Способ термического укрепления грунта
Иллюстрации
Реферат
ОП ИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. Союз Советских
Социалистических
Республик (u)910928 (61) Дополмительиое к авт. саид-ву (22) Заявлено 110880 (21) 2971500/29-33 р1 М Кт1 з
Е 02 D 3/11
Е 02 0 3/12 с присоединением заявки №
Государственный комитет.СССР яо делам изобретений я открытий (23) Приоритет
153)УДК 624.138. .9 (088. 8) Опубликовано 0703.82. Бюллетень ¹ 9
Дата опубликования описания 0703.82 (72) Автор изобретения
1
1
Московский ордена Трудового Краси го Знамени- инженерностроительный институт им. В!.8Дуйбышева
A.Ï.ÞðäàHîâ (71) Заявитель (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО
УКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТА.
15
25
Изобретение относится к укреплению грунта при строительстве зданий и сооружений, в частности к укреплению грунта путем термического воз действия.
Известен способ термического укрепления грунта, включающий бурение скважины, ее герметизацию, сжигание в скважине горючих смесей и нагнетание горячих газов в грунт (1 1.
Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ термического укрепления грунта, включающий бурение скважины, ее герметизацию, сжигание в скважине горючих смесей с образованием факела, нагрев стенок скважины на 3050оС ниже температуры начала спекания грунта и нагнетание горячих газов в грунт (2 ).
Недостаток указанных способов заключается в относительно продолжительном процессе обжига в основном иэ-за низкого давления горячих газов в скважине, при этом не исполь.зуется эффект резкого роста давления во время воспламенения горючих смесей, что снижает производительность.
Цель изобретения — повышение производительности.
Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем бурение скважины, ее герметизацию, сжигание в скважине горючих смесей с образованием факела, нагрев стенок скважины на 30-50 С ниже температуры начала спекания грунта и йагнетание горячих газов в грунт,-сжигание горючих смесей осуществляют периодическим воспламенением факела, нагрев стенок скважины ведут с повышением их температуры на 90-110 С в ч.
При этом нагнетание горячих га- зов в грунт ведут прн их избыточном давлении, величину которого определяют из соотношения Р= К вЂ” в-Т, (i)
2 11 fDTy Т о где Н - глубина зоны нагнетания горячих газов, м;
r — радиус эоны нагнетания горячих газов, мт
Т вЂ” температура горячих газов, град;
Ч - скорость горяЧих газов в зоне сжигания,м/с, 910928
Способ
Показатели
Единица измерени
21
Количество захваток щт удельная скорость горячих газов при входе в грунт, м/(c:.ìÏà);
К вЂ” коэффициент, учитываюций сток горячих газов перед затуханиегл факела; 5
Т вЂ” температура горячих газов
r при входе в грунт, град. п — пористость грунта у стенки скважины.
На чертеже изображена скважина и 10 укрепляемый массив грунта, продольный разрез.
Способ осуществляют следуюцим образом.
Первоначально бурят скважину 1 и герметизируют ее удлиненным затвором 2 с уплотняюцими сальниками 3 и обратным клапаном 4, ограничиваюцим зону 5 сжигания горючих смесей. 3атегл монтируют форсунку 6, подают горючую смесь в зону 5 и воспламеняют ее электрическим или ему подобным запальником 7. За счет резкого увеличения давления газов 8 при воспламенении горючей смеси в замкнутом объеме 5 обратный клапан 4 закрывается, а горячие газы 8 устреиляются через стенку 9 скважины 1 в укрепляемый массив грунта 10, причем давление падает и клапан 4 открывается.
Процесс циклического сжигания горючих смесей осуществляется пока расчетная температура обжига не достигает внещнего контура 11 укрепляеглого массива грунта 10.
Стенки 9 скважины 1 нагревают с о повыщением их температуры на 90-110 С в ч., обусловленной условиями наиболее оптимальной фильтрации горячих газов в начальный период обжига грун-40 тового массива 10, до температуры ниже теглпературы начала спекания грунта на 30-50 С и поддерживают ее постоянной на весь период термической обработки грунта. При этом температу-45 ру определяют иэ соотнощения
Я+ (.(1-n) Tc
Т +(1- ) +пЧ.С. где Q — плотность теплового потока, кДж/(ч м );
С вЂ” объемная теплоемкость горя
О
3 ч их га э ов, к Дж/ (м грйд); с(. — коэффициент теплообмена горячих газов со стенкой скважины;
Т вЂ” температура стенки скважины, граду
Объем укрепляемого грунта
n — пористость стенки скважины; у — скорость газов на входе в
С грунт, м/с.
Нагнетание горячих газов в грунт производят при их избыточном давлении, величину которого определяют из зависимости (1).
Температура стенки 9 скважины 1 после достижения своего допустимого значения поддерживается постоянной, исходя иэ условия повыщения теплосодержания поступающих в грунт газов.
Интервал скорости подъема температуры во вреглени 90-110 С в ч является оптимальным, так как при меньщем градиенте содержащаяся в околоскважинных слоях грунта вода нагревается медленно и ее отжатие от стенок скважины загледляется, а скорость газового потока уиеньщается, а при градиенте температуры более 110 С происходит быстрое закипание и испарение воды, ее конденсация и заполнение пор грунта влагой, препятствующей распространению теплового и газового потоков.
Пример. На участке работ осуцествляют обжиг грунта отдельными массивами высотой H=10 м, j|t поверху 1,2 м, а понизу — 2 м. Скважины 1 бурят станкогл ПВВС-15 g 0,2 м и оборудуют удлиненными затворами 2 и форсункагли 6 с разбивкой на две эахватки по 5 м в каждой. В скважинах 1 сжигаются горючие смеси из солярового масла с теплотворной способностью 40-42 мДж/кг и сжатого воздуха, подаваемого от компрессора
ДК-9М под давлением 0,08-0,12 ИПа.
Температура стенки 9 поднимается со скоростью 100 С в ч до 900 С и затем поддерживается постоянной.
После обработки первой захватки скважина 1 на высоту захватки томпонируется грунтом, затвор 2 и форсунка 6 устанавливаются в новое положение. Всего затрачивается на термическое укрепление грунта
10-59 ч, в том числе на обустройство скважины — 9, на ее разогревание до расчетной температуры — 22 ч, на обработку первой захватки — 17 ч, а второй — 11 ч.
Для сопоставления результатов одновременно проводят термическое укрепление известным способом, при которогл затрачивают 174 ч.
Результаты работ приведены в таблице. известный предлагаемый
910928
Продолжение таблицы
Показатели
Единица измерения
Способ
МПа
2,9
0,08-0,12
174 ч
28
167
106 м/сут ъ м /сут
3,65
1,24
8,56
2,9
ЗО
Формула изобретения
Избыточное давление в скважине
Продолжительность обжига, всего в т.ч.: оборудование скважины подъем температуры обжиг при постоянной температуре из них первая эахватка
Производительность способа: по глубине массива грунта по объему укрепленного грунта
Применение предлагаеглого способа позволяет повысить производительность термического укрепления грунта в 2,94 раза и одновременно снизить его себестоимость на 35%.
1. Способ термического укрепления грунта, нключающий бурение скважины, ее герглетизацию, сжигание в скважине горючих сглесей с образованием факела, нагрев стенок скважины на 30-50 С ниже температуры начала спекания грунта и нагнетание горя- 4О чих газов н грунт, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повыщения производительности, сжигание горючих смесей осуществляют периодическим воспламенением факела, 45 нагрев стенок скважины ведут с повышением их температуры на 90110 С в ч. 2. Способ по п. 1, о т л и ч а - ю шийся тем, что нагнетание ro- 5p рячих газов в грунт ведут при их избыточном давлении, величину котоизвестный предлагаемый рого определяют из соотношения
Kle Ve T
2nHV> То где Н вЂ” глубина зоны нагнетания горячих газов, м;
r — радиус зоны нагнетания roо рячих газов, м;
Т вЂ” температура горячих газон, о град;
V — скорость горячих газов в зоне снижения, и/с;
V — удельная скорость горячих
У газов при входе н грунт, м/ (с. мПа);
К вЂ” коз ффицие н т, уч и тын ающий сток горячих газов перед затуханием факела; п — пористость грунта у стенки скважины|
T — теглпература горячих газов при входе в грунт, град.
Источники информации, принятые во внимание при экспертизе
1. Авторское свидетельство СССР
М 538094, кл. Е 02 Р 3/14, 1974.
2. Авторское свидетельство СССР по эаянке М 2829585/29-33, кл. Е 02 D 3/14, 1979.
910928
Составитель A.Ïðÿìêoâ
Редактор М.Бандура Техред A.Áàáèíåö Корректор А.Дзятко
Заказ 10б4/11 Тираж 711 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Е-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4