Способ термического укрепления грунта

 

СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТА по авт.св. № 850802, о. .т л и ч а ю щ и. и с я тем, что, с целью поБьшенйя производительности на грунтах с повыиенной влажностью, после геркютизации сквахины осуществляют снижение вокруг нее влажности грунта путгал создания в скважине ва-г куума, vxytbyaSi поддеркивают во время периодического нагнетания. гор}1чих ,газов с .импульсньвк ловьвпением их давления , причем продолжительность пе-. риода нагнетания горячих газов опре еляют из зависимости Т .T п «tv е I где Тд врш4я выдерживания поршня после его опускания до падения давления под ним/ равного начгшьнсму, « ЯЕ высота подъе «| поршня/ ускорение свободиого падения ) V. скорость подъема поршня приспспзобленяя.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК ае aD эсю

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

re ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТН ЬПЪ9

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . н а»та»а«аа» ааидатаааата»

:(61 ) 850802 (21) 3377876/29-33 (22) 06.01.82 (46) 30.05.83.Бюл. 20 (72) A.Ï.Þðäàíîâ" (71) Московский ордена Трудового Крас. ного Знамени .текстильный институт им.

A.Н.Косыгина (53). 624.138. 9(088 ° 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР. Р 850802, кл. Е 023 3/11, 1979. (54) (57) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УКРЕП

ЛЕНИН ГРУНТА по авт.св. В 850802, о.;т л и ч а ю щ и: и с я тем, что, с целью повьиаения производительности на грунтах с повыйенной влажностью, после герметизации;скважины осуществляют снижение вокруг нее влажности грунта путем создания в.скважине ва-. куума, котЬрый поддерживают во время периодического нагнетания горячих ,газов с.импульсным повышением их давления, причем продолжительность периода нагнетания «горячих rasos опре-. деляют из зависимости

*(+У)

Ч +5 t где Т8 - время выдерживания поршня после его опускания до падения давления под ним, . равного начальномур

- высота подъема noyw;

q,- ускорение свободного падения

V cKopocTb подъема поризня В приспособления.

1020512 h (g+Ч!

iT (з) 15

p =%(g+qp) 1

v= — +1 (21

Ч 2%

- ь

Изобретение относится к строительству, в частности к укреплению грунтов с недостаточной несущей способностью путем термической их обработки. 5

По основному авт.св. М 850802 известен способ термического укрепления грунта, включающий бурение скважины, ее герметизацию, сжигание в ней горючей смеси, периодическое на» гнетание горячих газов в грунт с импульсным повышением их давления с помощью поршневого приспособления, при этом величину импульсного давления определяют из соотношения где у — объемная масса поршня приспособления;

Ъ вЂ” высота подъема поршня; 20 р - плотность горячих газов с — ускорение свободного падения, а продолжительность-периода нагнетания горячих газов — иэ соотношения где V — скорость подъема поршня приспособления 1 g.

Недостатками данного способа явля1отся малоэффективное импульсное повышение давления и его применимость лишь.на грунтах с влажностью, не 35 превышающей оптимальную, что исключает воэможность повышения произво- дительности и экономичного использования на грунтах с повышенной влажностью

Цель изобретения - повышение производительности на грунтах c повиаенной влажностью.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу термического укрепления грунта, включающему бурение скважины, ее герметизацию, сжигание в ней горючей смеси, периодическое нагнетанке горячих, газов в грун с импульсным повышением их давления с помощью поршневого при- 50 способления, при этом величину ймпульсного давления определяют иэ соотношения р =" (Ф ю) ("

55 где f — объемная масса поршня приспособления высота подъема поршня;

y - плотность горячих газов; — ускорение свободного падения, а продолжительность периода нагнетания горячих газов — иэ соотношения где Ч вЂ” скорость подъема поршня приспособления. после герметизации скважины осуществляют снижение вокруг нее влажности-путем создания в скважине вакуума, который поддерживают во время периодического нагнетания горячих газов с импульсным повышением их давления, причем продолжительность периода нагнетанчя горячих газов определяют из зависимости где T — время выдерживания поршня

В после его опускания до падения давления над ним, равного начальному;.

Ъ вЂ” высота подъема поршня; ускорение свободного падения; скорость подъема поршня приспособления.

На чертеже представлена схема осуществления способа.

Вначале бурят скважину 1 и монтируют в ней поршень 2, герметизируют скважину 1 сальниками 3, подключают поршень 2 через гибкое соединение 4 к вакуум-насосу 5. 3атем включают вакуум-насос 5 и через полость б штока 7 поршня 2 вакуумируют скважину 1, а поступающую при . этом влагу иэ грунта стенки 8 откачивают. После этого наклонно к скважине 1 бурят один или несколько шпуров 9, ввинчивают в нйх газопровод 10 с обратным клапаном 11 и регулирующим. вентилем 12, присоединяя газопровод 10 к калориферу 13.

Одновременно к калориферу 13 подключается и вакуум-насос 5.

Затем включают вакуум-насос 5 и за счет вакуума нагнетают в скважину 1 иэ калорифера 13 пр газопроводу 10 нагретые до 500-600ОС газы и включают механизм 2 подачи поршня. который выдерживается в крайнем нижем положении, пока давление под ним е снизится до начального. что фиксируется открытием обратного клапана 11. После этого поршень 2 поднима ется вверх, включается вакуум-насос 5 и в скважину 1 вновь всасываются нагретые газы. Процесс повторяется циклично, согласно соотношению(3 ), пока температура, равная 300-400 С, не достигнет внешней границы 14 укрепляемого массива грунта 15, что проверяется показаниями термопар 16, сое диненных с приборами 17.

В тех случаях, когда предусматривается заполнение ствола скважиниу

1, материалы заполнителя подаются через..полость .б штока 7 поршня 2 беэ остановки процесса глубинного обжига грунта 15, по мере окончания его оф. . работки.

1020512

Таким образом, предлагаемый способ термического укрепления грунта обеспечивает сокращение продолжительности термической обработки грунта пуи ликвидации в нем просадочйых Свойств н тем самым повышает производитель,ность на 52-74% с одновременным уменьшением трудоемкости на 54-67% и сок- . ращении расхода тепловой энергии на 16-23%.

Необходимость такой технологии, заключается в том, что после образования скважины грунт в ее стенках разуплотняется. его пористость увели чивается, а влажность возрастает за счет притока воды-из массива грунта. 5

По этой причине у поверхности стенки скважины образуется своеобразная водная пробка, являющаяся одним из основных препятствий для входа нагретых газов в грунтовый массив; Допол- Я нительное давление, создаваемое поршнем в известном способе, исполвзуется неполностью. так как скорость проникания нагретых газов в грунт вокруМ скважины находится в пределах

0.01-0.05 м/с. а поршень действует .более кратковременно, поэтому сжатые газы не успевают войти s,ïîðè грунта, стенки скважины. В связи с этим целе= . аообразно задерживать поршень в край,нем нижнем положении до тех пор. по- 2О ка.давление под ним не упадет до начального.

Пример 1. На.строительной площадке производится укрепление просадочного лессового грунта типа 25 суглинка на глубину 10 м отдельными . ойорами диаметром 3 м. Согласно данным пробного обжига грунта скорость фильтрации нагретых газов при начальном давлении от калорифера УСВ - 300 . 39 в жаростойком исполнении 0.02 м/с.

Природная влажность грунта 0,12, noc-..

Ah проходки. скважин она увеличивает-

cia в стенках до 0.36.

Скйржину 1 бурят с помощью буровой 35

:установки ЛБУ-50 на глубину 10 м.диаметром 0,2 м. Затем в ней монтируют поршень 2 с сальниками 3. который подключают к механизму подачи .вдавливающего агрегата на,базе тракта Д-494. О

Поршень 2 своей полостью 6 штока 7 через гибкое соединение 4 подключается к вакуум-насосу РКИ-4 и от него к уни-: версальному .воздухонагревателю УСВ-Зф9 в котором осуществляется нагревание газов до 600 С.

Скважину 1 вакуумируют в течение

4 ч. В результате этого влажность грунта снижается в стенках 8 до 0,05 и равномерно изменяется до своего начального значения 0.12 на расстоя-,50 нии 0.4 м стенки 8. В течение этого времени из скважины 1 откачивают

0,65 мз/воды. Затем наклонно к скважине 1 бурят 2 шпура диаметром 0,05 м с примыканием их к скважине 1 на глу бине 6 м. На эту же глубину 6 м регулируют рабочий ход поршня 2.

В шпуры 9 ввинчивают трубопроводы 10,. подачи нагретых газов, соединенные с калорифером 13 через .обратный клапан 11 и регулирующий вентиль 12.

После проверки всей системы на герметичность по внешнему контуру 14,обжигаемого массива грунта 15 монтируют т термопары типа ХШ-ХА, соединенные с электропотенциометрами ЗПП-9М2.

После этого включают вакуум-насос 5 и нагретые газы всасываются в скважину 1 при верхнем положении поршня. затем он опускается на глубину и = 6 м и задерживается там в течение Т = 1 с.

Скорость. опускания поршня 2 V =

12 м/с, а скорость подъема 6 м/с.

Продолжительность цикла Тп 2,5 с.

Температура 350 С достйгает внешней границы 14 обжигаемого массива грунта 15 через 32 ч.

П риме р 2. В тех жЕ условиях что в примере 1 осуществляют .термичес.

1 кое укрепление грунта с вакуумированием скважины 1 при одновременном на:гревании нагретых газов в нее с температурой около 100 С. На вакуум. рова йие затрачено 12 ч. Влажность грунта

s радиусе 0,4 м почти полностью устраняется. а еще иа 0,5 м - снижается.

В ходе вакуумирования откачивают 6,2 т воды. Продолжительность обжига грунта в диаметре 2 м до 350 С после вакуу+ мирования влаги сокращается с 32 до

Ы ч. Одновременно в аналогичных ус.ловиях производят укрепление грунта .известным способам.

Сравнительный анализ полученных ,результатов приведен в таблице.

1020512 .

Показатели

Базовый способ

70

54.

31

19

0.78

0.84

1.3

3270

3100

3800

0,19

О. 28

0.32

2.25

1,94

1,29

Объем укрепленного грунта по контуру 350оС м

Продолжительность обжига в том числег вакуумирование влаги нагревание грунта

Трудоемкость работ на 1 м3 обожженного грунта, чел дн

Расход тепловой энергии на 1 м обожженного грунта мДж

Производительность способа: по глубине обжигаемого массива грунта. м/ч л по объему обожженного массива грунта, м /ч

Предлагаемый способ

Вакуумирование Вакуумирование без нагревания с нагреванием

1020512

ВНИИПИ . Заказ 385б/26 .Тираж б 73 Подписное

Филиал ППП "Натент", r.Óæãîðîä, ул.Проектная,4