Способ термического укрепления массива грунта

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕа1УЬЛИН

А1

И>4 Е 02 В 3/11

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3829017/29-33 (22) 21. 12. 84 (46) 07.05.86. Бюл. Р 17 (71) Иосковский ордена Трудового

Красного Знамени текстильный институт им. А.Н.Косыгина (72) A.П.Врданов, Е.A.Ианаков и И.А.Юрданов (53) 624.138.9 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Р 649787, кл. Е 02 0 3/11, 1977.

Авторское свидетельство СССР

Р 1048056, кл. Е 02 D 3/11, 1983. (54) (57) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УКРЕПЛЕНИЯ МАССИВА ГРУНТА, включающий образование основной и вспомогательных скважин, их герметизацию, осушение грунта вакуумированием вспомогательных скважин и одновременное нагнетание горячих газов в грунт через основную скважину, нагнетание горячих газов из вспомогательных скважин при одновременном введении сжатого воздуха через основную скважину и заполнение скважин грунтом, о т л и ч аю щ и Й с я тем, что, с-целью снижения знергозатрат при укреплении грунтов с сезонным и. проиерзанием,перед вакуу а4рованием вспомогательных скважия осуществляют покрытие их стенок

„„SU„„>228256 зысгжижзлхзаюовалы=: — -ж=иак ызжю=лаюллкжяаюгиаавкююаиат слоем фильтрующего материала, а герметизацию и нагнетание горячих газов в грунт из вспомогательных скважин ведут двумя ярусами, первый из которых принимают в пределах между днои скважины и уровнем сезонного промерзания грунта, причем внешний контур укрепляемого грунта первого яруса нагревают до температуры, определяемой из зависимости

30(Я Н + 4Р/! D2) — 2Ко Ест

Т

2Е где (— объемная масса укрепляемого массива грунта, тс/и :

Н вЂ” глубина укрепляемого слоя, м;

Р— внешняя сжимающая нагрузка на укрепляеиьж иассив грунта, тс;

D — - диаметр укрепляемого массива грунта, и;

R„ — сопротивление сжатию грунта до его укрепления,кН/м ;

P. — сопротизление сжатию груни. та в стенках основной сква. жнны, кН/м ;

Š— модуль термического укрепления грунта на сжатие, кН/и . С.

1229256 2

Изобретение относится к укреплейию слабых грунтов в строительстве,, в частности, термическим воздействием.

Цель изобретения — снижение энергозатрат при укреплении грунтов с сезонньп? их промерзанием.

На чертеже показана схема устаногки,, осуществляющей < пособ.Способ осуществляется следующим образом.

Вначале образуют основную скважину 1 и вокруг нее на расстоянии трети диаметра т3 укрепляемого массива грунта шесть вспомогательных скважин 2,, стечки которых покрывают слоем фильтрующего материала, например польп?и цилиндрическими фильтрами 3, размещаемьпж вплотную к стенкам скважины 1. Затем скважины 1 и 2 гер аетизируют затворами ч с комбинированньппг горелками 5, соединенными с агрегатами 6, генерирующими горячие газы,, и компрессорами 7. Горелки 5 на вспомогательных скважинах 2 подключают к вакуум-sac.îñàì 8.

После этого подают в основную скваха ну ": горячие газы и одновременно вакуумируют вспомогательные скважины 2, пропуская отсасываемую из укрепляемого массива грунта 9 влагу сквозь фильтры ". и ее пары р, полного прекращения выделения na-.

pà и вспомогательных скважин 2. За.тем нагнетают горячие газы из скважин 2 и одновременно подают в основную скважину i cKBTbIH воздух от ком прессора 7 sî<а температура на внешнем контуре 10 укрепляемого массива грунта 9 не достигнет величины,определяемой из зависимости

30(г Н + 4 ° Р/и Вг-) — 2 К, Ест

T =2"

"Е (1) объемная масса укрепленного массива грунта,тс/м ; глубина укрепляемого слоя, внешняя сжимающая нагрузка .На укренляемый массив грунт т о диаметр укрепляемого масси"ва грунта, м; сопротивление сжатию грунта до его укреплениягкН/м ; сопротивление сжатию грунта в стенках основной скважины,, Н/мг .

L — модуль термического укрепления грунта на сжатие, Н г

После регистрирования этого момента, определяемого с помощью термопар

11 с самопишущими приборами 12, нижний ярус стволов скважин 1 и 2 тампонируют местным грунтом (не показано) до отмет.;и уровня 13 сезонного промерзания грунта и продолжают дополнител.ьное нагнетание горячих газов через вспомогательные скважины

2 пока грунт на внешнем контуре 10 укрепляемого массива грунта 9 вьппе уровня 13 не нагреется до температуры 500-600 С, исключающей явления морозного получения при сезонном промерзании — оттаивании грунтов.

При этом прочность грунтов на сжатие, укрепленных с вакуумированием массива,при отсасывании влаги и паров через фильтры вьппе, чем без них за счет снижения степени удаления из грунта содержащихся в нем солей, концентрация которых существенно влияет на характер кристаллизационных связей между частицами грунта и его агрегатами. Фильтры 3 иэ хлопчатобумажных тканей в перфорированных трубах дают при этом наилучшие результаты, повьппая прочность укрепляемого грунта на 17-947. Это означает, чтс ниже глубины промерзания в результате применения фильтров грунт на внешней границе укрепляемого массива можно нагревать до температур ниже 500-600@С, достигая при этом необходимой его прочности, а это снижает расходы энергетических ресурсов.

Пример 1. На экспериментальной площадке осуществлялось терми" ческое укрепление массивов лессовидного суглинка на глубину .И, = 12 м с сезонным промерзанием (с учетом снежного покрова) Нг 2 м. Объемная ма"ca (= 1,6 т/мг. Сопротивление сж,атию грунта до термоукрепления

R =. 260 кН/M, Модули термического укрепления грунта на сжатие соответственно без фильтров и с фильтрами

Еср = 5г2 кН/мг и Е = 3,8 кН/мг

Вйешняя нагрузка с учетом нагружающего трения при замачивании P

500 тс. Диаметр укрепляемого массива грунта D = 1 5 м. о

В соответствии с соотношением (1) находим величину температуры: при

1229

30 вакуумировании грунта с применением фильтров Т = 475 С; при осушении, грунта без применения фильтров Т, =

=798оС. Сокращение расхода тепловой энергии А = (То + 2 Т ) /-(Т = 2 Т ) при равных затратах тепла на испарение влаги для температуры нагревания грунта в стенках скважины Т о с

1000 С равно 1, 33. Скважины 1 и 2 бурят установкой

УГБ-50 диаметром 0,2 м на глубину

Н 12 и. После монтажа фильтров 3 и герметизации скважин затворами 4 с горелками 5 в основную скважину 1 подают от агрегата 6 с компрессором

7 горячие газы и одновременно из вспомогательных скважин 2 отсасывают сквозь фильтры 3 влагу до ее полного испарения вакуум-насосом 8. Затем подают в скважины 2 горячие газы, а в скважину 1 только сжатый воздух от компрессора 7 пока температура 475 С не достигнет внешнего контура 1О укрепляемого массива грунта 9. После этого первый (нижний) ярус скважин

1 и 2 бып затампоыирован местным грунтом. Далее вели укрепление грунта во втором ярусе глубиной Н 2 м

2 пока температура укрепляемого грунта 9 на внешнем контуре 10 не достиг ла величины 600 С. Контроль темперао тур осуществляют термопарами 11 типа

ТХА-УШ с самопишущими приборами 12

256 4 типа ЭПП-9М. Продолжительность укрепления грунта на первом этапе составила 82 ч, на втором этапе 8 ч. Общая затрата тепловой энергии íà 1 мз укрепленного грунта составила

2460 мДж/м .

Пример 2. Для условий примера 1 осуществлялось термическое укрепление грунта в массиве D = 2,4 м для P = 1000 тс. В соответствии с соотношением (1) Т, = 284 С, Т о

= 538 С. Сокращение расхода тепла на нагревание скелета грунта (без учета затрат тепла на испарение из грунта влаги) А = 1,35 раз ° Продолжительность работ составила: на первом ярусе 80 ч, на втором — 12 ч.

Общая затрата тепла была равна

2320 ЯДж/мЗ

Для известного способа в аналогичных условиях общая продолжительность работ составила 100 и 112 ч, а затраты тепла соответственно 3240 и 3160 ИДж/м .

Таким образом, применение предлагаемого способа на практике обеспечивает сокращение затрат тепловой энергии в расчете на 1 м укрепленного в массиве грунта в 1,32-1,36 раза. При этом снижается продолжительность процесса укрепления грунта в массиве в 1,11-1,22 раза.

122925б

Составитель A.ÏðèìêoH

Редактор Р.Цицика Техред И„Попович Корректор Т. Колб

Заказ 2423/24 Тираж 641 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие,, г.ужгород, ул.Проектная,4