Способ термического укрепления массива грунта

 

СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УПРЕПЛЕНИЯ МАССИВА ГРУНТА, включающий образование скважины и равномерно расположенных вокруг нее шпуров, размещение в шпурах электродов, подключение их к источнику электроэнергии, нагрев грунта, сбор, конденсирование и отвод водяных паров, о т л и ч аю щ и.й с я тем, что, с целью повышения производительности и снижения энергозатрат, в процессе.нагрева грунта осуществляют воздействие на него радиально направленных колебаний , возбуждаемых в нижней части скважины, а образование шпуров ведут в количестве, определяемом из зависимости где D - диаметр укрепляемого массива грунта вокруг скважи ,ны, м; Л -.скорость размягчения грунта , м /ч; Т - продолжительность размягчения грунта, ч; Нщ - глубина шпура, м.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (51)4 Е 02 D 3/11 где (21) 3767622/29-33 (22) 20.07.84 (46) 30.10.85. Бюл. В 40 (71) Московский ордена Трудового

Красного Знамени текстильный институт им.А.Н.Косыгина (72) А.П.!Орданов и N.A.Þðäàíîâ (53) 624.138.9(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 92567, кл. Е 01 D 3/12, 1950.

Авторское свидетельство СССР

N - 927898, кл. F. 02 D 3/11, 1980. (54)(57) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УПРЕПЛЕНИЯ МАССИВА ГРУНТА, включающий образование скважины и равномерно расположенных вокруг нее шпуров, размещение в шпурах электродов, подключение их к источнику электроэнергии, нагрев грунта, сбор, конденсирование и отвод водяных паров, о т л и ч аю шийся тем, что, с целью повыÄÄSUÄÄ 1188242 Д шения производительности и снижения энергозатрат, в процессе. нагрева грунта осуществляют воздействие на него радиально направленных колебаний, возбуждаемых в нижней части скважины, а образование шпуров ведут в количестве, определяемом из зависимости

2 †. диаметр укрепляемого массива грунта вокруг скважи,ны, м;

А — скорость размягчения грунта, мэ /qь — продолжительность размягчения грунта, ч;

1 — глубина шпура, м.

1188242

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

Цель изобретения — повышение производительности и снижение энерго- 5 затрат.

На чертеже изображены разрез укрепляемого массива грунта и схема применяемого оборудования и средств технического контроля. t0

Способ осуществляют следующим образом.

На участке работ бурят скважину 1 и равномерно расположенные вокруг нее шпуры 2 на расстоянии Н от внеш- 11 ней границы 3 укрепляемого массива грунта 4, определяемом из соотношения (1) 20 (1) 7ТН где А — скорость размягчения

„з )ч. продолжительность размяг25 чения грунта, ч;

Нщ — глубина шпура, м.

Шпуры 2 бурят глубже, чем скважину 1. Затем в шпуры 2 вдавливают электроды 5, а скважину 1 оборудуют перфорированным трубчатым сборником

6 водяных паров с конденсатором 7, подключенным к насосу 8. После этого электроды подключают к источнику электрической энергии 9 и нагревают укрепляемый массив грунта 4. 35

В процессе нагревания грунта 4 испаряющуюся из массива влагу через трубчатый сборник 6 с конденсатором

7 отсасывают насосом 8. После прекращения выделения паров влаги флак- 40 цевое соединение 10 разъединяют и монтируют в трубчатом сборнике 6 погруженные вибраторы 11.

Нагревание укрепляемого массива грунта 4 вокруг электродов 5 осущест.45 вляют пока расплав грунта 12 не достигнет внешней границы 3, что проверяется ло показаниям системы термопар 13 с самопишущими приборами 14. После этого демонтируют элект-50 роды 5 и вибраторы 11, извлекают из скважины 1 перфорированный трубчатый сборник 6, а ствол скважины 1 заполняется грунтом или тощим бетоном 15. Для компенсации осадки грун- 5 та 4 при его размягчении и уплотнении вибрацией образуют грунтовый запас 16.

В процессе вибрирования укрепляемого массива грунта 4 под собственной массой и вибронагрузкой размягченный грунт 12 выходит за внешний контур 3 и образует уширение 17.

В результате такой технологии выполнения способа по внешнему контуру укрепляемого массива грунта образуется высокопрочная оболочка из расплавленного грунта, внутреннее заполнение которой, состоящее из нагретого до различной температуры виброуплотненного грунта, работает в условиях всестороннего сжатия в обойме, подобно обойме Консидера, увеличивающей несущую способность укрепленного массива грунта. Образование в нижней части скважины 1 уширения 17 также повышает сопротивление грунта на сжимающие и сдвигающие нагрузки.

Здесь принята следующая терми— нология: спекание - это плавление только наиболее легкоплавких составляющих грунта, связывающих его массу; полное спекание — полное заполнение пор грунта расплавом, но когда вся масса еще удерживается в первоначальной форме; размягчение — это состояние нагретого грунта, когда он не выдерживает собственной массы и растекается. Предлагаемое размягчение грунта по внешнему контуру обеспечивает создание жидкой оболочки и изоляцию укрепляемого массива грунта от внешней грунтовой среды, точнее от действия на него сил внешнего трения и сцепления, массив уплотняется под собственной массой и вибрацией.

Размещение вибраторов в забое скважины дает возможность более полно использовать собственную массу изолированного объема укрепляемого грунта и создавать уширенную пяту.

Расположение шпуров на расстоянии, определяемом из соотношения (1), обеспечивает более равномерное размещение шпуров. Для образования обоймы вокруг укрепляемого массива грунта необходимо обеспечить слияние смежных термогрунтовьтх цилиндров из расплавленного грунта при следующих условиях. Плина окружности, по которой размещаются центры шпуров 2, равна Т(Р-2H), где D — диаметр укрепляемого рассива грунта, Следовательно, для слияния термо1188242 (2) 5

Показатели

Известный способ

Предлагаемый способ

Массив Массив 2

46,0

44,5

125,6

71,2

72,8

2800

3680

3930

351,68

262,02

286,1 грунтовых цилиндров количество шпуров должно выражаться зависимостью

При этом К должно быть целым и четным числом, так как электроды в 10 шпурах 2 работают спаренно.

Пример 1. Осуществлялось укрепление просадочного грунта на глубину 10 м известным и предлагаемым способами. По предварительным 15 опытам установленно, что скорость термического укрепления грунта по контуру с температурой, равной

600 С, известным способом составила

Ад = 1,25 м /ч, а в предлагаемом

А = 0,18 м /ч. Диаметр укрепляемого массива 4 м.

Продолжительность термического укрепления массива грунта известным, способом "o= HeD /4АО=3,14-10 " 25

«4 /4 1,25=100 ч.

Величина Н была принята равной

0,5 м, при этом глубина шпуров Нд составила 9 м. Необходимое время натермическое укрепление такого массива грунта W H Н /А = 3,14.9 .0,5 /0,8=

= 39,2 ч.

Количество шнуров согласно зави симости (2) К = 3,14(4/2 0,5-1)

= 9,42. Было принято ближайшее четное целое число 10.

Продолжительность процесса, ч

Объем укрепленного грунта, м по контуру 600 С размягченного грунта

Затраты тапла на 1 м, МЛж

Общие затраты тепла, 10

Пример 2. На строительной площадке производится термическое укрепление массивов грунта по условиям примера t. Скважины были пробурены на глубину 8 м, шнуры в количестве 10 шт на глубину 9 м установкой ЛБУ-50, использовались электроды ТГ-80 диаметром 0,08 м, подключенные через трансформаторы

ТПО-250/40/ПКУ4. Напряжение и сила тока поддерживалась в пределах 2436В и 2000 -2500A. В процессе нагревания грунта пары влаги отсасывались шестеренчатым насосом в конденсатор через трубчатый перфорированный отвод. После осушения укрепляемого массива грунта на дно скважин были погружены выбраторы, которые включались пока температура размягчения грунта 1400 С не достигла внешнего контура. На это потребовалось 46 ч (по расчету 39,2 ч), на втором массиве 44,5 ч.

Одновременно аналогичные работы были выполнены известным способом, при этом на обжиг потребовалось

96 ч (по расчету 100 ч). Сравнительчый анализ приведен в таблице.

Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает повышение производительности процесса в 2,08-2,15 раза с одновременным сокращением затраты тепловой энергии в 1 231,34 раза.

1188242

Заказ 6708/26

Тираж 648

Подписнс е

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретенич и открытий

113П35, Москва, >К-35, Раушская най., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4

Составитель А. Прямков

Редактор M. Недолуженко Техред M.Кузьма Корректор Е. Сирохман