Способ термического укрепления массива грунта

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

<п>996622

Союз Советскнк

Соцналнстнчесннк

Ресаублнк (61) Дополнительное к авт. свид-ву(22) Заявлено 0 20781 (21) 33 13352/29-.3 3 ()М g> 3 с присоединением заявки М 3311431/29

E 02 D 3/11

Государственный комитет

СССР по делан изобретений и открытий (23) ПриоритетОпубликовано 150233, Бюллетень Ко 6

Дата опубликования описания 150283 (72) Автор изобретения

ЮЭ

Ф L

А. П. Юрданов

Московский ордена Трудового Красного Знаме инженерно-строительный институт им.В.В.Куй (71) Заявитель

{54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УКРЕПЛЕНИЯ

МАССИВА ГРУНТА

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему образование в основании стены горизонтальной скважины.и примыкающих к последней вертикальных скважин, их герметизацию. нагнетание горячих газов в грунт и заполнение скважин материалом, во время образования. скважин осуществляют рыхление грунта укрепляемого массива без нарушения структуры верхнего слоя и введение в него твердого измельченного топлива, перед нагнетанием горячих газов, производят подачу в горизонтальную скважину подогретого воздуха, а заполнение горизонтальной скважины материалом осуществляют в период нагнетания горячих газов, причем вертикальные скважины выполняют в ниде прорезей.

При этом рыхление грунта и введение в него измельченного топлива производят снизу вверх со снижением количества топлива кверху, а длину прорези от внешнего контура горизонтальной скважины определяют иэ зависимости

Изобретение относится к укреплению грунта в строительстве термическим воздействием при возведении стены в грунте на откосе или насыпи,и при изготовлении грунтовых свай.

Известен способ возведения основания в грунте термическим воздействием, включающий бурение основной и вспомогательных скважин, их герметизацию, сжигание горючих смесей и нагнетание горячих газов в грунт 1 .

Наиболее близким к изобретению является способ термического укрепления массива грунта в виде стены, 15 включающий образование в основании стены горизонтальной скважины и примыкающих к последней вертикальных скважин, их герметизацию, нагнетание горячих газов в грунт и заполнение скважин материалом

Существенным недостатком известных способов является относительно низкая производительность из-за медленного протекания процесса теплопередачи прн использовании нагреватель-, ной-скважины.

Цель изобретения — повышение производительности. 30 (53) УДК 624. 138. 9: 62;

° 152. 632. 9

{088. 8) 996622 а расстояние между прорезями — из э ависимости Н Ъ-И С ! где D — толщина стены,м;

С вЂ” ширина вертикальной скважины, м

d — скорость термического укреп- 5 ления грунта, м/ч;

Н вЂ” высота вертикальной скважины, м;

E — - продолжительность термического укрепления, ч.

На фиг. 1 изображена образуемая в грунте стена, продольный разрез; на фиг. 2 — размещение скважин в плане.

Способ осуществляется следующим образом.

Вначале в откосе 1 в объеме изготавливаемой стены 2 разрыхляют по направлению снизу вверх укрепляемый грунт 3 с оставлением слоя 4 с не- 20 нарушенной структурой, одновременно перемешивая грунт 3 с измельченным твердым топливом, количество которого определяют из соотнош ния. . 25 (;= Ьб.(t;t,)(4-$)")Ê И где C — массовая теплоемкость грун" та,мДж/(кг С); 3:Щ

7 — объемная масса грунта,,кг/м;

6 — теплота сгорания топлива, мДж/кг;

H — высота укрепляемого массива грунта,м;

X — расстояние от основания сте- 4 ны, м;

t — температура воспламенения топлива в грунтовой смеси, С1

t — температура грунта в основании стены, С; 40 — опытный показатель термограмМЫJ

К вЂ” коэффицент учета тепловых потерь.

Вертикальные скважины 5 образуют 45 вдоль стены 2 н оборуд1яот их отводами 6 с вентилями 7 и вытяжными трубами 8 длиной, определяемой иэ соотношения (2). Горизонтальную скважину

9 образуют н основании стены 2 так- 5О же на всю ее длину, герметиэируют ее затнором 10 с форсункой 11. Грунт

12 на наружной поверхности откоса

1 уплотняют.

Н ( (2.)

y()=J )

То где P — избытоЧное давление газов расчетное, кг/м;

3.

6P — избыточное давление газов в горизонтальной скважине, кг/м, 3 — объемная масса атмосферного воздуха, кг/м;

Т вЂ” температура атмосферного воздуха, К1

Т вЂ” температура газов в горизонтальной скважине, К.

Вертикальные скважины S образуютсн,в виде щелей, которые размещают друг от друга на расстоянии, опреде. деляемом из зависимости

Н,:-Ъ-Е.С, (ъ) где D — тольнна стены,м1 с — ширина вертикальной скважины, м1

У вЂ” длина вертикальной скважины, определяемая из зависимости (4)

Ь где d — скорость термического укрепления грунта, м ч1

Н вЂ” высота вертикальной скважины, м; с — продолжительность обжига,ч.

В зависимости от требуемой толщины Р, образуемой в грунте стены, длина вертикальной скважины Ь может быть равна нулю, при этом толщина Р стены будет минимальной, а вертикальная скважина Ь может быть выполнена круглой в сечении. В случае наибольшего значения D для обеспечения равномерного распределения тепловой энергии применяют разводящий трубопровод 13, при этом твердое топливо в грунт может не вводиться.

Эатем проверяют надежность герметизации и через форсунки 11 на затворе

10 от калорифера 14 подают в горизонтальную скважину 9 нагретый воздух, который, проходя через смесь грунта с топливом 3, воспламеняет его и, фильтруясь снизу вверх, интенсифицирует процесс горения топлива. Отвод отработанных газов осуществляют через вентили 7 на отводах G регулируя их выход в атмосферу пока весь грунт 3 не прогреется до температуры на внешнем контуре укрепляемого массива, определяемой иэ соотношения О вН > (+ Ъи где t — средняя температура стенок

1 скважин, С;

t — расчетная температура обжига грунта, С;

m — показатель термограммы.

С помощью форсунки 11 обраэуют поток 1Ь горячих газон и постепенно заполняют ствол скважины 9 расплавленным грунтом 16. Недостающий для заполнения скважины 9 грунт 16 подается сверху иэ вспомогательных скважин Ь. Температуру грунта определяют комплектом термопар 17 с самопишущим прибором 18.

996622

2оГ, 2

Формула изобретения

Применение вытяжной трубы 8 на вертикальных скважинах 5 увеличивает естественную тягу в соответствии с соотношением (2) и интенсифицирует процессы сжигания топлива н .грунтовой смеси.

Пример. На экспериментальной площадке изготавливают три стены в откосе .иэ покровного суглинка, имеющие размеры, м длина 5; высота 5; ширина 1. В грунт вводят измельченное топливо иэ каменного угля с теплотой сгорания lб мДж/кг.

Бурение скважин и рыхление грунта выполняют с помощью уетановки ППВС15 и шнекового приспособления- к ней с полым валом. Рыхление осуществляют шириной одного захода 0,5 м. Воздух в горизонтальную скважину подают из установки на базе калорифера УСВ-300 подогретым до 250-300 С. Температура воспламенения топлива 210 С. Темпе- Щ ратуру грунта в основании стены поддерживают 900-950 С. На изготовление стен затрачивают соответственно 2,5:2,)-2,15 сут,израсходуют 3300-31903020 мДж/м тепловой энергии и 0,920,81-0,7b нм/мДж воздуха. Трудоемкость работ изготовления каждой сте ны составляет соответственно l,б81,52-1 ча чел. дн/м

Одновременно в аналогичных условиях изготавливают стену известным способом, при этом продолжительность работ составляет 2,б сут,затрачивают тепла Зб00 мДж/и и воздуха 1,12 нм/мДж. Трудоемкость работ составляет 1,93 чел. дн/ьг,. 35

Сравнительный анализ результатов эксперимента показывает, что применение предлагаемого способа позволяет повысить производительно ть на

4-21%, уменьшить расход тепловой 40

;энергии на 9-19,5% и затраты воздуха на 23-47%. При этом трудоемкость снижается íà 15-34%., 1. Способ термического укрепления массива грунта, преимущественно в виде стены на откосах, включающий образонание н основании стены горизон-.альной скважины и примыкакщих к последней вертикальных скважин, .нх герметизацию, нагнетание горячих газов н грунт н заполнение скважин материалом, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что,с целью повышения производительности, во время образования скважин осуществляют рыхление грунта укрепляемого массива без нарушения структуры верхнего слоя и введение н него твердого измельченного топлива, перед нагнетанием горячих газов производят подачу в горизонтальную скважийу подогретого воздуха, а заполнение горизонтальной скважины материалом осуществляют н период нагнетания горячих газов, причем вертикальные скважины выполняют в виде прорезей.

2. Способ по п. 1, о т л и ч ашийся тем, что рыхление грунта и введение в него измельченного топлива проиэнодят снизу вверх со снижением количества топлива кверху.

3. Способ по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что длину каждой прорези от внешнего контура горизонтальной скважины определяют из зависимости а расстояние между прорезями — иэ зависимости

Нь=В-21 С

I где D — толщина стены, м; с —. ширина вертикальной скважины, м;

Й вЂ” скорость термического укрепления грунта, м/ч;

Н вЂ” высота вертикальной скважины, М1 — продолжительность термического укрепления, ч.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 538094, кл. Е 02 D 3/11, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

М 837997, кл. Е 02 D 3/10, 1979, 996622

Фиа 1

Составителль A. Прямков

Редактор М.Келемеш Техред М.Тепер Корректор Л,Бокшан

Заказ 883/46 Тираж 671 Подписное

BHHHHH Государственного совета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул. Проектная, 4