Способ укрепления грунта

(19) (10 11 Е 02 3/11 2 Ц 19/18 САН ЗОБРЕТЕНИЯ ВТОРИЧНОМУ о СССР, 1980.13 52 997 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНЯТ(71) Стахановский филиал Коммунго горно-металлургического инсти(56) 1, Авторское свидетельств885418, кл. Е 02 В 19/182, Патент Великобританиикл, Е 1 Р,1974,54)(57) СПОСОБ УКРЕПЛЕНИЯ ГРУНА, заключающийся в бурении скважин,гнетании в грунт закрепляющих реагентов и последующей термической обработ ке грунта, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения прочности и обеспечения образования водонепроницаемого слоя над уровнем грунтовых вод, после бурения скважин образуют в их стенках над уровнем грунтовых вод фильтрующую поверхность, в качестве закрепляющих реагентов применяют, сырую нефть и насыщенный водный раствор нитрата аммония, нагнетание которых производят последовательно, начиная с нефти, через фильтрующую поверхность до появления их в соседней скважине, а термическую обработку грунта ведут путем сжигания в нем реагентов.еИзобретение относится к строительству зданий и сооружений на слабыхгрунтах путем их укрепления термическим воздействием и может быть использовано о для с оздания про тивофиль трали онных экранов над уровнем грунтовых вод.Известен способ термического укрепления грунта; включающий рыхление грунта, введение в него измельченного твердого топлива и сжигание топлива 1, 10Недостаток указанного способа заключается в необходимости дроблениятвердого топлива, измельчения грунтаи его перемешивания с измельченнымтвердым топливом, что приводит к еговысокой энергоемкости, ограничивающей широкое применение,Наиболее близким к предлагаемомуявляется способ укрепления грунта,включающий бурение скважин, нагнетание в грунт закрепляющих агентов ипоследующую термическую обработкугрунта 2Недостатком известного способаявляется относительно быстрое нарушение монолитности в просадочныхгрунтах из-за недостаточной прочности,при этом грунт становится водопроницаемым, что исключает возможностьего применения для целей водозашитыпри укреплении грунта над уровнем грунтовых вод.Цель изобретения - повышение прочности и обеспечение образования водонепроницаемого слоя над уровнем грунтовых вод,Поставленная цель достигается тем,что согласно способу укрепления грунта,заключающемуся в бурении скважин,нагнетании в грунт закрепляющих реаген тов и последующей термической обработке грунта, после бурения скважины образуют в их стенках над уровнем грунтовых вод фильтруюшую поверхность, вкачестве закрепляющих реагентовприменяют сырую нефть и насыщенный водный раствор нитрата аммония,нагнетание которых производят последовательно, начиная с нефти, черезфильтруюшую поверхность до появления50их в соседней скважине, а термическуюобработку грунта ведут путем сжиганияв нем реагентов,На чертеже представлена технологическая схема преплагаемого способа, 55Технсдогия способа укрепления грунта заключается в следующем,На участке работ с обрабатываемымгрунтом 1, расположенным над уровнем2 грунтовых вод, бурятся скважины 3,в которых над уровнем 2 грунтовых водустанавливаются сетчатые фильтры 4,через последние первоначально в грунтнагнетают первый закрепляющий агентсырую нефть 5 до появления ее в соседних скважинах 3, После этого производится нагнетание второго закрепляющего агента, в качестве которого используется насыщенный водный раствор нитрата аммония 6, при этом слой второгоагента распределяется в грунте над первым агентом. Йпя лучшего визуальногонаблюдения появления раствора нитратааммония 6 в скважинах 3 он подкращивае тся,Так как нефть 5 имеет удельный весв среднем 0,8-0,9 мат, она тонкимслоем покрывает поверхность грунтовыхвод, Раствор нитрата аммония 6 образует второй слой, плавающий на нефтивследствие того, что частицы грунта,покрытые пленкой нефти, имеют гидрофобные свойства,Первый агент - сырая нефть 5 выступает в качестве горючего (окисляемого) вешества, а нитрат аммония 6 - в качестве окислителя (поставщика кислорода),Частично используется также кислород,содержащийся в поровом пространствегрунта, Поджигание нефти и раствора инитрата аммония осуществляют электрическими нагревательными приборами, опускаемыми в скважину 2. Дпя усиленияпроцесса горения в скважину можно нагнетать воздух компрессорными установками, при этом само горение нитратааммония приводит к выделению большогоколичества тепла.В процессе горения грунта в пределах двух слоев, пропитанных нефтью 5 инитратом аммония 6 спекается, образуяводонепроницаемый слой повышенноймонолитности и прочности, М ошностьукрепленного грунта несколько большесуммарной мощности слоев, пропитанныхнефтью 5 и нитратом аммония 6,Предлагаемый способ осушествляетс яна шести полигонах. Каждый полигонотличается по типу грунта, уровеньгрунтовых вод находится на глубине 253,0 м.Всего пробурено 12 скважин диаметром 150 мм (по две на каждом полигоне), Одна из них - для нагнетания, другая - для наблюдения, Расстояние меж107 9754 1 О 20 Табли ца 1 0,64 Песок глинистый 0,50 0,001 Песок среднезернистый 10,25 1,78 0,001 0,004 0,001 0,001 63,40 0,34 Песок с галькой 5,50 0,30 Лесс песчаный Суглинок 0,07 0,07 0,06 0,001 3пу двумя скважинами 5 м, а глубина.скважин не превышает 4 м,В нагнетательных скважинах над зеркалом грунтовых. вод устанавливаютсясетчатые фильтры высотой 0,5 м, Сеткафильтров - гапунного плетения иэ круглой латунной проволоки. Диаметр фильтрасоответствует диаметру скважин. Длянагнетания реагентов использован насосс подачей реагента 40-120 м /ч.ЭВ качестве реагентов использованынасышенный водный раствор нитратааммония и сырая нефть с удельным весом 0,84 т/м, Расход реагентов 1,533,0 м 9 при плошади создаваемого противофильтрационного слоя 25 м и егосредней мошности 0,5 м,Первоначально в скважину нагнетается сырая нефть до ее появленияв наблюдательной скважине, затем вгрунт через ту же скважину вводитсяподкрашенный анилиновой краской раствор нитрата аммония также до появления его в соседней скважине. Для фиксирования момента появления реагентовв наблюдательной скважине периодически (каждые 30 с) отбираются пробыгрунтовых вод, Появление реагентовопределяется визуально (по наличиюпленки нефти на воде и изменению еецвета)Песчаник с глинистым цементом 0,70 4Поджигание нефти и раствора нитрата аммония производится электронагревателем типа ЭНП.Отбор проб укрепленного слоя грунтапроизводится спустя 5 сут после поджигания. Для этого на расстоянии 2 м отнагнетательной скважины бурится третьяскважина глубиной 3,0 м с полным отбором керна, затем осуществляются еголабораторные испытания,Сравнение физико-механических ифильтрационных свойств грунтов из слояукрепленного грунта по известному ипредпагаемому способам приведено втабл. 1 и 2.Примечание, В табл. 2 цифры графобозначают: 1 - до укрепления известным способом; 3 - после укрепления,предложенным способом.Иэ данных, приведенных в табл. 1и 2 видно, что во всех случаях прииспользовании предпагаемого способа получен более высокий результа 1 посравнению с известным способом. Предлагаемым способом водопроницаемостьгрунта снижена до значений менее0,001 м/сут, т,е. грунт фактически сталводонепроницаемым. Прочности на сжатие и сцепление предлагаемого способана порядок - два превышают показателиизвестного способа.1079754 Песок глинистый 1,2 3,0 610 0,05 0,24 57 Песок среднезерни стый 0,01 1,2 730 0,6 0,6 Суглинок Песчаник с глинистым цементом 7,0 Составитель А,Прямков Редактор В,Ковтун Техред М.Гергель Корректор А.ПовхЗаказ 1274/29 Тираж 644 Подписн оеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо дедам изобретений и открытий113035, Москва, Ж 35) Раущская набд, 4/5 Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Песок с галькой 0,01Лесс песчаный 07 37,0 840 0)02 2,4 87 43,5 820 0,04 3 )7 75 004 0 15 63 0,04 0,04 59 8,0 620 1,30 1,45 60