Способ электроосмотического упрочнения грунта

 

СПОСОБ ЭЛЕКТРООСМОТИЧЕСКОГО УПРОЧНЕНИЯ ГРУНТА, включающий погруж ение в грунт электродов, подачу на них напряження постоянного тока, отвод воды от катодного электрода и введение в грунт через анодный электрод воды одновременно с подачей на электроды напряжения, о т. л и ч а ющ и и с я тем, что, с целью повышения производительности и физико-механических показателей грунта, воду вводят в виде острого пара под давлением 0,4-0,5 МПа, причем введение пара осуществляют:до момента достижения наибольшей величины показателя i рН в отводимой от катодного электрода воде. (Л

СОО3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУбЛИК (19) (И) +(51) Е 02 D 3 11

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3638731/29-33 (22) 26 ° 05 ° 83 (46) 30.01,85. Бюл. У 4 (72) Ю.В.Пономаренко, А.Г.Юдин, В.П.Луговой, К.А.Исмаилов и Г.Б.Шабер (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт по осушению месторождений полезных ископаемых, специальным горным работам, рудничной геологии и маркшейдерскому делу (53) 624.138.4(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 631592, кл. Е 02 D 3/11, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 937608, кл. Е 02 D 3/10, 1980. (54) (57) СПОСОБ ЭЛЕКТРООСИОТИЧЕСКОГО

УПРОЧНЕНИЯ ГРУНТА, включающий погружение в грунт электродов, подачу на них напряжения постоянного тока, отвод воды от катодного электрода и введение в грунт через анодный электрод воды одновременно с подачей на электроды напряжения, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения производительности и физико-механических показателей грунта, воду вводят в виде острого пара под давлением 0,4-0,5 11Па, причем введение пара осуществляют,до момента достижения наибольшей величины показателя рН в отводимой от катодного электрода воде.

1137155

Изобретение относится к строительству зданий и сооружений на слабых грунтах, в частности к упрочнению грунтов электроосмотическим воздействием. / 5

Известен способ электроосмотического упрочнения грунта, включающий погружение в грунт электродов, подачу на них переменного асимметричного тока, отвод воды от катодного инъектора (1).

Недостатком этого способа является то, что при наложении асимметричного электрического тока на электроды из-за преимущественно однонаправленного .градиента потенциалов между анодом и катодом грунт обеэвоживается в зоне анода и происходит затухание процесса. Кроме того, в межэлектродном пространстве формируются неоднородные зоны.с различными физико-механическими свойствами.

Наиболее близким к предлагаемому является способ. электроосмотического упрочнения грунта, включающий погру жение в грунт электродов, подачу на них напряжения постоянного тока, отвод воды от катодного электрода и введение в грунт. через.анодный электрод воды одновременно с подачей 30 на электроды напряжения (21.

Однако известный способ можно использовать только при обработке массивов большой мощности, где капиллярное смачивание может осуществляться водой из нижележащих участков водосодержащей породы. При обработке массивов небольшой мощности и отсутствйи в,нижележащем слое водосодержащей породы этот способ. применить,р нельзя. Кроме того,, указанный способ не обеспечивает равномерного закрепления и уплотнения грунта между электродами и длителен по времени.

Цель изобретения - повышение производительности и физико-механических показателей грунта.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу электроосмотического упрочнения грунта, включающему погружение в грунт электродов, подачу на ннх напряжения .постоянного тока, отвод воды от катодного электрода и введение в грунт через анодный электрод воды одновременно с подачей на электроды напряжения, воду вводят в виде острого пара под давлением

0,4-0,5 ИПа, причем введение пара осу ществляют до момента достижения наибольшей величины показателя рН в отводимой от катоднога электрода воде.

На фиг.1 изображен участок обрабатываемого массива грунта с заглубленными электродами; на фиг.2 — то . же, процесс- его электроосмотического уплотнения; на фиг.3 » то же, после завершения электроосмотического уплотнения.

Способ осуществляют следующим образом.

На обрабатываемом участке 1 массива грунта на необходимую глубину, которая подлежит обработке,. устанавливают электроды анодный 2 и катодный

3. Электроды 2 и 3 представляют из себя металлические трубы, имеющие перфорацию в зоне обработки грунта, После заглубления электроды 2 и 3 подключают к источнику тока (не показан ) и одновременно осуществляют.насыщение анодной зоны 4 массива-грунта через электрод 2 острым водяным паром от парогенератора (не показан ).

При этом через анодный электрод 2 подают водяной пар под давлением; а из катодного- электрода 3 осуществляют отбор воды. Оптимальные значения давлений пара - 0,4-0,5 ИПа, снижение давления ниже 0,4 ИПа приводит к недостаточному увлажнению анодной зоны 4 и способствует- быстрому затуха нию электроосмоса.: Повышение. давления выше.0,5 ИПа приводит к быстрому обессоливанию анодной.зоны и также к затуханию электроосмоса Количество расходуемого при этом пара в каж, дом конкретном .случае определяется физико-механическими свойствами грун,та: активной пористостью, проницаемостью и адсорбционной способностью.

Под влиянием электрического тока молекулы воды отжимаются от анодного электрода 2 в сторону катодного электрода 3 (стрелки на фиг.2). При насыщении аиодной зоны 4 водяным паром происходит его конденсация и превращение в горячую. дистиллированную . воду, которая хорошо растворяет природные соли, содержащиеся.в .уплотняемом грунте и нерастворимые в хо» лодной воде. Эта вода из анодной зоны

4 поступает s катодную зону 5, откуда через катодный электрод 3 ее отбирают. Таким образом, дистиллированная вода обогащается солями и служит проводником электрического тока второго

1137155

Т аблица1

Да па

0,2

2,44

17,4

2,56

0,3

16,5

2,80

0,4

l6 0

15,9

0,5

2,81

0,6

2,73

16,1

16,6

0,7

2,72

Т а б л и ц а 2

Показатели

Сопротивление сдвигу, ИПа по способу предлагаемому, 0,50 1,20 2,10 2,80

2,92 2,94 2,95

2,24 2,80 2,84

9,2 7,8 2,24

0,48 1,00 1,70 2,10

7,4 7,8 8,5 9,4 известному

Величина рН рода, способствуя длительному процес, су электроосмоса, приводящему к равнопрочному уплотнению массива грунта в пространстве между электродами 2 и 3. 5

При совместном воздействии электl рического тока и острого пара практически во всем объеме эоны. обработки происходит осушение массива до максимальной молекулярной влагоемкости, .10 достижение которой без насыщения анодной зоны паром невозможно. Одновременно происходит перераспределение солей, растворенных в природной воде и содержащихся в грунте. В результате tg . этого перераспределения изменяется реакция среды в зонах, примыкающих к анодному 2 .и катодному 3 электродам таким образом, что в зоне 4 величина показателя рН уменьшается, а в-зоне 20

5 увеличивается.

Изменение .реакции оказывает.существенное влияние на увеличение прочности грунта, поскольку способствует образованию новых веществ окислов и 2э гидроокислов железа, кальция, алюминия и других.. При достижении наиболь,-. шего значения рН воды, отбираемой из катодной зоны 5,-подачу пара в анодную зону 4 прекращают, а процесс электроосмоса продолжают до его полного .затухания, т ° е. до стадии максимального возможного уплотнения грунта на обрабатываемом участке.

Пример. На участке работ осуществляют упрочнение суглинистого грунта мощностью до 20 м с естественной влажностью 24Х, сопротивлением. сдвигу 0,4 Щ1а и углом внутреннего трения 4 . В качестве айодного о электрода используют трубу . 4 108 мм, перфорированную в зоне обработки

Согласно приведенным в табл,2 показателям следует,.что в процессе грунта, 8 в качестве,катодного электрода — трубу Ф 146 мм, также перфорированная в нижней части .. Pa сстояние между электродами 3 м, а их saглубление 10 м. Напряжение источника питания 6 В при силе тока 0,3 А. Для образования пара используют парогене-,. ратор, который подает пар под давлением 0,4 и 0,5 ИПа, а также при величине давления вьппе и ниже этого диапазона, Работы проводят одновременно. по предлагаемому и известному способам.

Результаты изменения величин физико-механических показателей грунта при различном-давлении острого пара приведены в табл.1.

Согласно табл,! лучшие.показатели физико-механических свойств грунта достигают я при давлении пара 0,40,5 ИПа.

Характер изменения физико-механических свойств грунта по времени и показателя рН в катодной зоне приве дены в табл.2. электроосмотической,обработки грунта уже через 4 сут было достигнуто мак1137155

Внииа

° ° ° >Ь ° с

° . еФ. °,у, е ° °

° °

° ° « °

Ф

° у °

Э

° ° с °

,еЪ

Э ° °

° ° а

° °

° °

° ° ° ю ° ° у Ф э е °

В °

Ф ее

° е1 .1 е,,п„

Ъ, ° ° ° .4 Q .е

; о с

3, у м

Ъ

% е

Составитель А.Прямков

Техред О.Неце Корректор В. Синицкая

Редактор Л.Авраменко.Заказ 10478/21 Тираж 649 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 симальное значение показателя рН в воде, отбираемои из катодной зоны.

На основании этого дальнейшая подача острого пара в грунт была прекращена.. 5

Как видно иэ табл.2, грунт, обработанный по предлагаемому способу, имеет 907. объема, расположенного межJ. ду анодным и катодным электродами, по известному - лишь 407.

Практическое применение предлагаемого способа позволит более быстро и .4.. равномерно упрочиять грунт с одновременным повышением его физикомеханических показателей и в значительно большем объеме, чем по известному способу,