Способ термического укрепления просадочного грунта

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 2 Р 3 ф,ф) р )и г г,ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН ЕТЕЛЬСТВУ РСКОМУ К й институ усев ССС974.ССР76.., 1 табл СУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИ(56) Авторское свидетельство538094, кл. Е 02 Э 3/11,Авторское свидетельство С842130, кл. Е 02 Р 3/11,(54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УКРЕПЛЕНИЯ ПРОСАДОЧНОГО ГРУНТА (57) Изобретение относится к строительству зданий и сооружений на слабых грунтах, укрепляемых термическим воздействием. Изобретение направлено на снижение энергозатрат и продолжительности работ. Это достигается тем, что перед введением воздуха в грунт его осушают. Нагнетание горячих газов в грунт ведут периодически. В последний период газы нагнетают до температуры грунта на внешнем контуре, равной 150 в 2 С. Введение воздуха в грунт производят после каждого периода нагнетания горячих газов. Приводится математическая зависимость для определения продолжительности введения воздуха в грунт.3Изобретение относится к строительству зданий и сооружений на слабых грунтах, укрепляемых термическим воздействием.Цель изобретения - снижение энергозатрат и продолжительности работ.5На фиг. 1 изображен укрепляемый просадочный грунт и размещение основного оборудования и средств контроля процесса, разрез; на фиг. 2 - график распределения температуры при нагнетании горячих газов; на фиг. 3 - то же, после введения в грунт воздуха. Технология способа состоит в следующем.В начале бурят скважину 1 и герме тизируют ее затвором 2 с форсункой 3, которую соединяют через вентиль 4 с компрессором 5, а через вентиль 6 - с емкостью 7 для топлива, а компрессор 5 оборудуют воздухоосушителем 8. Затем, подавая в скважину 1 через форсунку 3 топливную смесь, генерируют в скважине 1 поток горячих газов и периодически нагнетают газы через стенки скважины 1 в укрепляемый массив просадочного грунта 9.После каждого нагнетания горячих газов в скважину 1 через форсунку 3 от компрессора 5 через воздухоосушитель 8 в грунт 9 вводят воздух в течение времени тп определяемого из следующей математической зависимости30А. 27 Г) цгде Н глубина укрепляемого массива грунта, м;- средний расход тепла на нагревание минерального скелета грунта,МД3средний расход тепловой энергии наиспарение из укрепляемого грунтавлаги, МДж/м;К - коэффициент, учитывающий приращение объема нагреваемого грунтаза один период нагнетания горячихгазов;Ав средняя скорость перераспределения температуры в грунте воздухом, м"/ч;О - диаметр укрепляемого массива грунта, м;с - количество периодов нагнетания горячих газов в грунт;и - порядковый номер периода нагнетания горячих газов,В первый период нагнетания горячих газов в грунт 9 он нагревается и при достижении 150 - 200 С в нем достигается полное испарение влаги. По мере нагреваниягрунта фронт этой температуры перемеща ется в глубь укрепляемого массива 9. Характер распределения температуры после первого периода нагнетания горячих газов показан на фиг. 2, где То - температура газов в скважине 1; Т - температура нагрева грунта 9 до 150 - 200 С. На фиг. 3 приведено перемещение температуры от Т к Т после введения в грунт 9 воздуха в течение времени, определяемого по зависимости (1) . Тот же результат достигается и при последующих периодах нагнетания горячих газов и введения воздуха.Последний период нагнетания горячих газов определяется по достижении их фронта с температурой 150 - 200 С внешней границы 10 укрепляемого массива грунта 9. После этого в грунт 9 вводится воздух и температура грунта доводится на границе 10 до 350 в 4 С.Контроль температуры в укрепляемом просадочном грунте 9 осуществляют с помощью термопар 11 с самопишущими приборами 12,Пример. На строительной площадке осуществлялось термическое укрепление просадочного грунта на глубину (Н) 9,4 м с влажностью (М) 0,18. Для этих условий значение К=2.Осуществлялось деление массива нагреваемого просадочного грунта на 2, 3 и 4 объема. Согласно опытам средние скорости нагревания грунта и распространения воздуха были соответственно равны А=1,01 м/ч иА =: 3,02 м/ч.Скважины были пробурены установкой ЛБУи загерметизированы затворами 2 с форсунками 3, соединенными через вентиль 4 с компрессором ПКСМ, а через вентиль 6 - с емкостью 7 с соляровым маслом, имеющим теплоту сгорания 42 МДж/кг. Воздух от компрессора 5 осушался в универсальном осушителе ВОУ. Радиус укрепляемого просадочного грунта 9 был принят по внешнему контуру 10, нагреваемому до температуры 370 С, определенной по предварительным лабораторным испытаниям на устранение просадочных свойств грунта. Температура полного испарения свободной и физически связанной воды в испытываемом грунте 150 С.На термическое укрепление просадочного грунта было затрачено 128, 110 и 100 ч соответственно для П=2, 3 и 4, а расход жидкого топлива составил соответственно 31,1;28,1 и 26,6 кг/м.Одновременно было выполнено термическое укрепление этого грунта известным способом, на которое было затрачено 150 ч и 37,2 кг жидкого топлива на 1 м укрепленного грунта.Сравнительный анализ и данные термического укрепления сведены в таблице.=2 П=З П=4 Показатели 933 842 797 Продолжительностьработ, ч 128 110 100 150 15 где Н -Формула изобретения 20 К -25 Ав -Зо Д фиг,г,2 ь А. Прямковрес КП Составит Техред И. В Тираж 607 ого комитета СС сква, Ж - 35, Р афическое предпРедактор М. ПетроваЗаказ 2002/30ВНИИПИ Государственн13035, МПроизводственно-по.чиг рректор М. Ддписноеретений и отк4,эд,1 Проект тий по дедам изошская наб.,ятие, г. Ужгор я. Затраты топлива,кг/30 мз 1116 Таким образом, расход энергии сокращается в 1,2 - 1,4 раза, а продолжительность укрепления грунта - в 1,18 - 1,50 раз. Способ термического укрепления просадочного грунта, включающий бурение скважины, ее герметизацию, генерирование потока горячих газов, периодическое их нагнетание через стенки скважины в грунт, нагрев массива укрепляемого грунта до 350 - 400 С на его внешнем контуре и введение в грунт воздуха, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат и продолжительности работ, перед введением воздуха в грунт осуществляют его осушение, а нагнетание горячих газов в последний период ведут до температуры грунта на внешнем контуре, равной 150 в 2 С, причем введение воздуха в грунт производят после каждого периода нагнетания горячих газов в течение времени, определяемого из за- висимости глубина укрепляемого массива грунта, м;средний расход тепла на нагревание минерального скелета грунта,МДж/м";средний расход тепловой энергии наиспарение из укрепляемого грунтавлаги, МДж/м,коэффициент, учитывающий приращение объема нагреваемого грунтаза один период нагнетания горячихгазов;средняя скорость перераспределения температуры в грунте воздухом, м /ч;диаметр укрепляемого массива грунта, м;количество периодов нагнетаниягорячих газов в грунт;порядковый номер периода нагнетания горячих газов.