Способ стабилизации оснований под сооружениями

(56) Авторское свиВ 1444535, кл. ЕАвторское свиМ 1696731, кл. Е М 44А,В. Бакулиндетельство СССР21 О 20/00, 1986.детельство СССР02 О 11/38, 1989. Изобретение атно может быть испольэ унтов и горных масИзвестен способ и ющего раствора пут оительству и очнения сится к строванодляу рсивов.нъектирования укрепем энергии взрыва, в ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(54) СПОСОБ СТАБИЛИЗАЦИИ ОСНОВАНИИ ПОД СООРУЖЕНИЯМИ(57) Использование: строительство, упрочнение грунтов и горных массивов. Сущность изобретения: создают гидроизолирующий экран вокруг основания путем бурения вер- тикальных скважин вокруг сооружения. Размещают в скважинах виброисточники и создают в грунте нарастающие по амплитуде виброколебания до величины, не превышающей 0,5 напряжения разрушения. Определяют частоту собственных колебаний грунта. Нагнетают в скважины закрепляющий раствор и поэтапно возбуждают колебания в диапазоне 60 - 1500 Гц с последующим вибровоэдействием с частотой собственных колебаний массива. Вертикальные скважины бурят по окружности с шагом 15 - 30 на расстоянии 150-300 м от сооружения и производят в них гидро 2разрыв, На удалении 500-700 м от основания сооружают вертикальную шахту глубиной, равной высоте основания, из забоя которой в направлении главного напряжения грунта основания проходят штольню длиной, равной радиусу гидроизолирующего экрана, Вдоль вертикальной шахты с шагом 5-10 м бурят горизонтальные скважины через всю толщу основания сооружения. После этого нагнетают в вертикальные и горизонтальные скважины закрепляющий раствор с одновременным вибровоздействием величиной, равной 0,2 - 0,3 величины разрушающих грунт напряжений, до момента достижения раствором 0,5 - 0,6 заданной прочности с последующим вибровоэдействием частотой 60 - 1500 Гц и амплитудой, равной 0,1 - 0,2 величины разрушающих грунт напряжений. Гидроразрыв и нагнетание закрепляющего раствора осуществляют виброисточниками, размещенными в вертикальных скважинах с шагом 3 - 5 м, в створах горизонтальных скважин. По ходу осуществления всех работ осуществляют постоянный геомеханический контроль за состоянием грунта, В качестве закрепляющего раствора и используют гелеобразующий водонепроницаемый раствор с 3-5-ным содержанием поверхностно-активных веществ. 3 э.п.ф-л ы. котором наполненныи раствором конус с герметичнозакрывающейся крышкой и предохранительным клапаном, манометром, через нагнетательную сеть иньектирует раствор через запорную арматуру в породы,10 50 Известный способ трудоемок, требует периодической остановки процесса и большого объема бурения скважин и шпуров,Известен также способ упрочнения горных пород, включающий бурение вертикальных скважин вокруг сооружения, установку е скважинах виброисточников, возбуждение виброколебаний в массиве, постепенное увеличение их амплитуды до величины, при которой напряжения в массиве достигнут половины от разрушающих и нагнетание в шпуры скрепляющих растворов, причем перед нагнетанием определяют частоту собственных колебаний рунта в массиве, Виброколебания возбуждают поэтапно, первоначально в диапазоне 60 - 1500 Гц, а затем переходят на частоту, равную частоте собственных колебаний массива.Известный способ не позволяет качественно укреплять грунтовый массив и зффективно стабилизировать основание сооружения,Цель изобретения - повышение эффективности стабилизации основания.Это достигается тем, что на удалении от основания 150-300 м по окружности бурят скважины с шагом через 15 - 30 по периметру окружности, производят в них гидроразрыв, а трещину гидроразрыва заполняют гелеобразующими водонепроницаемыми растворами,Во время проведения гидрораэрыва осуществляют вибровоздействия в совокупности с нагнетанием рабочей жидкости в скважину, причем частота вибровоэдействия равна частоте нагнетания жидкости во время гидроразрыва. На удалении от основания 500 - 700 м проходят ствол вертикальной шахты глубиной, равной высоте основания массива. В основании шахты проходят штольню длиной, равной радиусу гидроизолирующего экрана вокруг основания, причем направление проходки выработки совпадает с направлением одного из главных напряжений, действующих в массиве, из ствола вертикальной шахты с шагом 5-10 м бурят горизонтальные нагнетательные скважины в основании сооружения длиной, ограниченной размерами гидроизопирующего экрана вокруг основания сооружения и нагнетают в скважины поверхностно-активные вещества с концентрацией 3-5 от объема нагнетаемой жидкости,При нагнетании в скважины скрепляющих растворов величина вибровоздействия составляет 0,2-0,3 от величины разрушающих напряжений для грунтов, слагающих основание сооружения, и вибровоздействия осуществляют в течение времени, при котором скрепляющий раствор не достигает 0,5-0,6 величины нормативной прочности. После этого возбуждают колебания в диапазоне 60-1500 Гц с амплитудой 0,1-0,2 величины разрушающих напряжений и продолжают нагнетать в скважины закрепляющий раствор,В процессе ведения работ осуществляют постоянный геомеханический контроль состояния, грунта.Способ осуществляют следующим образом,С помощью датчиков давления горных пород, устанавливаемых в контрольной скважине, определяют поле напряжений и главные векторы в породном массиве основания. На удалении 150-300 м от основания по окружности бурят вертикальные скважины с шагом 15-30 до коренных или скальных пород, на удалении 500 - 700 м от основания сооружают вертикальную шахту глубиной, равной высоте основания. Из забоя шахты в направлении главного напряжения грунта основания проходят штольню длиной, равной радиусу создаваемого гидроизолирующего экрана вокруг основания, Вдоль вертикальной шахты с шагом 5-10 метров бурят горизонтальные скважины через всю толщу основания сооружения. Размещают в вертикальных скважинах виброисточники с шагом 3 - 5 метров в створах горизонтальных скважин и заполняют их рабочей жидкостью, например, водой с . кварцевым песком ипи мелкими частицами иного грунта. Производят в вертикальных скважинах гидроразрыв, путем вибровоздействия в совокупности с импульсным нагнетанием рабочей жидкости, При этом, частоту виброеоздействия задают равной частоте импульсов нагнетания жидкости, что повышает площадь гидроразрыеа и снижает его время. Создают в грунте нарастающие по амплитуде виброколебания до величины, не превышающей 0,5 напряжения разрушения грунта, Определяют частоту собственных колебаний грунта и вновь возбуждают поэтапно виброкопебания первоначально с частотой в диапазоне 60-1500 Гц. Одновременно в вертикальные и горизонтальные скважины нагнетают закрепляющий раствор, в качестве которого используют гелеобразующий водонепроницаемый раствор с 3 - 5 содержанием поверхностно-активных веществ.Последние интенсифицируют трещинообразование, вызванное гидроразрывом, Нагнетают закрепляющие растворы импульсно с частотой, равной частоте собственных колебаний грунта. Одновременное вибровоздействие производят величиной,1779274 Составитель А.ЗуенкоТехред М. Моргентал Корректор О,Кравцова Редактор Заказ 4205 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 равной 0,2-0,3 величины разрушающих грунт напряжений до момента достижения раствором 0,5 - 0,6 заданной прочности. После этого вибровоздействуют частотой 60- 1500 Гц и амплитудой, равной 0,1-0,2 величины разрушающих грунт напряжений. Для предотвращения оползней, вывалов и подобных осложнений процесса стабилизации основания осуществляют постоянный геомеханический контроль за напряженным состоянием грунтов.Предложенный способ повышает прочность грунтов и увеличивает срок службы оснований под сооружениями,Формула изобретения 1. Способ стабилизации оснований под сооружениями, включающий создание гидроизолирующего экрана вокруг основания путем бурения вертикальных скважин вокруг сооружения, размещения в скважинах виброисточников и создания в грунте нарастающих по амплитуде виброколебаний до величины, не превышающей 0,5 напряжения разрушения, определение частоты собственных колебаний грунта, нагнетание в скважины закрепляющего раствора и поэтапное возбуждение колебаний в диапазоне 60 1500 Гц с последующим вибровоздействием с частотой собственных колебаний массива, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эффективности стабилизации основания, бурение вертикальных скважин осуществляют по окружности с шагом 15 - 30 на расстоянии 150-300 м от сооружения и производят в нихгидроразрыв, а на удалении 500-700 м отоснования сооружают вертикальную шахтуглубиной, равной высоте основания, из за 5 боя которой в направлении главного напряжения грунта основания проходят штольнюдлиной, равной радиусу гидроиэолирующего экрана, вдоль вертикальной шахты с шагом 5 - 10 м бурят горизонтальные скважины10 через всю толщу основания сооружения, после этого нагнетают в вертикальные и горизонтальные скважины закрепляющийраствор с одновременным вибровоздействием величиной, равной 0,2-0,3 величины .15 разрушающих грунт напряжений, до момента достижения раствором 0,5 - 0,6 заданнойпрочности с последующим вибровоздействием частотой 60-1500 Гц и амплитудой,равной 0,1 - 0,2 величины разрушающих20 грунт напряжений.2. Способ по п.1, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что гидроразрыв и нагнетание закрепляющего раствора осуществляют виброисточниками,. Размещенными в25 вертикальных скважинах с шагом 3-5 м, встворах горизонтальных скважин,3. Способ по п,1, от л и ч а ю щ и й с ятем, что осуществляют постоянный геомеханический контроль состояния грунта.30 4. Способ по п 1, отл и ча ю щи й с я. тем, что в качестве закрепляющего раствораиспользуют гелеобразующий водонепроницаемый раствор с 3-5-ным содержаниемповерхностно-активных веществ,