Способ термического укрепления грунта

 

СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТА, включающий бурение скважины, ее герметизацию, генерирование в скважине горячих газов посредством кольцеобразного термогенератора , нагнетание горячих газов в грунт с дополнительным импульсным повыпением их давления с помощью поршневого приспособления, отличающийся тем, что, с целью повывения эффективности укрепления грунтов второго типа просадочности, в процессе нагнетания горячих газов осуществляют послойное введение в скважину легкоплавких грунтовых смесей и их нагревание теплогенератором до размягчения , после импульсного повышения давления воздействуют на размягченную смесь поршневого приспособления.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (1!) А

4@i) Е 02 D 3/11

: (21) 3611975/29-33, (22) 27.04 ° 83

:. (46) 07.03.85. Бюл. Р 9 (72) А.П. Юрданов (71) Московский ордена Трудового

1Красного Знамени текстильный институт нм. А.Н. Косыгина (53) 624.139.9 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

В 538094, кл. И 02 D 3/11, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

9 850802в кл. Е 02 D 3/11ю 1979 ° (54)(57) СПОСОБ ТЕРИИЧЕСКОГО УКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТА, включающий бурение скважины, ее герметизацию, генери,рование в скважине горячих газов посредством кольцеобразього термогенератора, нагнетание горячих газов в грунт с дополнительньи импульсно повыиением их давления с помощью поршневого приспособления, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности укрепления грунтов второго типа просадочности, в процессе нагнетания горячих газов осуществляют послойное введение в скважину легко" плавких грунтовых смесей и их нагревание теплогенератором до размягчения, после импульсного повипения давления воздействуют на размягченную смесь поршневого приспособления.

1143803

Изобретение относится к строительству зданий и сооружений на просадочных грунтах, в частности к укреплению грунтов второго типа ггросадочности в виде отдельных опор 5 путем термического воздействия.

Известен способ термического укрепления грунта, включающий бурение скважины, ее герметизацию, сжигание в ней горючих смесей и нагнетание горячих газов в грунт (1j .

Недостаток указанного способа заключается в большой продолжительности термического укрепления иэ-за относительно невысокого избыточного давления при нагнетании в грунт горячих газов, что снижает его эффективность.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности является 20 способ термического укрепления грунта„ включандий бурение скважины, ее герметизацию, генерирование в скважине горючих газов посредством кольцеобразного теплогенератора, нагие- 25 тание горячих газон в грунт с допол" нительным импульсно повышением их давления с помощью поршневого приспособления (2).

Недостатком известного способа З0 является низкая эффективность при укреплении грунтов второго типа просадочности,ввиду развития сил нагружающего трения, снижающих несущую способность укрепленного масси- 35 ва грунта,так как способ рассчитан на образование массивов укрепленного грунта большого диаметра.

Цель изобретения - повышение зф- 40 фективности укрепления грунтов второго типа просадочности.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу термического укрепления грунта, включающему 45 бурение скважины,ее герметизацию, генерирование в скважине горячих газов посредством кольцеобразного термогенератора, нагнетание горячих газов в грунт с дополнительным им- 50 пульсным повышением их давления с помощью поршневого приспособления, в процессе нагнетания горячих газов осуществляют послойное введение в скважину легкоплавких грунтовых 55 смесей и их нагревание теплогенератором до размягчения, после импульсного повышения давления осуще ствляют воздействие на размягченную смесь поршневого приспособления.

На фиг.1 изображено размещение оборудования, общий вид, на фиг. 2— технологическая схема укрепления грунта в виде столбчатой опоры.

Технология способа заключается

Ф в следующем.

Вначале бурят скважину 1 и герметизируют ее затвором 2, на котором укреплены приборы контроля давления и температур (не показаны) и направляющий цилиндр 3,. фиксируемый в скважине 1 сальниками 4. С внешней стороны цилиндра 3 размещается кольцевой электрический термогенератор 5, а внутри — поршень 6.

Кольцевой термогенератор 5 соединен, жесткими трубчатыми держателями 7 с лебедкой 8. В трубчатых держателях 7 размещены кабели, соединенные с трансформатором 9. Поршень 6 через полый цилиндр 10 соединен через гибкий патрубок 11 с вентилем 12 подачи в скважину 1 воздуха и вентилем 13 подачи в скважину 1 легкоплавких грунтовых смесей 14.

Кольцевой термогенератор 5 включается одновременно с подачей в скважину 1 через вентиль 12 и гибкий патрубок 11 по полому цилиндру 10 воздуха, который нагревается до 800-1000 С. После этого поршень 6 сбрасывается вниз на дно скважины и создает импульсное давление, под действием которого горячие газы нагнетаются в укреп.ляемый массив грунта. Затем через вентиль 13 и гибкий патрубок 11 по полому цилиндру 10 в скважину 1 подается легкоплавкая грунтовая смесь 14 которая размягчается. рермогенератором 5, нагреваясь до ,1100-1200 С, а поршень 6 в это зремя поднят в верхнее положение.

° ° осле э ого термогенератор 5 подниается над поверхностью грунтовой смеси 14 а поршень 6 сбрасывается вниз и уплотняет своей массой смесь

14, которая образует плотную пяту массива 15, материал размягченной легкоплавкой грунтовой смеси при этом нагнетается за контур скважины 1, а вокруг него образуется эона грунта 16, обожженного при температурах, ниже температуры плавления укрепляемого массива грунта. Процесс повторяется пока рас1143803

3 четная температура, например 400600 С, не достигнет внешней грани, цы 17 укрепляемого массива грунта, что фиксируется термопарами с самопишущими приборами (не показаны). В предлагаемом способе энергия падения поршня используется как для создания импульсного давления горячих газов, так и для уплотнения размягченной массы грунтовых смесей, которая выходит за контуры стенок скважины и создает тем самым несущую пяту. 3а счет этого размеры ствола укрепляемого массива могут быть сокращены, например, с 60-80 до 20-30 см, а это приводит к уменьшению сил сдвига по внешней поверхности укрепленного . массива грунта, которые развиваются при замачивании грунта, особенно второго типа просадочности.

Кольцевая форма электрического термогенератора 5 и его размещение по окружности, равной 0,650,71 радиуса скважины 1, обосновываются тем, что при равномерном распределении заполнителя по дну скважины 1 масса подлежащего размягчению материала увеличивается от центра к стенкам скважины 1 пропорционапьно квадрату радиуса.

Поэтому дпя эффективного нагревания заполнителя необходимо разместить источник тепла, точнее количество выделяемого им тепла, в центре масс, т.е. масса заполнителя за контуром нагревателя и внутри него должна быть равной. Исходя из известных зависимостей, а также учитывая занимаемую термогенератором 5 собственную площадь, рациональное отношение радиусов термогенератора 5 и скважин 1 составляет0 65-0 71.

В качестве легкоплавких добавок в местные грунты могут быть использованы полевошпатные измельченные породы или другие материалы, например отходы химического производства,,в частности силикагель, снижающий температуру размягчения лесовых и глинистых грунтов на 140-230 С.

Пример. На участке работ производят термическое укрепление лессового грунта второго типа просадочности мощностью 10 м, подстилаемого выветрившейся скальной породой, путем образования отдельных опор диаметром 0,4 и 0,5 м с уширенными пятами из уплотненного размяг ченного местного грунта с добавкой

1б 10 мас.7 селикагеля.

Скважины 1 пробурены установкой

ЛБУ-50 и загерметизированы затворами 2. Кольцевой электрический термогенератор 5 выполнен из стали мар1$ ки ОХЗОЮ5А с длительной работой при температуре до 1600 С, напряжение поддерживают в пределах 24-36 В, в силу тока - 1880-2300 А, трансформаторы размещают непосредственно в

20 зоне .работ. На затворе 2 смонтированы пружинные манометры и комплекты передвижных термопар типа ОРРЗ, соединенные с самопишущими приборами ЭПП-9М2. К этим приборам подключе25 ны термопары ТХА, размещенные в ук-. репляемом массиве грунта по его внешнему контуру.

Термическое укрепление продолжается 21 и 18 ч. Вокруг стволов

Зб скважин 1 образованы укрепленные оболочки грунта толщиной 0,4-0,5 м, а в забоях стволов — уплотненные уширения соответственно 0,7 и 0,8 м.

За контур стенок скважин 1 расплавЗЗ ленные массивы грунтовых смесей распространяются на 0,05-0,06 м, в пяте — на 0,1-0,1 5 м.

Одновременно выполнена опора по известному способу, на укрепление

4 грунта которой быйо затрачено 60 ч.

Данные опытов приведены в таблице.

Таким образом, предлагаемый

4 способ позволяет увеличить несущую способность укрепленных массивов грунта .в просадочных грунтах второго . типа в 2,83-3,56 раз и эффективность использования объема укрепленного

50,грунта в 13-15,5 раз, что снижает затраты на 1 тс несущей способности в 1,5-1,54 раза .

1143803

Предлагаемый способ

Показатели

Опора 1

Опора 2

60

2f фиметр скважин, м

0,2

1,0

0,5 вокруг ствола

0,8

0,7 вокруг пяты

7,85

2,15

1,43

65

2,93

38,14

45,45 иа

ИИИИПИ Заказ 864/25 Òàðàà 649 По ал @ 1 атеит э гузп оР Ю Ул.Проектная, 4 продолжительность работ, ч фзаметр укрепленного массима грунта, м:

Объем укрепленного массива,м

Несущая способность при полном замачивании грунта (степень влажности больше 0,8),тс

Несущая способность на 1 м укрепленного грунта, тс/м

Известный способ