Способ стабилизации оснований под сооружениями

 

Использование: строительство, упрочнение грунтов и горных массивов. Сущность изобретения: создают гидроизолирующий экран вокруг основания путем бурения вертикальных скважин вокруг сооружения. Размещают в скважинах виброисточники и создают в грунте нарастающие по амплитуде виброколебания до величины, не превышающей 0,5 напряжения разрушения. Определяют частоту собственных колебаний грунта. Нагнетают в скважины закрепляющий раствор и поэтапно возбуждают колебания в диапазоне 60-1500 Гц с последующим вибровоздействием с частотой собственных колебаний массива. Вертикальные скважины бурят по окружности с шагом 15-30° на расстоянии 150-300 м от сооружения и производят в них гидроразрыв . На удалении 500-700 м от основания сооружают вертикальную шахту глубиной , равной высоте основания, из забоя которой в направлении главного напряжения грунта основания проходят штольню длиной, равной радиусу гидроизолирующего экрана. Вдоль вертикальной шахты с шагом 5-10 м бурят горизонтальные скважины через всю толщу основания сооружения. После этого нагнетают в вертикальные и горизонтальные скважины закрепляющий раствор с одновременным вибровоздействием величиной, равной 0,2-0,3 величины разрушающих грунт напряжений, до момента достижения раствором 0,5-0,6 заданной прочности с последующим вибровоздействием частотой 60-1500 Гц и амплитудой, равной 0,1-0,2 величины разрушающих грунт напряжений. Гидроразрыв и нагнетание закрепляющего раствора осуществляют виброисточниками, размещенными в вертикальных скважинах с шагом 3-5 м, в створах горизонтальных скважин. По ходу осуществления всех работ осуществляют постоянный геомеханический контроль за состоянием грунта. В качестве закрепляющего раствора и используют гелеобразующий водонепроницаемый раствор с 3-5%-ным содержанием поверхностно-активных веществ. 3 з.п.ф-лы. (Л С vj -vl Ю К VI Јь СА)

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)ю Е 02 0 3/12

Г,г г ф

2 4 4

О

Ы

Ф

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4892811/33 (22) 15,11.90 (46) 30.11.92. Бюл. М 44 (75) В.Н. Бакулин А, В. Бакулин (76) В.Н. Бакулин (56) Авторское свидетельство СССР

1Ф 1444535, кл. Е 21 О 20/00, 1986.

Авторское свидетельство СССР

М 1696731, кл. Е 02 О 11/38, 1989. (54) СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ОСНОВА. НИИ ПОД СООРУЖЕНИЯМИ (57) Использование: строительство, упрочнение грунтов и горных массивов. Сущность изобретения: создают гидроизолирующий экран вокруг основания путем бурения аер- тикальных скважин вокруг сооружения. Размещают в скважинах виброисточники и создают в грунте нарастающие по амплитуде виброколебания до величины, не превышающей 0,5 напряжения разрушения.

Определяют частоту собственных колебаний грунта. Нагнетают в скважины закрепляющий раствор и поэтапно возбуждают колебания в диапазоне 60 — 1500 Гц с последующим вибровоэдействием с частотой собственных колебаний массива.

Вертикальные скважины бурят по окружности с шагом 15 — 30 на расстоянии 150-300 м от сооружения и производят в них гидроИзобретение относится к строительству и может быть использовано для упрочнения грунтов и горных массивов.

Известен способ инъектирования укрепляющего раствора путем энергии взрыва, в,, БЫ„„1779274 А3 разрыв. На удалении 500-700 м от основания сооружают вертикальную шахту глубиной, равной высоте основания, из забоя которой в направлении главного напряжения грунта основания проходят штольню длиной, равной радиусу гидроизолирующего экрана. Вдоль вертикальной шахты с шагом 5-10 м бурят горизонтальные скважины через всю толщу основания сооружения. После этого нагнетают в вертикальные и горизонтальные скважины закрепляющий раствор с одновременным вибровоздействием величиной, равной 0,2-0,3 величины разрушающих грунт напряжений, до момента достижения раствором 0,5 — 0,6 заданной прочности с последующим вибровоэдействием частотой 60 — 1500 Гц и амплитудой, равной 0,1 — 0,2 величины разрушающих грунт напряжений. Гидроразрыв и нагнетание закрепляющего раствора осуществляют виброисточниками, размещенными в вертикальных скважинах с шагом 3 — 5 м, в створах горизонтальных скважин. По ходу осуществления всех работ осуществляют постоянный геомеханический контроль за состоянием грунта, В качестве закрепляющего раствора и используют гелеобразующий водонепроницаемый раствор с

3-5 -ным содержанием поверхностно-активных веществ. 3 з.п.ф-п ы. котором наполненный раствором конус с герметичнозакрывающейся крышкой и предохранительным клапаном, манометром, через нагнетательную сеть иньектирует раствор через запорную арматуру в породы.

50

Известный способ трудоемок, требует периодической остановки процесса и большого объема бурения скважин и шпуров, Известен также способ упрочнения горных пород, включающий бурение вертикальных скважин вокруг сооружения, установку в скважинах виброисточников, возбуждение виброколебаний в массиве, постепенное увеличение их амплитуды до величины, при которой напряжения в массиве достигнут половины от разрушаюгцих и нагнетание в шпуры скрепляющих растворов, причем перед нагнетанием определяют частоту собственных колебаний грунта в массиве. Виброколебания возбуждают поэтапно, первоначально в диапазоне 60 — 1500

Гц, а затем переходят на частоту, равную частоте собственных колебаний массива.

Известный способ не позволяет качественно укреплять грунтовый массив и зффективно стабилизировать основание сооружения.

Цель изобретения — повышение эффективности стабилизации основания.

Это достигается тем, что на удалении от основания 150-300 м по окружности бурят скважины с шагом через 15 — 30 по периметру окружности, производят в них гидроразрыв, а трещину гидроразрыва заполняют гелеобразующими водонепроницаемыми растворами.

Во время проведения гидрораэрыва осуществляют вибровоздействия в совокупности с нагнетанием рабочей жидкости в скважину, причем частота вибровоэдействия равна частоте нагнетания жидкости во время гидроразрыва. На удалении от основания 500 — 700 м проходят ствол вертикальной шахты глубиной, равной высоте основания массива. B основании шахты проходят штольню длиной, равной радиусу гидроизолирующего экрана вокруг основания, причем направление проходки выработки совпадает с направлением одного из главных напряжений, действующих в массиве, из ствола вертикальной шахты с шагом 5-10 м бурят горизонтальные нагнетательные скважины в основании сооружения длиной. ограниченной размерами гидроизопирующего экрана вокруг основания сооружения и нагнетают в скважины поверхностно-активные вещества с концентрацией 3-57 от объема нагнетаемой жидкости.

При нагнетании в скважины скрепляющих растворов величина вибровоздействия составляет 0,2-0,3 от величины разрушающих напряжений для грунтов, слагающих основание сооружения, и вибровоздействия осуществляют в течение времени, при котором скрепляющий раствор не достигает

0,5-0,6 величины нормативной прочности.

После этого возбуждают колебания в диапазоне 60-1500 Гц с амплитудой 0,1-0,2 величины разрушающих напряжений и продолжают нагнетать в скважины закрепляющий раствор.

В процессе ведения работ осуществляют постоянный геомехакический контроль состояния, грунта.

Способ осуществляют следующим образом.

С помощью датчиков давления горных пород, устанавливаемых в контрольной скважине, определяют поле напряжений и главные векторы в породном массиве основания. На удалении 150-300 м от основания по окружности бурят вертикальные скважины с шагом 15-30 до коренных или скальных пород, на удалении 500 — 700 м от основания сооружают вертикальную шахту глубиной, равной высоте основания. Из забоя шахты в направлении главного напряжения грунта основания проходят штольню длиной, равной радиусу создаваемого гидроизолирующего экрана вокруг основания, Вдоль вертикальной шахты с шагом 5-10 метров бурят горизонтальные скважины через всю толщу основания сооружения. Размещают в вертикальных скважинах виброисточники с шагом 3 — 5 метров в створах горизонтальных скважин и заполняют их рабочей жидкостью, например, водой с . кварцевым песком ипи мелкими частицами иного грунта. Производят в вертикальных скважинах гидроразрыв, путем вибровоздействия в совокупности с импульсным нагнетанием рабочей жидкости, При этом, частоту вибровоздействия задают равной частоте импульсов нагнетания жидкости, что повышает площадь гидроразрыва и снижает его время. Создают в грунте нарастающие по амплитуде виброколебания до величины, не превышающей 0,5 напряжения разрушения грунта, Определяют частоту собственных колебаний грунта и вновь возбуждают поэтапно виброкопебания первоначально с частотой в диапазоне 60-1500

Гц. Одновременно в вертикальные и горизонтальные скважины нагнетают закрепляющий раствор, в качестве которого используют гелеобразующий водонепроницаемый раствор с 3 — 57 содержанием поверхностно-активных веществ.

Последние интенсифицируют трещинообразование, вызванное гидроразрывом, Нагнетают закрепляющие растворы импульсно с частотой, равной частоте собственных колебаний грунта. Одновременное вибровоздействие производят величиной, 1779274

Составитель А.Зуенко

Техред М.Моргентал

Корректор Q.Êðàâöoâà

Редактор

Заказ 4205 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 равной 0,2-0,3 величины разрушающих грунт напряжений до момента достижения раствором 0,5 — 0,6 заданной прочности. После этого вибровоздействуют частотой 601500 Гц и амплитудой, равной 0,1-0,2 величины разрушающих грунт напряжений.

Для предотвращения оползней, вывалов и подобных осложнений процесса стабилизации основания осуществляют постоянный геомеханический контроль за напряженным состоянием грунтов.

Предложенный способ повышает прочность грунтов и увеличивает срок службы оснований под сооружениями.

Формула изобретения

1. Способ стабилизации оснований под сооружениями, включающий создание гидроизолирующего экрана вокруг основания путем бурения вертикальных скважин вокруг сооружения, размещения в скважинах виброисточников и создания в грунте нарастающих по амплитуде виброколебаний до величины, не превышающей 0,5 напряжения разрушения, определение частоты собственных колебаний грунта, нагнетание в скважины закрепляющего раствора и поэтапное возбуждение колебаний в диапазоне 60 — 1500 Гц с последующим вибровоздействием с частотой собственных колебаний массива, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности стабилизации основания, бурение вертикальных скважин осуществляют по окружности с шагом 15 — 30 на расстоянии

150-300 м от сооружения и производят в них гидроразрыв, а на удалении 500-700 м от основания сооружают вертикальную шахту глубиной, равной высоте основания, из за5 боя которой в направлении главного напряжения грунта основания проходят штольнюдлиной, равной радиусу гидроиэолирующего экрана, вдоль вертикальной шахты с шагом 5 — 10 м бурят горизонтальные скважины

10 через всю толщу основания сооружения, после этого нагнетают в вертикальные и горизонтальные скважины закрепляющий раствор с одновременным вибровоздействием величиной, равной 0,2-0,3 величины15 разрушающих грунт напряжений, до момента достижения раствором 0,5 — 0,6 заданной прочности с последующим вибровоздействием частотой 60-1500 Гц и амплитудой, равной 0,1 — 0,2 величины разрушающих

20 грунт напряжений.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что гидроразрыв и нагнетание закрепляющего раствора осуществляют виброисточниками,. размещенными в

25 вертикальных скважинах с шагом 3-5 м, в створах горизонтальных скважин.

3. Способ по п,1, от л и ч а ю шийся тем, что осуществляют постоянный геомеханический контроль состояния грунта.

30 4. Способпоп1,отлича ющийся . тем, что в качестве закрепляющего раствора используют гелеобразующий водонепрони- . цаемый раствор с 3-5ф-ным содержанием поверхностно-активных веществ.