Способ упрочнения грунта

 

Изобретение относится к способам химического упрочнения неустойчивого грунта при строительстве подземных сооружений, позволяет повысить прочность упрочненного грунта и увеличить радиус упрочнения. После введения инъектора (И) в пробуренную скважину (с) кольцевой зазор между ними заполняют обойменным бетоном . Через 18-24 ч производят упрочнение грунта. Для этого определяют параметры нагнетания: необходимое давление гидроразрыва Р и давление насыщения грунта Р,, по выражениям Г 1 141-а /d Ьн(1+271 h/d tg Г)} -i a/ D- f.+ Р, где t- предель 1/, нов напряжение сдвига герметизирующего кольцевой зазор материала, МПа; U- ширина кольцевого зазора между И и С, мм, d - диаметр отверстия в И, мм , удельная масса грунта, г/см , Н - глубина заложения С, м h - расчетная глубина гидроразрыва, м; I - угол внутреннего трения закрепляющей композиции (ЗК),град; 6. - коэффициент пористости грунта; D - средневзвешенный диаметр зерен грунта , мм; а - расстояние между трещинами гидроразрыва; м; t, - предел текучести ЗК, МПа; Р - давление воды в порах грунта, МПа. На каждом участке в И подают нетвердеющую жидкость - один из компонентов ЗК. При давлении , равном Р, происходит гидрораз рыв обойменного бетона и грунта вокруг С. Образованные искусственным путем трещины в - грунте заполняют ЗК путем ее нагнетания под давлением, не превышающим Р . Пропитку грунта производят до полного насыщения его ЗК. После окончания насыщения И заполняют нетвердеющей жидкостью, которую выдерживают до начала гелеоб- . .разования ЗК. После этого давление в И снимают и обработку грунта повторяют на следующем участке. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. 1(Л 1С 00 СП О)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЩИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК 511 4 Е 21 D 20/00,)el (, (1

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3822199/22-03 (22) 10. 10. 84 (46) 23.01. 87. Бюл. Ф 3 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт транспортного строительства (72) И.Е. Рыжевский, В.Е. Меркин, Д.И. Колин, P.À. Веселовский, В.Д. Денисенко, В.А. Бессолов, P.È. Касапов и А.И. Васильев (53) 622.807.4 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

И 1035229, кл. Е 21 D 1/16, 1983.

Авторское свидетельство СССР

Ф 619674, кл. Е 21 F 5/02, 1977.,(54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ГРУНТА (57) Изобретение относится к способам химического упрочнения неустойчивого грунта при строительстве подземных сооружений, позволяет повысить прочность упрочненного грунта и увеличить радиус упрочнения. После введения инъектора (И) в пробуренную скважину (С) кольцевой зазор между ними заполняют обойменным бетоном. Через 18-24 ч производят упрочнение грунта. Для этого определяют параметры нагнетания: необходимое давление гидрораэрыва Р„ и давление насыщения грунта Р по выраже„„Я0„„1285160 А 1 4i - /d ниям P

Д Н(1+20 h/d Е .У)) > Р1 — 1/Е„. а/П + Р, где — предельное напряжение сдвига герметизируюцего кольцевой зазор материала, МПа; а — ширина кольцевого зазора между

И и С, мм, d — диаметр отверстия в

И, мм; - удельная масса грунта, г/см, Н вЂ” глубина заложения С, м;

h — расчетная глубина гидроразрыва, м; У вЂ” угол внутреннего трения закрепляющей композиции (ЗК},град, Е„ коэффициент пористости грунта; D —средневзвешенный диаметр зерен грунФ та, мм; а — расстояние между трещи- 9 нами гидроразрыва, м; — предел текучести 3К, МПа; P — давление воды в порах грунта, МПа. На каждом участ- С" ке в И подают нетвердеющую жидкость— один иэ компонентов ЗК. При давлении, равном Р,, происходит гидроразрыв обойменного бетона и грунта вокруг С. Образованные искусственным путем трещины в-грунте заполняют ЗК (_#_ путем ее нагнетания под давлением, СЛ не превышающим P . Пропитку грунта М

2. производят до полного насыщения его фф

ЗК. После окончания насыщения И заполняют нетвердеющей жидкостью, которую выдерживают до начала гелеоб- . разования 3К. После этого давление в

И снимают и обработку грунта повторяют на следующем участке. t з.п.

Ф лы 1 ил, i 285160

40 (1) 1 а

P = — — 7+ P) е. 0 (2) где

Н!

Изобретение относится к способам химического упрочнения неустойчивого грунта при строительстве подземных сооружений.

Целью изобретения являются повы5 шение прочности упрочненного грунта и увеличение радиуса упрочнения.

На чертеже изображена схема инъектора, выполненного в виде манжетной колонны с поперечными диафрагма- 10 ми, посредством которой может быть осуществлен предлагаемый способ упрочнения грунта.

Инъектор представляет собой многосекционную трубу 1, секции которой 15 состыкованы посредством соединительных муфт 2. В каждой секции трубы имеются парные отверстия 3, покрытые с внешней стороны резиновыми манжетами 4. Полость секции трубы раз- 20 делена поперечными металлическими циафрагмами 5 на участки. Инъектор устанавливают в пробуренную скважиI ну следующим образом.

Вначале собирают секции трубы 1 инъектора. Далее инъектор вводят в скважину 6 и кольцевой зазор 7 между инъектором и стенками скважины заполняют обойменным бетоном. Через 1824 ч скважина готова к упрочнению 30 грунта.

Для производства упрочнения грунта определяют параметры нагнетания: необходимое давление гидрораэрыва Р

1 и давление насыщения грунта Р по следующим выражениям:

4i

1

УН(1+211 — tg 7)

Й

45 предельное напряжение сдвига герметиэирующего кольцевой зазор материала,МПа", ширина кольцевого зазора между инъектором и стенками скважины, мм, диаметр отверстия в инъекторе, мм", удельная масса грунта, r/ñì, 55 глубина заложения скважины, м, расчетная глубина гидроразрыва, м „

2 — угол внутренне.го трения закрепляющей композиции, град, коэффициент пористости грунта, D — средневзвешенный диаметр зерен грунта, мм; а — расстояние между трещинами гидрораэрыва, и; — предел текучести закрепляюt щей композиции, ИПа;

P — давление воды в порах грунта, МПа.

Обработку -рунта через инъектор производят на отдельных участках.

На каждом участке вначале в инъектор подают нетвердеющую жидкость (один из компонентов закрепляющей композиции). При давлении, равном (или несколько большим) Р происхо 1 дит гидроразрыв обойменного бетона и грунта вокруг скважины. Образованные искусственным путем трещины в грунте заполняют закрепляющей композицией путем ее нагнетания под давлением, не превышающим P . В этом

2 случае происходит только пропитка грунта вокруг образованных трещин.

Пропитку грунта производят до полного насыщения грунта закрепляющей композицией, о чем свидетельствует значительный рост давления в магистрали даже при низком расходе композиции.

После окончания насыщения инъектор вновь заполняют нетвердеющей жидкостью, которую выдерживают в нем до начала гелеобразования закрепляющей композиции под давлением, равным давлению нагнетания закрепляющей ком-. позиции. Это необходимо для выдавливания последней из инъектора и предотвращения тем самым отвердения ее в инъекторе, После гелеобразования закрепляющей композиции в грунте давление в инъекторе снимают и обработку грунта повторяют на следующем участке.

Пример. По контуру будущей выработки в неустойчивом слабопроницаемом (коэффициент фильтрации

КФ = 0,01 и/сут) грунте бурят скважины длиной 18-22 м и диаметром

80 мм. В связи с неустойчивостью стенок скважин бурение проводят станком БАМ-2 с обсадными трубами.При достижении скважинами проектной глубины в них вводят сборный инъектор

1285160

4 .

d Н (1+2 — t g I)

d где Р

1 а

Р = — — l + P г. р с поперечными диафрагмами, расположенными через каждые 330 мм. Кольцевой зазор между стенками скважины и иньектором герметизируют с помощью обойменного бетона (цементноглинистый раствор с прочностью на сжатие в суточном возрасте не ниже

1 ИПа). Одновременно с нагнетанием в кольцевой зазор обойменного бетона поднимают обсадные трубы. После 10 укладки обойменного бетона дают вы-! держку в течение 18-24 ч для его твердения. Далее производят подготовку к обработке участков грунта длиной по 330 мм по длине скважины с 15 помощью химической закрепляющей композиции. Обработку грунта ведут от устья ко дну скважины. Для закрепления грунта используют двухкомпонентную композицию на основе жидкого 20 стекла и полиизоцианата. На первом этапе обработки участка грунта гидроразрыв обойменного бетона и грунта производят жидким стеклом с плотностью 1,14 г/см под давлением

8,5 МПа (расчетное давление,,определяемое по выражению (1), составляет

9,1 МПа). Дальнейшую обработку грунта осуществляют по цвухкомпонентной схеме под давлением 4,5 МПа. После 30 окончания обработки участка грунта инъектор заполняют жидким стеклом сплотностью 1,4 г/смэ и выдерживают давление в инъекторе 5,0 МПа до начала гелеобразования композиции. Гелеобразование композиции фиксируют по взятым до начала инъекционных ра бот пробам.

Формула изобретения 40

i, Способ упрочнения грунта,включающий бурение скважины, установку в ней инъектора, герметизацию кольцевого зазора между инъектором и стен- 45 ками скважины и нагнетание через инъектор в грунт на отдельных участках скважины закрепляющей композиции до насьпцения грунта, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью ловы- 50 шения прочности упрочненного грунта и увеличения радиуса упрочнения, на каждом участке скважины перед нагне,танием закрепляющей композиции осуществляют гидроразрыв грунта путем 55 нагнетания в него нетвердеющей . жид кости под давлением, определяемым из соотношения — давление гидроразрыва, — предельное напряжение сдвига герметизирующего кольцевой зазор материала, — ширина кольцевого зазора между инъектором и стенками скважины, d — - диаметр отверстия в инъекторе, — удельная масса грунта;

Н вЂ” глубина заложения скважины, h — - расчетная глубина гидрораэрыва, 7 — угол внутреннего трения закрепляющей композиции, при этом нагнетание закрепляющей композиции осуществляют под давлением, определяемым из соотношения где P, — давление насьпцения, — коэффициент пористости

h грунта;

D — средневзвешенный диаметр зерен грунта, а — расстояние между трещинами гидроразрыва, — предел текучести эакрепt ляющей композиции, P — - давление воды в порах грунта, а после окончания насьпцения грунта закрепляющей композицией инъектор на участке упрочнения вновь заполняют нетвердеющей жидкостью, которую выдерживают в нем до начала гелеобразования закрепляющей композиции под давлением, равным давлению насы,щения.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что в качестве нетвердеющей жидкости используют один из компонентов закрепляющей композиции.

12851 бО

Составитель Л. Березкина

Техред И. Попович Корректор,Л. Пилипенко

Редактор Г. Гербер

Заказ 7621/35 Тираж 455 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР но делам изобретений и открытий

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

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