грунта (по контуру

400 С) 12,4

11,6

l0,8

l0,3

Длительность процесса

46,3

l5,5 7,7

98,0

Таким образом, предлагаемый способ (по сравнению с известным) ускоряет процесс в 2,55-13,39 раз за счет увеличения тепловой мощности скважины в 2-9 раз.

Ф о. р м у л а и з о б р. е т е н и я

1. Способ термического укрепления грунта, включающий бурение скважины, ее герметизацию, генерирование в скважине потока горячих газов, их нагнетание в грунт и охлаждение стенок скважины воздухом, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повьппения производительности, после бурения скважины производят покрытие ее стенок черным красителем, а во время генерирования горячих газов осуществляют введение в скважину высококалорийного топлива с массовой скоростью, определяемой из зависимости щ+с q„

Сн ян где а — средняя скорость термического укрепления грунта, м /ч;

q — удельный расход тепла, Мд /м9.

Увеличение тепловой мощности скважины (М) раз

Скорость процесса (а) м /ч

Сà — массовая скорость введения

35 топлива в поток горячих газов, кг/ч;

Q à — теплота горения топлива, МДж/кг, Q — теплота горения высококалон

40 рийного топлива, МДж/кг, причем генерирование потока горячих газов производят в нижней части скважины, а охлаждение стенок скважин ведут с интенсивностью подачи воз45 духа, определяемой из зависимости

V =Vq (К I) (Mгде V — интенсивность подачи сжатоГ

ro воздуха для полного сжигания топлива, м /ч;

Э

50 К вЂ” коэффициент избыточности воздуха при сжигании топлива;

M — степень увеличения мощности скважины за счет введения высококалорийного топлнва.

2. Способ по и. 1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве высококалорийного топлива используют газообразный водород.

1344864

Составитель А. Прямков

Редактор А; Ревин Техред Л.Олийнык Корректор N.Äåì÷èê

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