Способ термического укрепления грунта

(51) 4 Е 02 0 3 11 7 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН КР строи епгосуддРственный комитетПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЬПИЯМПРИ ГКНТ СССР Н А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УЛЕНИЯ ГРУНТА(57) Изобретение относится к областительства, в частности к термическому 1Изобретение относится к строительству, в частности к термическому укреплению глинистых и лессовых грунтов преимущественно в виде опоры.Цель изобретения - снижение энергозатрат.На чертеже изображены укрепляем ый грунт (разрез по скважине) и схема размещения технологического оборудования и средств технического контроля процесса.Способ осуществляется следующим образом.Вначале бурят скважину 1 и уширяют ее низ 2, а по оси 3 скважины 1 устанавливают трубопровод 4 на подставку 5, в котором, на высоту уширения 2 выполнена перфорация 6. Затем скважину 1 заполняют послойно грунтовыми смесями 7, уплотняя их известным приспособлением (не показано) выше проектной отметки 8, а устье 9 скважины 1 герметизируют затвором 10. После этого трубопровод 4 соединяют через вентиль 11 с генератором 12 окислителя, а через вентиль 13 с осушителем 14, который также лению глинистых и лессовых грунтов преимущественно в виде опоры, и направлено на снижение энергозатрат. Это достигается тем, что при сжигании топлива, смешанного с укрепляемым грунтом, производят периодическое отсасывание из устья скважины отработанных газов, нагретых до температуры 300 - 500 С. Смесь грунта с топливом при ее введений в скважину уплотняется. Грунт при сжигании топлива нагревается до начала его спекания. Окислитель, подогретый до 250 в 3 С, вводится в уширение низа скважины под давлением 0,75 - 1,25 МПа с помощью размещаемого по оси скважины трубопровода. Расход энергии снижается до 2900, а длительность процесса - до 1,5 раз, 1 ил, 2 табл. 2соединяют с генератором 12. Уширение 2 скважины 1 в просадочных грунтах второго типа заглубляют ниже непросадочного горизонта 15. Затем проверяют систему на герметичность и подают из генератора 12 окислитель, нагретый до температуры выше начала воспламенения топлива в грунтовой смеси 7 (например для твердого топлива с температурой воспламенения 200 в 2 С окислитель, в качестве которого применяют атмосферный воздух, нагревают до 250 - 300 С), под давлением 0,75 - 1,25 МПа. Под воздействием температуры окислителя смесьвоспламеняется, а кислород интенсифицирует процесс горения топлива. При этом нагретые газы через перфорацию 6 поднимаются под давлением, постепенно распространяя процесс сжигания топлива от низа 2 скважины 1 до проектной отметки 8. После поступления отработанных газов в устье 9 с температурой около 500 С их отсасывают, пропуская через осушитель 14, пока температура отработанных газов не понизится до 300"С. После этого продолжают подачу1458498 Формула изобретения таблица 1 Общая дли -тельность,ч Коэффициент давление,ипа потерь 9,2 12,2 11, 10 2 9 7 0,25 5,5 20, 25 16, 25 0,50 6,3 13,5 1,0 11,75 1,25 10,1 16,4 12,0 1,5 окислителя и процесс повторяют, пока смесь грунта с топливом 7 не нагреется до температуры начала спекания грунта, например до 800 - 900 С, в пределах от уширения 2 до проектной отметки 8, что контролируют по цвету металла трубопровода 4 оптическим пирометром через контрольный глазок 16.Уплотнение грунтовых смесей позволяет сократить их усадку в процессе термического воздействия, исключить дополнительное введение смесей, уплотнить стенки скважины, сокращая потери тепла через них, увеличить давление подачи окислителя, что способствует интенсификации процесса и более полному сгоранию топлива. Периодическое отсасывание отработанных газов обеспечиваетравномерное прогревание грунтовой смеси по высоте скважины и создает возможность регулирования процесса. Давление подачи окислителя и температура отработанныхгазов, определенные на скважинах глубиной4 м, приведены в табл. 1.Согласно данным табл. 1, оптимальное давление окислителя 0,5 - 1,0 МПа, оптимальная температура отработанных газов , 300 - 500 С. При этих условиях достигаютсянаименьшие потери тепла. Подача окислителя по трубопроводу по оси скважины способствует равномерности насыщения смеси окислителем.Пример, На экспериментальной строи-тельной площадке проводили укрепление глинистого грунта в виде опоры. Влажность грунта 0,12, объемная масса 1680 кгс/м, температура начала спекания 850 С. Термическое укрепление грунта выполняли в трехскважинах 1 глубиной 4 м. Скважины 1 были пробурены установкой АВБдиаметром0,5 м с уширением 2 их низа до 0,8 м приставкой в ЛБУ. Затем по оси 3 устанавливали трубопровод 4 на подставку 5 из шамот; ного кирпича, трубопровод 4 перфорировали на высоту 0,8 м от низа скважины 1 отверстиями диаметром 1,2 см. Смеси местного грунта с твердым топливом 7 в количестве 8,6 мас, % уплотняли слоями по 0,8 м полой трамбовкой с массой 0,08 т до проектной отметки 8 на глубине 1,2 м от поверхности (выше -- без уплотнения) . Устья 9 скважин 1 герметизировали винтовыми затворами 1 О конструкции МИСИ, которые соединяли через вентиль 11 с генератором 12 нагретого воздуха типа УСВ-ЗООМ, а через вентиль 13 с осушителем 14 шторно-подъемного типа, который соединяли с генератором 12. Уширение 2 выполняли в более плотном суглинке. Степень повышения температуры грунта до начала его спекания по высоте скважины определяли через глазок 16 пирометром ОППИРпо цвету трубопровода 4 и сравнению его со стандартной шкалой цветов побежалости. Процесс осуществляли в соответствии с описанной технологией.Данные эксперимента известного способаприведены в табл. 2.Таким образом, предлагаемый способ 20 сокращает расход энергозатрат на 18 - 29%и длительность процесса на 19 - 58%. Способ термического укрепления грунта,преимуцественно в виде опоры, включающий бурение скважины, уширение ее низа, введение в скважину смеси грунта с топливом, герметизацию устья скважины, подачу в ее уширение нагретого до 250 - 300 С окис лителя и сжигание топлива с образованиемукрепленной стол бч атой структуры, отличаюиийся тем, что, с целью снижения энергозатрат, во время сжигания топлива ведут периодическое отсасывание устья скважины отработанных газов, нагретых до температу ры 300 - 500 С, а в процессе введения в скважину смеси грунта с топливом осуществляют ее уплотнение, причем сжигание топлива ведут с нагреванием грунта в смеси до начала его спекания, а подачу окислителя производят под давлением 0,75 - 1,25 МПа посредством размещаемого по оси скважины труоопровода. Потери тепла в атмосферу, Х, дляразличных температур, С0 200 300 400 500 600 0,3 8,4 8,9 8,6 110 9, 2 7,1 8,0 7,3 10,8 10,6 9, 4 9, 2 9, 0 11, 612,4 10,3 9)6 10,4 14)9 15,8 11,4 11,0 12,3 16)21458498 Таблица 2 Из вестныйспособ 11 редлаг аемыйспособ Показатели скважи- скважина 1 на 2 Избыточное давление, К 1 а 0,75 1,25 0,18 Температура отработанных газов прио отсасывании, С 300 500 Расход тепловойэнергии, МДж/м 2820 2922 Зб 40 Длительность процесса, ч 16 12 19 Составите Техред И. В Тираж 588 нного комитета по и 5, Москва, Ж - 35 ательский комбинат Редактор Л. Веселовск За каз 346/34 ВНИИПИ Государстве 303 Производственно-издмков Корректор М. Самборская Подписное бретениям и открытиям при ГКНТ СССРРаущская наб., д. 4/5Патент, г. Ужгород, ул. Гагарина,О