Способ термического укрепления грунта

ГОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ 68035/31-33(54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТА(57) Изобретение относится к строительству, в частности к укреплению лессовых и глинистых грунтов в стенках горизонтальных выработок путем термического их укрепления низкотемпературной плазмой, и направлено на повышение эффективности. Это достигается тем, что перед нагреванием грунта производят его увлажнение до степени влажности, равной 0,6 в О Тепловой поток от генератора перемещают вдоль выработки периодически: Тепловой поток генерируют в виде низкотемпературной плазмы. Приводится математическая зависимость для определения скорости воздействия плазмы на грунт. 1 табл, 2 ил.Изобретение относится к строительству, в частности к укреплению лессовых и глинистых грунтов в стенках. горизонтальных выработок путем термического их укрепления низкотемпературной плазмой. 5Цель изобретения - повышение эффективности.На фиг. 1 изображена выработка и укрепленный грунт, основное оборудование; на фиг. 2 - то же, разрез.10Способ термического укрепления грунта осуществляется следующим образом. Вначале образуют горизонтальную выработку 1 и устанавливают в ней крепление 2 разборного типа, затем в выработ ку 1 подают подвижный агрегат 3, включающий комплект, состоящий из компрессора 4, емкости 5 для газообразного во- . дорода, емкости 6 для воды и водяного насоса 7, кольцевого термогенератора 8 с диффузорами 9. После этого на участке действия струи 10 низкотемпературной плазмы 11 снимают крепление 2 и подают в кольцевой термогенератор 8 смеси газообразного водорода со сжатым воздухом, зажигают их запальником 12, например электрически, и формируют зону действия низкотемпературной плазмы 11, совмещая зоны 13 раскрытия потока плазмы на весь период размягчения грунта 14 в стенках 15 выработки 1 со скоростью воздействия плазмы, определяемой эмпирической зависимостью (.1)лВНЦЪагде В - толщина размягченного грунтав стенке. выработки, м;Н -- расстояние от термогенератора 35до стенки выработки, м;- угол раскрытия потока плазмы привыходе из термогенератора;т продолжительность периода воздействия плазмы, ч;После этого агрегат 3 передвигают в новое положение и процесс повторяют. Перед воздействием плазмой 11 на грунт 14 его увлажняют до степени влажности 0,6 - 0,7 с помощью распылителя 16 и насоса 7 водой из емкости 6. 45Применение низкотемпературной плазмы из смеси газообразного водорода и сжатого воздуха позволяет ионизировать среду в области воздействия плазмы и при степени влажности грунта 0,6 - 0,7 . (грунт еще не полностью водонасыщен) и температуре 50 плазмы 2400 - 2600 С, при скорости ее воздействия согласно (1) получить прогретую толщу грунта слоем 20 - 60 см. При этом достигается сокращение расхода тепла на теплоту плавления грунта.Пример На строительной площадке осуществлялось термическое укрепление грунта в обделках двух подземных горизонтальных выработок в покровном суглинке со степенью влажности в природном состоянии 0,5.Выработки 1 были образованы отрывкой экскаватором на базе трактора Белорусь с зачисткой профиля навесным приспособлением. Размер выработок 1: ширина 3 м, высота 6 м, в том числе высота арочного свода 2 м, толщина обделки 0,3 м. Выработки 1 были закреплены креплением 2 из сборных плит. Агрегат 3 был смонтирован на тракторном прицепе и включал компрессор 4 КС, 1,75 м, баллоны 5 для газообразного водорода, емкость 6 для воды и водяной насос 7 с двигателем Л-2, термогенератор 8 с диффузорами 9, размещенными от стенок 15 выработки 1 на расстоянии 1 м. Грунт увлажнялся до степени влажности 0,65, что проверялось непосредственным отбором проб.Низкотемпературная плазма 11 формировалась с температурой 2500 С с расчетом совмещения ее струй 10 в зонах 13. Размягчение грунта 14 в стенках 15 выработок 1 достигалось за 9,3 в 11 ч трехразовым перемещением агрегата 3 вдоль выработки 1, Одновременно обрабатывалась длина выработок в 2 м,Результаты проверки способа и сравнение с известным способом приведены в таблице.Таким образом, предлагаемый способ позволяет сократить энергетические затраты на 16 - 21 О с одновременным ускорением процесса в 1,4 в 1,6 раза. Способ применим и на других видах грунтов.Формула изобретенияСпособ термического укрепления грунта преимущественно в стенках выработки, включающий образование горизонтальной выработки, генерирование в ней теплового потока с температурой 2400 в 26 С, нагревание до размягчения грунта в стенках выработки нормально направленным к ним тепловым потоком и перемещение последнего вдоль выработки, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности, перед нагреванием грунта производят его увлажнение до степени влажности, равной 0,6 - 0,7, перемещение теплового потока вдоль выработки ведут периодически, а генерирование теплового потока осуществляют в виде низкотемпературной плазмы со скоростью ее воздействия на грунт с определяемой из зависимостигде В - толщина размягчаемого грунта встенке выработки, м;Н - расстояние от термогенератора достенки выработки, м;Способ Показатели Известный Вар. 1 Вар. 2 Объем .обделок выработок, мз 25 25 25 28 33 Общий расходтепла ИДж 120750 116000 140500 Показатели эф- фективности удельный расход тепловой энер- ф гни на обделку выработки,идж/м 4830 4640 5620 средняя скорость процесса м /ч 0,543 0,893 0,758 15 В 11 10 1 г(Рыг. 1 Составитель А. ПрямковРедактор М. Недолуженко Техред И. Верес Корректор Л. ПатайЗаказ 5956/ 9 Тираж 607 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж - 35, Раушская наб., д. 4/5Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 1362779- угол раскрытия потока плазмы привыходе из термогенератора; Общая длительность процесса, ч т - продолжительность периода воздействия плазмы, ч,