Способ создания конструкций искусственных оснований в грунте

 

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении свай, уплотнении грунта и иных работах, связанных с созданием конструкций искусственных оснований в грунте. Изобретение направлено на повышение эффективности за счет снижения энергозетрат и повышения несущей способности. Достигается это тем, что в грунте бурят скважину и подают а нее электропроводный твердеющий раствор . Одновременно электроразрядником подают серию высоковольтных электрических разрядов, которые формируют деформирующие усилия. При этом разряды подают последовательно в виде возрастающих и спадающих по величине импульсов с выдерживанием в промежутке заданного значения или возрастающих до заданного значения и спадающих по экспоненциальной зависимости импульсов и последующим их наложением фаз. При уплотнении грунта длительность возрастания импульса принимают равной 500 мкс, а при разрушении грунта с экспоненциальной зависимостью импульсов - в пределах 10-100 мкс. 4 ил. Ё

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„ Ц„„1685268 А3 (я)5 E 02 О 5/44, 3/11

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР = ...„;,1

Ф

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ;...,:., „. -,:,", К ПАТЕНТУ

Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении свай, уплотнении грунта и иных работах, связанных с созданием конструкций искусственных оснований в грунте. (21) 4750971/33 (22) 26.10.89 (46) 15,10.91. Бюл. М 38 (76) А.Л. Егоров, Л.П. Печенкин, Г.Н. Гаврилов и В.А. Тренихин (SU) (53) 624.154.34(088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

% 1368385, кл. Е 02 D 3/10, 1986.

Авторское свидетельство СССР

hb 1441847, кл. Е 02 0 5/44, 1987. (54) СПОСОБ СОЗДАНИЯ КОНСТРУКЦИЙ

ИСКУССТВЕННЫХ ОСНОВАНИЙ В ГРУНТЕ (57) Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении свай, уплотнении грунта и иных работах,. связанных с созданием конструкций искусственных оснований в грунте. Изобретение направлено на повышение эффективности

Цель изобретения — повышение эффективности за счет снижения энергозатрат и повышения несущей способности.

На фиг. 1 изображена эпюра разряда высоковольтных электрических импульсов в режиме закрепления грунтов: на фиг. 2 — то же, в режиме уплотнения грунтов при изготовлении свай; на фиг. 3 — то же, в режиме формирования опор глубокого заложения; на фиг. 4 — то же, в режиме квазистатики.

Способ осуществляют следующим образа счет снижения энергозатрат и повышения несущей способности. Достигается это тем, что в грунте бурят скважину и подают в нее электропроводный твердеющий раствор. Одновременно электроразрядником подают серию высоковольтных электрических разрядов, которые формируют деформирующие усилия. При этом разряды подают последовательно в виде возрастающих и спадающих по величине импульсов с выдерживанием в промежутке заданного значения или возрастающих до заданного значения и спадающих по экспоненциальной зависимости импульсов и последующим их наложением фаз. При уплотнении грунта длительность возрастания импульса принимают равной 500 мкс, а при разрушении грунта с экспоненциальной зависимостью импульсов — в пределах 10 — 100 мкс. 4 ил.

В грунте бурят скважину и подают в нее электропроводный твердеющий раствор.

Одновременно электроразрядником подают серию высоковольтных электрических разрядов, которые формируют деформирующие усилия. Деформирующее усилие формируют последовательной подачей возрастающих и спадающих по величине импульсов с выдерживанием в промежутке заданного значения или возрастающих до заданного значения и спадающих по экспоненциальной зависимости импульсов и последующим их наложением фаз. При уплотнении грунта длительность возрастания импульса принимают равной 500 мкс, а при разрушении грунта с экспоненциальной зависимостью импульсов — в пределах 10100м =., е шей степени в виде ударной волны. При этом в смеси грунта, перемещенного с заВ качестве электропроводных твердеющих растворов применяют растворы на основе цемента или синтетических вяжущих, Высоковольтные электрические разряды возбуждают в одном или нескольких местах формируемой конструкции, получая режим бегущей волны. При этом в разных местах импульсы возбуждают одновременно или в заданной последовательности, что позволяет формировать конструкцию с различной прочностью в различных ее точках.

В зависимости от вида конструкции и свойств грунтов целесообразно формирование деформирующих усилий осуществлять путем получения комбинированного электрического разряда в диапазоне частот f 0,15 Гц {длительность импульса г от 30 мкс до

10 с, переменная энергия 3-200 кДж Иногда при выборе параметров немаловажным является и скорость нарастания и спада результирующего воздействия. При этом длительность переднего фронта может колебаться от 10 мкс при режиме разрушения хрупких материалов до 500 мс при режиме уплотнения грунта. Длительность заднего фронта также изменяется от 20 мкс при разрушении хрупких материалов до 500 мкс при изготовлении опор глубокого заложения.

Пример 1. Режим закрепления грунта

{фиг. 1). Частоту формирующих общее воздействие импульсов выбирают в диапазоне

f = 1-5 Гц, длительность импульсов т = 100—

500 мкс, энергия воздействия — не менее

3 кДж. В этом режиме форма воздействия нарастающая, а давление, возникающее в момент разряда на стенки скважины, не превышает предела прочности грунта нэ разрушение, В момент разряда избыточное давление в поровой воде повышается, следующий импульс прикладывается до спада избыточного давления. Под действием постоянно действующего давления, возникающего в момент разряда, начинается интенсивное перемещение воды от источника возбуждения, а освобождающиеся поры грунта заполняются закрепляющим раствором, Проникновение закрепляющего раствора в грунт продолжается до тех пор, пока работает источник возбуждения. Этот режим реализуется одним разрядником, помещенным в место закрепления грунта, и последовательными зарядом и разрядом на копител ь ной емкости.

Пример 2. Уплотнение грунта (фиг. 2).

Этот режим представляет собой последовательные накладывающиеся один на другой разряды с нескольких разрядников, помещенных в одно место. В результат

ЗО

45 возникает нарастающее деформирующее усилие с длительностью переднего фронта до 500 мс. При уплотнении грунта энергия

{10 кДж) и давление первого импульса, действующего на стенки скважины, не должны превышать предела прочности грунта. В противном случае начинается процесс разрушения и разуплотнения грунта. В результате первого воздействия массив грунта, окружающий источник возбуждения, приходит в движение, т,е. начинается процесс консолидации частиц грунта, До окончания процесса консолидации грунта производят последовательно серию электрических разрядов, каждый из которых обладает большей энергией, чем предыдущий, и далее давление на стенки скважины поддерживается в течение времени от 500 мкс до 0,5 с.

Затем процесс повторяется. При таком режиме достигается максимальное уплотнение грунта, Формирование массива грунта с заданными физическими свойствами осуществляют количеством импульсов, которое может быть до 8, частота их следования

f = 0,1-0,5 Гц.

Пример 3. Режим формирования конструкций опор глубокого заложения (фиг, 3). 8 этом режиме разрядники собирают в пакет {3- шт.) и опускают в место создания конструкции, в которое одновременно подают закрепляющий раствор и осуществляют серию разрядов. Начальную форму давления формируют одновременным разрядом всех разрядников. При этом форма каждого последующего формирующего импульса должна быть меньше предыдущего, а давление, возникающее от первого импульса, должно быть больше структурной прочности грунта, т.е. не менее 20 кДж. В этом случае происходит разрушение грунта в результате первого импульса,. а в результате дальнейшего затягивания импульса возникают растягивающие напряжения, которые разрывают грунт и способствуют интенсивному проникновению в образующиеся трещины закрепляющего материала. Кроме того, одновременное производство разрядов приводит к отражению взрывных волн друг от друга (явление интерференции) и образованию отраженной волны. Давление в скважине при этом повышается в 2-3 раза, После смыкания скважин между собой снижают энергию воздействия и разряды производят последовательно на каждом электроде. При этом форма импульса электрического тока должна быть крутой г = 10 — 100 мкс. При такой форме импульса энергия выделяется в боль1685268 или иной технологический режим работы крепляющим раствором, под действием но режим заударных волн происходят кавитационные жд ка ого разрядника, а имен зготоалепроцессы, обеспечивающие получение д- р о - к епления, режим уплотнения и и нородного материала в скважине и его дис- ния сваи, комбинированное воз воздействие. б мый репергирование. Время спада (длительность 5 р

К оме того, обеспечивается тре уем — 05 мс. жим последовательности ра оты ка б к ждого воздействия) равна г, = 0,3-0, мс. б ения бегущего разПример 4. Комбинированное возд - р ей- азрядника для о еспеч ряда. Частота следования ра ствие. При изготовлении набивных свай в т аэ я нике и их количествО

ы енных г нтах или улуч- каждом злектрораэряднике

10 ризонте могут быть разными шении их физико-механических свойств 1 на каждом го во - Предложенный спосо и б овышает эфрименяют о бинированный способ воздействия. При этом пр д р е ва ительно одним фективностьэасчетснижения и ение на 30-80 и повышения несущей способнораэрядником осуществляют закрепление на грунта импульсами; как показано на ф иг. 1 сти конструкций на и зоб етения а затем переходят к ре у у к ежим плотнения 15 ФорMóëа изо р

Способ создания конструкций искусстгрунта при одновременной работе нескольв г нте, включающий ,в о ми я воздействие на венных оснований в грунт, зано на иг. 2, - бурение скважины, подачу электропроводгрунт, как показано на фиг. 2, рдеющего раствора с одновремен5. Режим изготовления ного тве д

Пример

- 20 ной подачей серий высоковольтных вытрамбованных котлованов; При этом ïðî- нои и ение нескольких скважин. электрических разрядов. созда или несколь- ми ющее ы ж о т л и ч а ю щ и тем

Вставляют в каждую по одному или несколь- миру ко разрядников. Одновременно вводят за- что, цы е о ми ю- 25 несущейспособности,деформирующееусикаждой скважине заданное деформирую- не у щее усилие для я того, чтобы обеспечить лие формируют последо жи . астающих и спадающих по величине жима имп льса) на 1-м этапе может импульсов с выдерживанием в промежутке казано на иг. 3. Затем заданного значения или возрастающих до

30 значения и спадающих пр экспопоследовательно в к д м ква- ненциальной зависимости импульсов и по-. одновременно обеспечивают режим ква- ненциальнои зистатики (ф . ) иг. 4) или изготовления сваи следующим наложением аз и и ичем при уплотнении грунта длителй (фиг. 2). Частота следования импульсов на причем и ность возрастания импульса и ри нимать

35 500 кс а при разрушении грунтэ с ей волны. В равнои этом режиме разрядники располагают по экспоненциальнои вертикали с шагом, обеспечивающим то т сов — в пределах 10-. мкс.

1685268

Составитель А.Зуенко

Редактор Л.Веселовская Техред M.Ìîðãåíòàë Корректор О.Кравцова

Заказ 3517 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН:ССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101