Способ термического укрепления грунта

 

СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УКРЕП (ЛЕНИЯ ГРУНТА, включагадай бурение скважины и гапуров, размещение в последних электродов, подключение :электродов к источнику электрической энергии, нагревание грунта до спекания и отвод из него водяных паров, отличающийся тем, что, с целью сокращения продолжительности процесса спекания грунта и расхода тепловой энергии, после бурения шпуров производят образование между вертикальных прорезей , после размещения электродов ведут заполнение прорезей грунтом с легкоплавкими добавками, перед нагревом грунта осуществляют введе ,ние в него нагретого до 100-200 С воздуха, а в процессе нагрева грунта производят периодическое вертикальное перемещение электродов, причем прорези образуют на глубину, О) равную глубине ипуров.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

COUNlm

РЕСПУБЛИН,SU.„11

4(51 F 025 3 1 н дачоеснавм саидВТВЪствм (21) 3619423/29-33 (23) 24.06,83 (46) 15.02.85. Бюл. М 6 (72) А,й.йрданов, Н.А.Осыченко, А.К.Сычев, В.С.Чекин и В.П.Кочегаров .(71) Московский ордена Трудового . Красного. Знамени екстильный институт им. А.Н.Косыгина (53) 624. 138. 9 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 92567, кл. Е 02 Э 3/12, 1950.

2. Авторское свидетельство СССР

В 927898, кл. Е 02 Р 3/11, 1980.

:(54){57) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УКРЕП-!

ЛЕНИЯ ГРУНТА, включающий бурение скввкины и ннуров, размецение в последних электродов, подключение

: электродов к источнику электрической энергии, нагревание грунта до спекания и отвод из него водяных паров, о т л и ч а ю ц и и с я тем, что, с целью сокращения продолжительности процесса спекания грунта и расхода тепловой энергии, после бурения апуров производят образование между ними вертикальных прорезей, после размецения. электродов ведут заполнение прорезей грунтом с легкоплавкими добавками, перед нагревом грунта осуществляют введе,ние в него нагретого до 100-200 С воздуха, а в процессе нагрева грунта производят периодическое вертикальное перемещение электродов, при- ф чем прорези образуют на глубину, равную глубине ннуров.

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

AO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OfHPbffÈÉ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

1139799

Ф

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

Известен способ термического укрепления грунта, включающий бурение скважины, размещение в ней электродов, подключение последних к источнику электроэнергии и нагрев грунта до спекания с образованием водяных паров 1 ).

Недостаток данного способа заключается в неэффективном размещении электродов, повышающем длительность процесса укрепления грунта, а удаление паров воды осуществляется без дополнительного ускорения их удаления, что приводит к снижению проиэводительчости.

Наиболее близким к предлагаемому является способ термического укрепления грунта, включающий бурение скважины и шпуров, размещение в последних электродов, подключение электродов к источнику электрической энергии, нагревание грунта до спекания и отвод из него водяных паров $2).

Недостатками указанного способа являются относительно высокий удельный расход тепловой энергии, дости30 .гающий 3800-4000 ИЛж/м, укрепленного до .спекания грунта, а также длительность процесса спекания грунта,; протекающего в течение 10 — 16 ч, все это снижает эффективность применения способа в производственных усло- виях.

Цель изобретения — сокращение продолжительности процесса счекания грунта и расхода тепловой энергии.

Указанная цель достигается тем, что согласно способу термического укрепления грунта, включающему бурение скважины и шпуров,. размещение в последних электродов, подключение электродов к источнику. электрической энергии, нагревание грунта до спекания и отвод из него водяных паров, после бурения шпуров производят образование между ними вертикальных прорезей, после размещения электродов ведут заполнение прорезей грунтом с легкоплавкими добавками, перед нагревом грунта осуществляют введение в него нагретого до 100200 С воздуха, а в процессе нагрева грунта производят периодическое вертикальное перемещение электродов, 2 причем прорези образуют на глубину, равную глубине шнуров.

На чертеже схематически и"-ооражен разрез скважины и укрепляемого грунта, размещение основного оборудования и контрольно-измерительной аппаратуры.

Технология способа состоит в слеСВН, 1 ЛА}} У где С высота зоны спекания грунта за один период, м; ширина зоны спекания грунта, м; расстояние между шнурами, м, высота пр лрезей, м; опытный коэффициент спека-. ния грунта, м /ч. С

}}и

А дующем.

Вначале бурят скважину 1 и шпуры

2, которые соединяют на всю их высоту сквозными прорезями 3. Затем в шпурах 2 и прорезях 3 размещают электроды 4, после чего прорези 3 заполняют грунтовыми смесями 5 с включением легкоплавких добавок, например полевых шпатов или силикагеля. Электроды 4 монтируют на труб" чатых держателях 6, через которые пропущены соединительные провода 7 для подключения электродов 4 к источнику электрической энергии 8. В трубчатых держателях 6 выше электрода на 0,2-0,3 м выполнены отверстия

9, направленные по оси электродов которые предназначены для нагнетания в грунт 10 и грунтовые смеси

5 нагретого воздуха.

После этого шпуры 2 герметизиру1 ют затворами 11, а трубчатые держатели 6 подключают к компрессору 12.

Затем включают источник электрической энергии 8 и одновременно собирают, конденсируют и отводят конденсат испаряющейся из укрепляемого грунта воды с помощью перфорированных трубчатых сборников 13 с насосными агрегатами 14, которыми оборудуются скважины 1, Процесс спекания грунтовой смеси

5 продолжают в течение периода времени .}, определяемого из соотношения (1>, а до этого через отверстия 9. трубчатых держателей 6 обрабатываемый грунт нагревают воздухом до 100-200 С, т.е ° до полного удао ления свободной и физически связанной воды

139799 4

Предлагаемый способ дает наибольший эффект при изготовлении относительно тонких, порядка О, 1-0,3 м, стенок из расплавленного грунта,,которые отличаются высокой степенью защиты от проникания воды и газов

:и могут быть использованы в качест1 ве противоЬильтрационных завес. При ,этом такие стенки обладают также высокой кислото- и щелочестойкостью, что необходимо в грунтовых средах с минерализованными грунтовыми водами.

Сжатый воздух, подаваемый вдоль электродов 4, вместе с нагреванием грунтовых смесей позволяет отжимать от электродов 4 влагу, которая поступает из окружающего грунта. Особенно это эЬЬективно при укреплении водонасыщенного грунта.

Предварительное нагревание грунта и грунтовых смесей воздухом до

100-200 С применительно к продолжи-.

3 1

Затем электроды 4 перемещают вверх и процесс периодически,повторяют до полного спекания грунтовых смесей 5 на всю высоту прорезей 3.

При этом после полного удаления водяных паров скважины 1 заполняют грунтом, а перЬорированные трубчатые сборники 13 демонтируют.

Контроль за процессом спекания грунтовых смесей 5 и окружающего прорези 3 грунта ненарушенной структуры осуществляют системой термопар

15, соединенных с приборами 16.

Согласно способу, термическому укреплению подвергается весь объем грунта, находящийся межу(у основной скважиной и размещенными вокруг нее шпурами, причем он нагревается до температуры 600-2000 С. В данном способе температура спекания грунтовых смесей за счет легкоплавких добавок может быть снижена до

1000-1100 С, объем укрепляемого грунта сокращается, так как спекание осуществляется только вокруг электродов 4, а расход тепла, кроме этото, уменьшается sa счет предварительного подогревания грунтовых смесей и окружающего электроды 4 грунта воздухом. При этом воздух подогревается теплом.от электродов 4 и одновременно охлаждает трубчатые держатели 6 и размещенные в ннх соединительные провода 7 и контакты электродов 4. тельйости спекания н расходу тепл Г. обеспечивает выход из спекаемой массы грунта паров воды, что .исключает образование:каверн,. снижающих противофильтрационные и прочностные характеристики изготавливаемых в грунте тонких конструкций, при этом при нагреве грунта киже 100 С вода не испаряется, а выше 200 С увеличиваются тепловые потери массопереносом с нагретым воздухом в атмосЬеру.

Таким образом, интервал 100-200 С обеспечивает полное удаление химически несвязанной воды, исключает образование каверн, сокращает непроизводительные потери тепла с отходящими в атмосферу нагретыми газами.

Пример. На участке осуществлялось термическое укрепление грунта на глубину 6 м. Скважины 1 и шпуры 2 выполнены установкой ЛБУ-50 диаметром 0,3 и 0,2 м соответственно, Шпуры 2 были соединены сквозными прорезями шириной 0,2 м, выполненными многоковшевой приставкой к крану.

Электроды 4 из жаростойкой стали

ОХЗОВ5А были смонтированы на трубчатых держателях 6 в крайнем нижнем положении на дне прорезей 3, проре" зи заполнялись местным грунтом с до- бавкой 5-10Х отходов химической про»., мышленности — силикагеля (по массе)..

Напряжение и сила тока в электродах поддерживались соответственно 36 В

35 и 1800-2000. А. Электроды 4 подключались через печные трансформаторы.

Сжатый воздух подавался от компрессоров ЗИФ-55 под давлением 0,05—

0,1 ИПа и нагнетался из отверстий

9 в спекаемые грунтовые смеси 5. Выделяющаяся из основных скважин 1 вода и ее пары отводились перфорированными трубчатыми сборниками 13 с помощью насосов 14 типа РИК-4.

Грунт перед спеканием нагревали

15 воздухом при 100 и 200 С.

О

Всего было укреплено 3 участка с расстоянием между шпурами 2-2 м.

Скорость спекания грунта зависела

50 от параметра тока и изменялась в пределах 0,028-0,06 м /ч. Перемеще-. ние электродов 4 осуществлялось подъемом трубчатых держателей 6 с помощью траверс.

Одновременно были выполнены в ана5 логичных условиях работы по спеканию грунта предлагаемым способом.

Сравнительные данные приведены в таблице.

, 1139799

Известный способ

Показатели

Продолжительность спекания грунта, ч

2,1

3,3 Расход тепла, ИДж/м

3230

3160

3100. 3900. Скорость спекания грунта, м /ч

0,06

0,028

0,06

0,038

Ширина зоны спекания грунта, м

0;2

0,2

0,2

0,2

Заказ 240/22 Ти аж 649 Во сное

Филваа ШВ тенг ° t,Ужгород, ул.Проектная, 4

Расстояние между электродами (цент рами трубчатых держателей, м

Таким образом, предлагаемый способ позволяет уменьшить продолжи :тельность спекания грунта в 3,62 —

Предлагаемый способ по участкам

?,88 раза и сократить при этом расход тепла на 17,2-20,5%, чем повышается э4@ективность процесса.