Способ термического укрепления грунта

Способ термического укрепления грунта

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических республик о>987029 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 260581 (21) 3294287/29-33

И)М Кл з с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Е 02 D 3/11

Государственный комитет

СССР по делам изобретений н открытий, Опубликовано 07.01.83, Бюллетень ¹ j

Дата опубликования описания 07.01,83 (%31УДК 624.138..9(088.8) (72) Автор изобретения " - . :.=:, " ./

Московский ордена Трудового Красного Знамени инженерно-строительный институт им. В;В.Куйбышева (71) Заявитель (54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТА

Изобретение относится к строительс тв у, в час тиос ги к ликвидации просадочных свойств связных, преимущественно лессовых, грунтов путем их термического упрочнения.

Известен способ термического укрепления грунта, включающий бурение скважин, продувку грунта сжатым воздухом, сжигание в скважинах горючих смесей и обжиг грунта при избыточном давлении продуктов горения (1).

Наиболее близким к предлагаемому является. способ термического укрепления грунта, включающий образование скважины, размещение в ней с кольцевич зазором перфорированного трубчатого экрана, герметизацию скважины, образование потока горячих газов, подачу в кольцевой зазор сжатого воздуза и нагнетание горячих газов в грунт (2) .

Недостаток -известных способов заключается в том, что при укреплении грунта на большую глубину из-за ограниченной длины факела возникает необходимость выполнять работы по от.— дельным участкам, соизмеримым с длиной факела, что исключает возможность равнопрочного укрепления различных по высоте скважины слоем грунта с разо ной газопроницаемостью.

Цель изобретения — обеспечение укрепления грунтов с разной газопроницаемостью по горизонтам.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему образование скважины, размещение в ней с кольцевым зазором перфорированного трубчатого экрана, герметизацию скважины, подачу в кольцевой зазор сжата го воздуха и нагнетание горячих газов в грунт, герметизацию скважины проводят у ее устья и на границах горизонтов с разной газонепроницаемостью, подачу сжатого воздуха ведут после нагнетания горячих газов в грунт, а в период нагнетания последних осуществляют выдерживание в нижнем горизонте давления, определяемого из со- отношения

Р От Tc Vo (4)

D n Ч T где От- — диаметр трубчатого экрана в нижнем горизонте,. м;

D — диаметр отверстий в экране, о

N ð"

n — число отверстий в экране в пределах нижнего горизонта;

987029

Т вЂ” температура горячих газов при.входе их в грунт нижнего горизонта, С

Тц — температура газов внутри экрана в пределах нижнего горизонта, c;

Ч, - средняя удельная скорость газов при входе в грунт нижнего горизонта, м/ч" мПа;

Ч вЂ” скорость газов внутри экрана в начале нижнего горизонта, м/ч.

На чертеже приведена схема, реализующая прецлагаемый способ.

Способ осуществляется следующим образом.

Вначале бурят скважину 1 и .монтируют в ней соосно на всю глубину перфорированный трубчатый экран 2 меньшего, чем скважина 1 диаметра. Экран

2 закрепляют в скважине 1 фиксаторами 3. После этого герметизируют скважину 1 затвором 4 и подключают последний в теплоизолированному трубопроводу 5, соединенному с генератором

6 тепловой энергии и компрессором 7.

Затем сжигают горючие смеси в генераторе 6, поцают горячие газы через отверстия 8 в перфорированном экране

2 в кольцевой зазор 9 и поддерживают в нем избыточное давление, определяемое из соотношения .(1) . Горячие газы равномерно прогревают грунт в стен- 30 ках скважины 1 и фильтруются в укрепляемый массив грунта 10, нагревая его до требуемой температуры. Сжигание горючих смесей в генераторе 6 производят пока расчетная температура об- З5 жига не достигает 0,8-0,9 радиуса укрепляемого массива грунта 10, что фиксируется показаниями термопар 11 с самопишущими приборами 12. После этого в кольцевой зазор 9 нагнетают " 40 от компрессора 7 сжатый воздух, который фильтруется в нагретый массив грунта 10 и перераспределяет аккумулированное им тепло. Подачу сжатого воздуха пРекРащают, когда расчетная 45 температура обжига достигнет границы

13 укрепляемого массира грунта 10.

Чтобы горячие газы равномерно заполняли весь кольцевой зазор 9, число отверстий 8 в перфорированном экране 50

2 по его высоте принимают различное.

Если газопроницаемость стенок скважины 1 по его высоте различна, то она оборудуется сальниковыми прокладками

14, герметизирующими слои с различной фильтрационной способностью грун- 5 та. При этом экран 2 выполняют с переменным диаметром, определяемым из соотношения

Vc To а. сЧ ° Т где 0 — диаметр скважины, м;

Чь — скорость поступления нагретых газов в трубчатый экран, м/ч; 65

Vo — скорость поступления газов в грунт, м/ч;

То — температура горячих газов на входе в экран, К;

Т вЂ” температура газов на входе в грунт, К.

При укреплении грунта с разной.газопроницаемостью его слоев по.глубине величину давления горячих газов по соотношению (1) Ьпределяют только для наиболее удаленного слоя, нижнего. Если грунт по глубине его укрепления имеет одинаковую газопроницаемость, соотношение (1) остается справедливым и для .этого случая.

Генерация горячих газов вне скважины 1 при помощи устройств 6 позволяет исключить процессы розжига и регулирования длины факела горения в стволе скважины 1, а также улучшает условия для равномерного распределения температуры по всей высоте скважины 1.

Пример . На участке работ производится термическое укрепление однородного массива из лессового просадочного грунта мощностью 15 м отдельными опорами диаметром 2м. Расчето ная температура обжига 300 С. По данным пробного опытного обжига скорость нагретых газов при входе в,грунт 36 м/ч, удельная скорость 368 м/ч мПа.

Скважина 1 бурится на глубину 15 м установкой ЛБУ-50 диаметром 0,1 м.

Сжигание горючих смесей из газового топлива теплотворной способностью

35 м,Дж/кг и сжатого воздуха, подаваемого от компрессора 7 типа ВН-10, производится в агрегате 6, размещенном вне скважины 1. Перед герметизацией скважины 1 затвором 4 в. ней монтируется перфорированный экран 2 диаметром 0,05 м с 50 отверстиями диаметром 0,01 м.

Горячие газы поступают в трубчатый экран 2 с температурой 823 С, а в грунт в стенках скважины 1 с температурой 600 С. В кольцевом зазоре 9 поддерживается. избыточное давление.

0,1 мПа. Нагнетание горячих газов в . укрепляемый массив грунта 10 осуществляется пока температура 30(f C не распространяется на расстояние 0,85 м от оси скважины 1. На это требуется

120 ч. После отключения генератора 6 в зазор 9 нагнетается от компрессора

7 сжатый воздух в течение 24 ч, пока о расчетная температура 300 С не достигает внешнего контура 13 укрепляемогь массива грунта 10. Этот момент фиксируется термопарами 11 типа TXA-УШ, установленными в грунте, и самопишущими приборами 12 класса точности 0,5. . Одновременно на данной площадке производится термическое укрепление, грунта известным способом путем сжигания газового топлива в скважине 1 с разделением ее на два участка по глубине, длиной снизу вверх 8 и 7 м.

987029

Результаты сравни ельного:анализа при- Таким образом, продолжительность .ведены в таблице. обжига сократилась на 30%.

СпОсоб

Единица измерения

Показатели

Известный Предлагаемый з

Объем укрепленного грунта

Щюдолжительность обжига

48. 144

206

112

94 первый участок второй участок охлаждение массива

120 ,24 ч ч ч

D — диаметр отверстий в экране, о м;

1. Авторское свидетельство СССР

Р 613005, кл. Е 02 D 3/10, 1976.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке В 2986928(29-33, кл.,Е 02 D 3/11, 1980.

Формула. изобретения

Способ термического укрепления грунта, включающий образование скважины, размещение в ней с кольцевым зазором перфорированного трубчатого экрана, герметизацйю скважины, подачу в коль- 5 ревой зазор сжатого воздуха и нагие ганне горячих газов в грунт, о т л ич а ю шийся .тем, что, с целью обеспечения укрепления грунтов с разной газопроницаемостью о горизонтам, 3О герметизацию скважины проводят у ее 30 устья и на границах горизонтов с разной газопроницаемостью, подачу сжатого воздуха ведут после нагнетания горячих газов в грунт, а в период нагнетания последних осуществляют вы- 35 держивание в нижнем горизонте давления, определяемого из соотношения

От т Vo

Р

0 ° и V ° Т иъ, Т

-40 где D — диаметр трубчатого экрана в нижнем горизонте, м; и — число, отверстий в экране в пределах нижнего горизонта;

Тс — температура горячих газов . при входе их в грунт нижнего горизонта, С;

Т вЂ” температура газов внутри экрана в пределах нижнего горизонта, С1 7, — средняя удельная скорость газов при входе в грунт нижнего горизонта, м/ч. мПа;

V — скорость газов внутри экрана в начале нижнего горизонта, м/ч.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

987 029

Тираж 671 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, g-35, Рушская наб., д. 4/5

Заказ 10233/7

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

Составитель A. Прямков

Редактор Т. Митрович Техред A.Ач Корректор Н. Король