Способ термического укрепления грунта

Московский ордена Трудового Красного Знамениинженерно-строительный институт им. В.В. Куйбышева 11) Заявитель(54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УКРЕПЛЕНИЯГРУНТА Изобретение относится к строительству оснований различных сооружений путем термического упрочнениягрунта с устранением его просадочных свойств.Известен способ термическогоукрепления грунта, включающий бурение скважины, продувку грунта сжатым воздухом, сжигание в.скважинегорючих смесей и обжиг грунта приизбыточном давлении продуктовгорения 11,Известен также способ термического укрепления грунта, включающийбурение скважины, ее герметизацию,подачу сжатого воздуха, сжиганиегорючих смесей и нагрев стенок скважины нагнетанием в грунт горячихгазов 2,Недостаток указанных способовзаключается в том, что не используется тепловая энергия, аккумулируемая прилегающей к скважине массойгрунта, что приводит к перерасходу на 45-60 сжигаемого топлива,необходимого для устранения просадочных свойств грунта, и дополнительным затратам энергии на нагнетаниеольших объемов воздуха, превосходящих в 3,5-5 раза требующееся количество для сжигания топлива.Цель изобретения - снижение энергозатрат и экономия топлива.Поставленная цель достигаетсятем, что в способе термическогоукрепления грунта, включающем бурение скважины, ее герметизацию,подачу сжатого воздуха, сжиганиегорючих смесей и нагрев стенок скважины нагнетанием в грунт горячихгазов, подачу сжатого воздуха ведутпосле нагнетания горячих газов, анагрев стенок скважины осуществляютциклично, сначала нагревают на 30500 С ниже температуры начала спекания грунта, а затем охлаждают до500-600 О С,На чертеже приведена технологическая схема осуществления предлагаемого способа.Способ осуществляется следующимобразом.д Первоначально бурят скважину 1,герметиэируют ее затвором 2 с форсункой 3 и подают в эту скважинугорючую смесь под давлением. Послерозжига горючей смеси производятравномерный нагрев стенки 4 скваПоказ атели Способ Извест- Предлаганый емый Средняя температура газов,е С 1000 1200 Средняя температура стенки скважины,оС 900 950 Расход воздуха на 1 кг топлива, м 50 35 Расход топливана 1 м укрепляемого массива грунта, кг 80 70 Формула изобретения"жинй 1 на 30-50 ниже температурыначала спекания грунта, затем увеличивают содержание воздуха в горючей смеси и охлаждают стенку 4до 500-8000 С, Затем сокращают подачу воздуха до минимального количества, необходимого,для полного сгорания топлива, т,е, до 11,2 м на 1 кгжидкого топлива,и, этим повышаюттемпературу газов в зоне факела,повторно нагревая стенку скважинына 30-50 в ниже температуры началаспекания грунта. Процессы нагревания и охлаждения стенки скважины 1повторяют многократно, пока минимальная температура для устраненияпросадочных свойств грунта не достигнет внешней границы 5 укрепляемого массива б грунта, Затем отключают подачу топлива и продолжаютнагнетать в укрепляемый массив бгрунта атмосферный воздух в течение 2-2,5 ч.Интервал температуры стенкискважины и начала спекания грунтав 30-50 определяется точностьюизмерительных приборов, в качествекоторых используются оптическиепирометры, например ОПИРиОПИР. Охлаждение грунтовой стенки до 500-б 000 определяется температурой воспламенения горючей30смеси. При охлаждении стенки иихфэтой температуры горючая смесьможет не воспламеняться, что вызовет необходимость зажигания ее запальником.На завершающей стадии термического укрепления грунта ведется продувка нагретого массива 6 атмосфернымвоздухом,в процессе которой атмосферный воздух проходит вначале черезболее нагретую массу грунта и, нагреваясь, отдает затем полученнуютепловую энергию периферийнойчасти укрепляемого грунта, повышаяего температуру.Такая технология способа термического укрепления. грунта путеммногократного нагревания и последующего охлаждения стенки скважиныобеспечивает использование тепла,аккумулируемого близлежащей к скважине массой грунта, нагретой дотемпературы больше минимально необходимой, и последующее перераспределение тепла в массиве. Охлаждениестенки скважины позволяет нагнетатьв массив грунта газы с температурой значительно более высокой, чемтемпература начала спекания грунта,что отличает предлагаемый способот известных, при которых температурагазов и стенки практически остается щпостоянной.П р и м е р. На участке работпробуривают две одинаковые по диаметру и глубине скважины 1, укреплениегрунта в одной из которых осуществ- б 5 ляется по предлагаемому способу, а в другой - по известному. Каждая скважина 1 герметизируется с помощью затвора 2 с форсункой 3 для сжигания жидкого топлива с теплотворной способностью 4200 кДж/кг. Температура начала спекания грунта на участке составляет 1000 еС. После запуска форсунки 3 в скважину 1 нагнетаются горячие газы под давлением 0,2 МПа и стенки 4 скважины 1 нагреваются до 950 оС при температуре газов 12000 С.Затем стенки 4 скважины 1 охлаждаются до 6000 С и вновь нагреваются и охлаждаются. На внешней границе 5 укрепляемого массива б достигается температура, равная 40 оС, которая регистрируется с помощью термапары, После этого через скважину 1 в укрепляемый массив б подается атмосферный воздух, при котором температура на границе 5 достигает 4000 С и держится на этом уровне 2 ч.Результаты испытаний представлены в таблице. Применение предлагаемого способатермического укрепления грунтапозволяет снизить расход жидкоготоплива до 25 и затраты энергии наподачу воздуха на 30-40, при этомобщая стоимость единицы объемаукрепляемого грунта на 20-25 ниже. Способ термического укрепления грунта, включающий бурение скважины, ее герметизацию, подачу сжатого воздуха, сжигание горючих смесей и нагрев стенок скважины нагнетанием в грунт горячих газов,о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью, снижения энергозатрат и экономии топлива, подачу сжатого воздуха842130 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР 9 613005, кл. Е 02 Р 3/10, 1976,2. Авторское свидетельство СССР М 538094 кл, Е 02 П 3/10, 1974.Составитель А. ПрямковТехред И.Асталош Ст орректор едактор М. Митровк Тираж 693. ВНИИПИ Государственного по делам изобретений 3035, Москва, Ж, Раушказ 4992/26 филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная ведут после нагнетания горячихгазов, а нагрев стенок скважиныосушествляют циклично, сначаланагревают на 30-50 ОС йиже температуры начала спекания грунта, а затем охлаждают до 500-600 оС. Подписноекомитета СССРи открытийская,наб., д. 4/5