Способ термического укрепления грунта

 

Изобретение относится к строительству на лессовых просадочных грунтах с укреплением их термическим воздействием. Цель изобретения - сокращение продолжительности процесса и расхода энергозатрат. Это достигается тем, что герметизацию поверхности грунта вокруг устья скважины осуществляют путем создания над поверхностью замкнутой полости. После нагревания грунта из него вакуумированием удаляют отработанные газы, которые собирают в замкнутой полости, а затем их нагнетают в грунт через скважину. Кольцеобразный факел размещают вокруг центрального. Достигается сокращение длительности процесса до 12 и расхода тепла до 58%. 1 ил., 1 табл.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК

ÄÄSUÄÄ 1479568

le 4 Е 02 Р 3/11

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н д ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕХХЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРl=П=НИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (2i) 4309697/31-33 (22) 25.09.87 (46) 15.05.89. Бюл. № 18 (71) Московский текстильный институт им. А.Н.Косыгина (72) А.П,Юрданов, Г.П.Гусева и Ю.А.Юрданов (53) 624.138.9(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 863759, кл. E 02 D 33/ll, 1978.

Авторское свидетельство СССР

¹ 977570, кл. Е 02 D 3/11, 1981. (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УКРЕПЛЕНИЯ

ГРУНТА (57) Изобретение относится к строительству на лессовых просадочных

Изобретение относится к строительству на лессовидных просадочных грунтах с укреплением их термическим воздействием.

Цель изобретения — сокращение продолжительности процесса и расхода энергозатрат.

На чертеже изображены укрепляемый грунт и скважина, разрез, а также размещение основного технологического оборудования и средств технического контроля процесса.

Технология предлагаемого способа состоит в следующем.

Вначале бурят скважину 1 и уплотняют ее устье 2 затвором 3 винтового типа с комбинированной форсункой 4, включающей центральный канал

5 для подачи горючих смесей и образо" грунтах с укреплением их термическим воздействием. Цель изобретениясокращение продолжительности процесса и расхода энергозатрат. Это достигается тем, что герметизацию поверхности грунта вокруг устья скважины осуществляют путем создания над поверхностью замкнутой полости. Пос-. ле нагревания грунта иэ него вакуумированием удаляют отработанные газы, которые собирают в замкнутой полости., а затем их нагнетают в грунт через скважины. Кольцеобразный факел .размещают вокруг центрального. Достигается сокращение длительности процесса до 127..и расхода а

Ж тепла до 58Х. 1 ил., 1 табл.

2 вания нижней зоны 6 факела и концент.— рически расположенный к каналу 5 канал 7 для подачи горючих смесей и образования верхней зоны 8 факела, патрубок 9 для ввода электрозапальника 10, соединенного проводом 11 с пусковым приспособлением 12 (пат- © рубок 9 служит также и для визуального контроля процесса в скважине 1), патрубок 13 для установки многоспайной термопары 14.

После этого скважину 1 проверяют на герметичность и устанавливают полый затвор 15, имеющий полость 16, соединенную с вакуум-насосом 17, который подключен также к комбинированной форсунке 4 Затеи через форсунку 4 от смесителя 18, соединенного с компрессором 19 и резервуаром

1479568 для топлива 20, через канал 5 подают в скважину 1 горючие смеси, зажигают их на уровне 21 электрозапальником 10 и образуют нижнюю зону 6 факела. После этоro по каналу 7 подают горючие смеси в скважину 1 и после их воспламенения образуют верхнюю зону 8 факела так, чтобы в устье

2 скважины 1 температура поддерживалась равной температуре устранения просадочных свойств грунта, например

300-400 С, а в области совмещения зон 6 и 8 факела на уровне 21 — температура воспламенения горючих смесей, например, для твердого топлива о

600-700 С и для газового топлива

600 — 800 С. При этом в забое 22 скважины 1 температура факела поддерживается равной температуре воспламенения горючих смесей, что обеспечивает устойчивость сгорания смесей в нижней зоне 6 факела.

Процесс продолжают, пока грунт на внешней границе 23 между уровнями 21 и 24 не нагреется до температуры устранения просадочных свойств.

При этом грунт на внешнем контуре 23 между отметками уровней 21 и 25 (верхний проектный уровень укрепляемого массива грунта) нагревают до температуры ниже требуемой для устранения его просадочных свойств, например 150 †2 "., что фиксируют термопарами 26 с амопишущими прибора ми 27.

После этого форсунку 4 отключают от смесителя 18, полость 16 вакуумируют насосом 17, отсасываемые при этом из грунта отработанные газы собирают в полости 16 и через форсунку

4 затем нагнетают в забой 22 скважины 1, регулируя избыточное давление, пока температура устранения просадочных свойств грунта на внешнем контуре 23 на проектном уровне 25 не достигнет заданной величины.

В предлагаемом способе тепло, аккумулированное грунтом, расходуется более рационально за счет нагрева верхней зоны грунта ниже расчетной температуры и перемещения отработанных газов вверх при вакуумировании полости затвора, а также за счет нагнетания этих газов в грунт

I через скважину, которые, фильтруясь через нагретый грунт, передают полученное тепло вышележащим объемам грунта нагревая его до температуры устранения про1адочных свойств, Полость в затворе в процессе нагревания,грунта создает воздушную подушку, препятствующую стоку тепла через дневную поверхность из укрепляемого грунта в атмосферу, эта полость способствует также конвекции отсасываемых газов при выходе их из грунта.

Концентричность слоев подачи в скважину горючих смесей и образования факелов обеспечивает уменьшение доли несгоревшего топлива и улучшает условия образования двухзонного факела протяженностью до 20 м и более.

Пример. На экспериментальной площадке проводили термическое укрепление лессовидного просадочного грунта на глубину 20 м через 3 скважины, две из которых — предлагаемым и одну — известным способами. Температу25 ра устранения просадочных свойств

350 С, относительная влажность 0,08.

Скважины 1 были пройдены установкой

УГБ-50, их устья 2 уплотняли винтовыми затворами 2 с .комбинированными

30 форсунками 4 с патрубками 9 и 13. Использовали стандартные электрозапальники 10, соединенные проводами

ll с взрывным приспособлением 12 типа ВМ-10. Сжатый воздух получали от компрессоров 19 передвижного типа

ДК-9М, в качестве топлива использовали соляровое масло с теплотой горения 42 МДж/кг. Для смесителей 18 использовали стандартные емкости объемом 1 м, рассчитанные на избы5 точное давление 2 МПа. Температура воспламенения топлива 620 С. После опробования всей системы на герметичность вокруг сважин 1 устанавливали полые затворы 15 с высотой полости 5 см. Уровень 21 совмещения зон 6 и. 8 факела образовывали на глубине 12 м от забоя 22. Температуры стенок скважин 1 поддерживали соответственно в забое 22-650 С, на уров50 не 21 — 680 С, на уровне 25 — 350 С. а о

Весь процесс, выполненный по предлагаемой технологии, занял 71 и 82 ч температуру замеряли термопарами 26 с приборами 27 типа 3IIII-9М. После достижения температур на внешнем кон- туре 23 и в уровнях 24, 21, 25 соответственно 350, 350 и 200 С форсунки 4 отключали от смесителя 18, а

1479568 полости 16 затворов вакуумировали вакуум-насосами 17 типа PMK-4, газы отсасывали с температурой 60-80 С и нагнетали в забой 22 скважины 1 при давлении О,1 МПа. Газы, проникая в гретый массив грунта, за счет вакуумирования полости 16 фильтровались снизу вверх и способствовали

Предлагаемый способ

Известный способ

Показатели скв. 1 скв. 2

20 20

11+9

94

130

82

130

910 880 990 чих смесей, введение горячих газов в грунт с нагреванием его на внешнем контуре до устранения просадочных свойств, отличающийся тем, что, с целью сокращения продолжительности процесса и расхода энергозатрат, герметизацию поверхности вокруг устья осуществляют путем создания над ней замкнутой полости, после нагревания грунта производят удаление из него вакуумированием обработанных газов, сбор их в замкнутой по40 лости и последующее нагнетание От работанных газов в грунт через скважину, а образование кольцеобразного факела ведут вокруг центрального.

Количество заходок, шт

Длина заходок, м

Общая длительность процесса, ч в том числе: нагревание грунта вакуумирование грунта

Удельный расход тепла щ /,„3

Таким образом, предлагаемый способ позволяет сократить расход тепла и длительность процесса соответственно на 9-12 и 40-58Х.

Формула и з о б р е т е н и я

Способ термического укрепления грунта, включающий бурение скважины, герметизацию ее устья и поверхности грунта вокруг него, подачу в скважину горючих смесей, их сжигание с образованием центрального и кольцеобразного факелов, выдерживание в зоне совмещения факелов температуры, равной температуре воспламенения горюперераспределению аккумулированной нижними обьемами нагретого грунта тепловой энергии. В известном способе скважины глубиной ll м + 9 м (ниж5 няя и верхняя зоны) обрабатывалась двумя заходками.

Результаты экспериментов приведены в таблице.

1479568

Составитель А.Прямков

Редактор Т.Лазоренко Техред 3l.,".åðäþêîâà Корректор О.Кравцова

Заказ 2509/28 Тираж 590 Подписное

ВНИИПИ ГосУдарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина,t01