Способ термического укрепления грунта

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (Il) (59 4

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (2I) 3754799/29-33 (22) 22.06.84 (46) 15.02.86. Бюл. В 6 (71) Московский ордена Трудового

Красного Знамени текстильный институт им. А.Н.Косыгина (72) А.П.Юрданов, В.Д.Кандыбин, Е.А.Манаков и В.А.Юрданов (53) 624.138.9(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1048053, кл. Е 02 D 3/11, 1981.

Авторское свидетельство СССР

У 1048056, кл. Е 02 D 3/11, 1982. (54)(57) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТА, включающий образование основной и равномерно расположенных вокруг нее шести вспомогательных скважин, их герметизацию, сжигание в основной скважине горючих смесей и нагнетание в грунт горячих газов, одновременное с последним вакуумирование вспомогательных скважин с удалением свободной и физически связанной воды и дополнительное нагнетание горячих газов в грунт через вспомогательные скважины, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью снижения энергозатрат при устранении просадоч- нык свойств грунта, сжигание горючих смесей ведут при температуре их воспламенения, а нагнетание в грунт горячих газов через основную скважину осуществляют до степени нагрева сте- Щ нок вспомогательных скважин, равной

60-80 С.

1211392

Изобретение относится к укреплению слабых грунтов в строительстве, в частности термическим воздействиям.

Цель изобретения — снижение энергозатрат при устранении просадочных свойств грунта.

На,чертеже изображены разрез укрепляемого массива грунта и схема размещения основного оборудования и средств контроля.

:Технология выполнения способа

1О

50 состоит в следующем.

Вначале образун>т основную скважину 1 и равномерно вокруг нее шесть вспомогательных скважин 2, герметизируют скважины 1 и 2 затворами 3 с смонтированными на них горелками 4.

Затем горелку 4 основной скважины 1 подключают к источнику горючих смесей, а горелку 4 вспомогательной

20 скважины 2 — к вакуум-насосу 5 и вакуумируют вспомогательные скважины

2 с одновременным сжиганием горючих смесей в основной скважине 1 и нагнетанием в грунт нагретых газов, пока стенки Ь вспомогательных скважин

2 не нагреются до 60-80 С. После этого основную скважину 1 отключают от источника горючих смесей, а вакуумирование вспомогательных скважин 2 30 продолжают до полного осушения укрепляемого массива грунта 7 от свободной и физически связанной влаги.

Затем отключают вакуум-насос 5 .вспомогательных скважин 2 и подсоединяют их горелки 4 к источнику горючих смесей, сжигают их и осуществляют дополнительное нагнетание горючих газов в укрепляемый массив грунта 7, пока на его внешней границе

8 температура грунта достигнет расчетной для устранения его проеадочных свойств, равной 350-400 С.

Контроль температур стенок вспомогательных скважин 2 и грунта 7 на внешней границе 8 осуществляют системой термопар 9, соединенных с самопишущими приборами 10.

Расстояние между центрами основной 1 и вспомогательных скважин 2 устанавливается на основании зависимости г = 㠄— (г„- r„) (— ), (1) lк где r< — радиус теплового влияния основной скважины, м;

55 ㄠ— радиус распространения фронта полного испарения физически связанной воды, .м;

Т вЂ” температура, соответствующая максимальной скорости миграции свободной и физически связанной влаги, С;

Т„ — температура полного испарения физически связанной воды, С;

К вЂ” опытный показатель термограммы.

Генерация тепловой энергии может производиться и путем преоЬразования в тепловую электрической энергии с помощью электродов, погружаемых в основную 1 и вспомогательные 2 скважины.

Предлагаемый способ по сравнению с известными обеспечивает достижение поставленной цели с меньшими затратами тепловой энергии и продолжительности процесса путем сжигания горючих смесей при температуре их воспламенения, которая для жидкого топлива составляет 500-600 С, а для газообразного 600-700 С за счет исключения дополнительной операции по нагнетанию через основную скважину

1 сжатого воздуха, а также вследствие осушения грунта вакуумированием вспомогательных скважин 2 до температуры нагрева их стенок, равной

60-80 С, при которой, согласно табл.

1, достигается наибольшая скорость осушения грунта.

Пример. На строительной площадке производилось термическое укрепление массива лессового просадочного грунта мощностью 10 м с влажностью и массой соответственно 0,2 и 1ь00 кгс/м . Применялось жидкое топливо с температурой воспламенения

600 С ° По опытам температура, при которой устраняются просадочные свой- . ства грунта, составила 400 .С.

Основная 1 и вокруг нее равномерно расположенные шесть вспомогательных 2 скважин были пробурены установкой УГБ-50 диаметром 0,2 м на глубину 9 м, загерметизированы затворами 3 с горелками 4, вакуумирование вспомогательных скважин производили вакуум-насосом PNK-4 с одновременным сжиганием в основной скважине 1 горючих смесей и нагнетанием в грунт горячих газов под давлением 0,070,1 МПа от компрессора ПКС-6М. Теплотворная способность топлива равна

42 Щ ж/кг.

Через 36 ч стенки вспомогательных скважин нагрелись до 60 и 80 С, 12

Таблица 1

Скорость осушения грунтового массива, мз /ч, при температуре стенок вакуумируемых скважин, С

Грунт

90 и более

40 50 60 80

Суглинок лессовидный макропористый

0,050,06

0,060,07

О, 080,11

0,21- 0,46- 0,100,34 0,74 0,04

Суглинок покровный, просадочный.0,03- 0,04- .0,06- . О, 12- 0,33- 0,070,05 0,05 0,07 0,20 0,52 0,06

Т а б л и ц а

Показатели

2100 1980 2420

3200

52.

54

36

36

62 что было зафиксировано системой термопар 9 с самопишущими приборами .10 класса точности 0,5 типа ЭПП-9М.

После этого основная скважина 1 была отключена от источника горючих смесей, а во вспомогательных скважинах. 2 начато отсасывание влаги. Вакуумирование продолжалось 5,5 и 6 ч, до полного удаления химически не связанной воды, что контролировалось отбором проб грунта с помощью нейтронного индикатора влажнбсти НИВ-2.

После этого через вспомогательные скважины 2 осуществлялось дополнительное нагнетание в грунт горячих газов с сжиганием в скважинах 2 горючих смесей, пока расчетная температура 400 С не достигла внешнего контура 8 укрепляемого массива грунта 7, на что потребовалось 11 и 12 ч. г

Вспомогательные скважины 2 были образованы от центра основной 1 на

Расход тепла на 1м укрепленного грунта, МДж/м

Общая продолжительность процесса обжига, ч в том числе: обжиг с вакуумированием

11392 4

Ф расстоянии большем трети диаметра укрепляемого массива грунта 7, которое согласно зависимости (1) было равно 1,15 м.

Всего было укреплено три массива и один по известному способу, в котором общая затрата тепла составила

3200 МДж/м укрепленного массива грунта, а продолжительность 82 ч.

Экономические и технические характеристики работы по предлагаемому способу и сравнение его с известным способом для укрепляемого массива ди15 аметром 3 м приведены в табл. 2.

Таким образом, применение предлагаемого способа дает возможность сократить расход тепловой энергии на

32-611, затраты сжатого воздуха в

20 1,8-2,1 раз при одновременном сокращении продолжительности процесса в

1,46-1,58 раз.

Известный Предлагаемый способ способ

Массив

1 2 3

1211392

Продолжение табл.2

Предлагаемый способ

Известный способ

Показатели

Массив

2 дополнительное нагнетание горячих газов через вспомогательные скважины, 12

20 отсос влаги при температуре

60-80 С (включая пробные замеры влажности) Расход сжатого воздуха на 1 мэ укрепленного массива грунта, нмэ /м

24

51

Заказ 618/36 Тираж 642 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

Составитель А.Прямков

Редактор Н.Киштулинец Техред И.Асталош Корректор Л.Пилипенко