Способ термического укрепления массива грунта

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ 1 яюг ю 3/11 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ а ТрудовЬготильный инстиа идетельство СССР3/11, 1974.тельство СССР17/00, 1977. ийательосуГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬПИЙ(71) Московский ордеКрасного Знамени тектут нм. А. Н. Косыги(54).(57 СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГОЛЕНИЯ МАССИВА ГРУНТА, включакщобразование основной и вспомных скважин, нх герметизациюФ шение грунта вакуумированием вспомогательных скважин с одновременнымнагнетанием горячих Газов в грунтчерез основйую скважину и подачу через последнюю сжатого воздуха, о тли,ч ающийс.я тем, чтосцелью снижения энергозатрат, послеосуыения грунта осуществляют дополнительное нагнетание в него горячихгазов через вспомогательные скважи.ны, причем подачу сжатого воздухаведут .во время дополнительного нагнетания горячих газов, а вспомогательные скважины образуют на расстоянии от центра основной скважины,равном одной трети диаметра укрепляемого массива, грунта,Изобретение относится к укрепле,нию слабых грунтов в строительстве,в частности, термическим воздействием.Известен способ термического укрепления грунта, включающий бурениескважин, их герметизацию, подачу нскважины горючих смесей, сжиганиеих и нагнетание горячих газов вгрунт 1,Недостатком этого способа являет Ося ограниченная область примененияиэ-эа высокой энергоемкости.Наиболее близким к изобретениюявляется способ термического укрепления грунта, включающий образование 15оснонной и вспомогательных скважин,их герметизацию,осушение грунтавакуумиронанием вспомогательных скважин с одновременным нагнетанием горячих газов в грунт через основнуюскважину и подачу через последнююсжатого воздуха 2 .Недостатком данного способа является высокий расход тепловой энергии, достигающий 3900-4200 мДж на1 м укрепленного, грунта.Цель изобретения - снижение энергозатрат.Постанленная цель достигаетсятем, что согласно способу термического укрепления массива грунта, включающему образование основной и вспомогательных скважин, их герметизацию,осушение грунта вакуумированием вспомогательных скважин с одновременнымнагнетанием горячих газов в грунтчерез основную скважину и псдачучерез последнюю сжатого воздуха,после осушения грунта осуществляютдополнительное нагнетание в негогорячих газов через вспомогательные 40скважины, причем подачу сжатого воздуха ведут во время дополнительного,нагнетания горячих газов, а вспомо-гательные скважины образуют на расстоянии от центра основной скважины, равной одной трети диаметра укрепляемого массива грунта. На фиг 1 изображены скважиныи термогрунтовая опора, разрез., нафиг. 2 - план термогрунтовой опорыи схема размещения оборудования иинженерных сетей, на фиг. 3 - распределение.температуры нагрева вмассиве грунта, где а - термограмма основной скважиныф Б - термограмма вспомогательной скважины, 6 - после распределения температур продувкой воздухом,Технология осуществления способазаключается в следующем. 60Вначале бурят основную скважину 1,и симметрично вокруг нее иа расстояниях, равных одной трети: диаметраукрепляемого массива грунта, образуют вспомогательные скважины 2. Сква жины 1 и 2 герметиэируют затворами 3 с устанонленными на них горелками 4.Затем горелку 4 основной скважины 1 подключают через трубопроводы 5 и 6 к компрессору 7, а через трубопронод 8 - к емкости с топливом 9 или к,газопроводу (не показан), а вспомогательные скважины 2 подсоединяют к вакуум-насосу 10. После этогонся система проверяется на герметичность, вентили 11 закрываются, авентили 12 открываются, в основнойскважине 1 сжигаются горючие смеси.Одновременно через нсйомогательныескважины 2 вакуум-насосом 10 иэ укрепляемого грунта 13 отсасывают влагу,Этот процесс продолжают до полногопрекращения выделения пара иэ нспомогательных скважин 2, что соответствует температуре грунта.13 в ихстенках 120-1700 С,Затем вентили 11 открынаются,а вентили 12 закрываются, во вспомо-.гательные скважины 2 через горелки4 подается горючая смесь и сжигается, а нагретыегазы нагнетаются вукрепляемый массив грунта 13, покана внешней границе 14 изготавливаемой термогрунтовой опоры грунт ненагреется до температуры, обеспечивающей необратимую во времени водостойкость и устранение пучинныхсвойств обожженного грунта. Эта температура в зависимости от вида связанного грунта составляет 500-600 С.Одновременно с нагнетанием в укрепляемый грунт 13 нагретых газов через основную скважину 1 подают сжатый воздух, который проходит черезмассив нагретого грунта вокруг основной скважины 1, йагренается и за.тем отдает тепловую энергию периферийным объемам укрепляемого массивагрунта 13 (фиг, 3).Контроль за: распространением температуры в укрепляемом грунте 13 иза нагреванием его на внешней грани-:це 14 до температуры 500-6000 С осуществляют термопарами 15, соединенными с самопишущими приборами 16.Генерация тепловой энергии можетосуществляться и путем преобразования электрической энергии в нагрева-:телях, погружаемых в основную 1 ивспомогательные 2 скважины, соответствующим изменением схемы подключения к источнику электроэнергии исжатого воздуха.Таким образом, одновременное нагнетание нагретых газов в грунт 13из основной скважины 1 и отсос вла-;ги через вспомогательные скважины 2создает интенсивное осушение грунтав объеме изготавливаемой цилиндрической опоры. При .этом, за счет нагревания влаги в порах грунта уменьшаются силы электромолекулярногосцепления ее с минеральными частица,1048056 ми, увеличиается подвижность, возрастает скорость миграции.Размещение основной и вспомога- .тельной скважин на расстоянии, равном одной трети диаметра укрепляемого массива. грунта, дает единственныйвариант геометрической ориентации ихв пространстве, при котором взаимноевлияние скважин одинаковое.Вокруг основной скважины возможноразместить шесть вспомогательных. 10;Такое размещение скважин обеспечивает равномерный отсос влаги изобъема изготавливаемой .термогрунто-вой опоры при одинаковом влияниина.скорость миграции влаги основной 15скважины, .через которую нагнетаются,.нагретые газы .и равномерный обжиг.грунта.Полное испарение влаги из грунта при 120-.170 оС обеспечивает поСле- ;рдующее более интенсивное нагреваниегрунта,.так как до испарения воды,из.пор темйература грунта не превышает 100 ОС, а полное испарение влаги наступает при 120-170 ОС,Нагнетание сжатого воздуха йзосновной, скважины с одновременнымобжигом грунта через вспомогательные обеспечивает использование тепловой энергии, аккумулированной вокруг. основной скважины в процессепредварительного обжига, для обжига периферийных объемов грунта,при этом расход тепловой энергиисокращается.Кроме того, воздух, поступающийуз основной скважины со вспомогательные в процессе сжигания в ннх горю- .чих смесей, нагрет и, участвуя врегулировании температуры внутривспомогательных скважин, не требу1Ж Известныйспособ Предлагаемый способ Показатели Опора 1 2 3 ф 120 96 98 100 4,1 ,19,90 9,.805,11 3,31 4,6 4,2 10,60 11,19 6,30 4,90 4020 3267 3180 3070 продолжительности процесса на 20-25,.снижении трудоемкости на 10,7-11,2и уменьшении затрат материальных5 средств на 11,3-12,1. Общая продолжительностьобжига для одной термогрунтовой опоры, ч Трудоемкость работы, ч.дн./м 3.Стоимость материалов, руб/ифондоемкость работ, руб/м Расход тепловой энергиив расчете на 1 м термогруи-товой опоры, мДж/м Предлагаемый способ изготовления термогрунтовых опор позволяет сократить расход тепловой энергии на 23-31% при одновременном сокращении ет дополнительного расхода тепловиэнергии на подогрев. Таким образом,достоинства предлагаемого способапо сравнению с известным заключается в эффективном использовании процессов одновременного нагреваниягрунта и удаления из него влаги,нагревания грунта и перераспределения аккумулированного им тепла дляснижения расхода энергозатрат.П р и м е р. На строительнойплощадке изготавливают три термогрунтовые опоры диаметром 2 м на глубину 5 м в нокровном суглинке с объемной массой 1,8 т/м, природной влажностью 0,32 и температурой устранения пучинистых свойств 500 С,Скважины 1 и 2 пробуривают установкой УГБдиаметром 0,2 м, герметизацию их выполняют винтовыми затворами 3 с горелками 4. Влага из грунта 13 вакуумнруется черезвспомогательные скважины 2 вакуум-насосом10 от установки РМКпроизводительностью до 5 м/мин и давлением до0,13 мПа. Сжатый воздух нагнетаетсяв основные скважины 1 компрессором200-В производительностью 6 м/мини давлением до 0,7 мПа. Сжигают жидкое топливо с теплотой сгорания42 мДж/кг. Для измерения температуры по внешнему контуру 14 изготавливаемых термогрунтовых опор применяют термопары ХА-уШ и самопишущиеэлектронные потенциометры ЭППМ 2,Температура грунта в стенках скважин 1 и 2 при обжиге составляет1000 С, показатель термограммы порезультатам пробного обжига 0,5.В таблице. представлены данныерезультатов сравнения известного ипредлагаемого способов.104805 б вел Составитель А. ПрямковН, Швцдкая Техред К.Мьщьо,еда ректор шетн Зака одписн 4 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород,Проектная, 4 80/33 Тираж ВНИИПИ Государст. по делам иэобр 113035, Москва,. Ж