Способ термического укрепления грунта

СОЮЗ СОВЕТСКИХШИЛЮииюипРЕСПУБЛИН 1 Е 0293 РЕ Е ИЗ ВТОР СЯ Осыченко,В.П.КочегаровТрудовогоильный инсти" етельство СС 12, 1950. ельство СССР /11, 1980. ЕСКОГО УКРЕПюций бурениеазмецение в подключение у электричесДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧНРЫТИЙ:(54)(57) СПОСОБ ТЕРМИЧПЕНИЯ ГРУНТА, включаскввкины и ннуров, рпоследних электродов,электродов к источник кой энергии, нагревание грунта доспекания и отвод из него водяныхпаров, о т л и ч а ю ц и й с ятем, что, с целью сокрацения продолжительности процесса спекания грунта и расхода тепловой энергии, после бурения впуров производят образование между ними вертикальных прорезей, после размецения. электродовведут заполнение прорезей грунтомс легкоплавкими добавками, переднагревом грунта осуществляют введе,ние в него нагретого до 100-200 Своздуха, а в процессе нагрева грунтапроизводят периодическое вертикальное перемецение электродов, причем прорези образуют на глубину,равную глубине щнуров.1139799Изобретение относится к строительству, в частности к укреплению слабых грунтов термическим воздействием.Известен способ термического укрепления грунта, включающий бурение скважины, размещение в ней электродов, подключение последних к источнику электроэнергии и нагрев грунта до спекания с образованием водяных паров 1 .Недостаток данного способа заключается в неэКективном размещении электродов, повышающем длительность процесса укрепления грунта, а удаление паров воды осуществляется без дополнительного ускорения их удаления, что приводит к снижению проиэводительчости.Наиболее близким к предлагаемому является способ термического укрепления грунта, включающий бурение скважины и шпуров, размещение в последних электродов, подключение электродов к источнику электрической энергии, нагревание грунта до спеканияи отвод из него водяных паров 2.Недостатками указанного способа являются относительно высокий удельный расход тепловой энергии, дости 30 ,гающий 3800-4000 ИДж/м, укрепленного до .спекания грунта, а также длительность процесса спекания грунта,; протекающего в течение 10-16 ч, все это снижает эффективность применения способа в производственных усло-виях,Цель изобретения - сокращение продолжительности процесса счекания грунта и расхода тепловой энергии.Указанная цель достигается тем, что согласно способу термического укрепления грунта, включающему бурение скважины и шпуров,. размещение в последних электродов, подключение электродов к источнику. электрической энергии, нагревание грунта до спекания и отвод из него водяных паров, после бурения шпуров производят образование между ними вертикальных прорезей, после размещения электродов ведут заполнение прорезей грунтом с легкоплавкими добавками, перед. нагревом грунта осуществляют введение в него нагретого до 100- Ы 200 С воздуха, а в процессе нагрева грунта производят периодическое вертикальное перемещение электродов, где С С Нп А.дАНвысота зоны спекания грунта за один период, м,ширина зоны спекания грунта, м;расстояние между шнурами, м, высота пр лрезей, м; опытный коэффициент спека-. ния грунта, м/ч.причем прорези образуют на глубину,равную глубине шнуров.На чертеже схематически изображенразрез скважины и укрепляемого грунта, размещение основного оборудования и контрольно-измерительнойаппаратуры,Технология способа состоит в следующем.Вначале бурят скважину 1 и шпуры2, которые соединяют на всю их высоту сквозными прорезями 3. Затемв шпурах 2 и прорезях 3 размещаютэлектроды 4, после чего прорези 3заполняют грунтовыми смесями 5 свключением легкоплавких добавок,например полевых шпатов или силикагеля. Электроды 4 монтируют на труб"чатых держателях 6, через которыепропущены соединительные провода 7для подключения электродов 4 к источнику электрической энергии 8. Втрубчатых держателях 6 выше электрода на 0,2-0,3 м выполнены отверстия9, направленные по оси электродовкоторые предназначены для нагнетания в грунт 10 и грунтовые смеси5 нагретого воздуха.После этого шпуры 2 герметизируют затворами 11, а трубчатые держатели 6 подключают к компрессору 12,Затем включают источник электрической энергии 8 и одновременно собирают, конденсируют и отводят конденсат испаряющейся из укрепляемогогрунта воды с помощью перфорированных трубчатых сборников 13 с насосными агрегатами 14, которыми оборудуются скважины 1,Процесс спекания грунтовой смеси5 продолжают в течение периода времени Т, определяемого из соотношения (1), а до этого через отверстия 9. трубчатых держателей 6 обрабатываемый грунт нагревают воздухомдо 100-200 С, т.едо полного удаоления свободной и физически связанной воды139799 4 Предлагаемый способ дает наибольший эффект при изготовлении относительно тонких, порядка О, 1-0,3 м,стенок из расплавленного грунта,,которые отличаются высокой степеньюзащиты от проникания воды и газов,и могут быть использованы в качестве противоЬильтрационных завес. При,этом такие стенки обладают такжевысокой кислото- и щелочестойкостью,что необходимо в грунтовых средахс минерализованными грунтовымиводами.Сжатый воздух, подаваемый вдольэлектродов 4, вместе с нагреваниемгрунтовых смесей позволяет отжиматьот электродов 4 влагу, которая поступает из окружающего грунта, Особенно это эЬЬективно при укрепленииводонасьпценного грунта,5Предварительное нагревание грунта и грунтовых смесей воздухом до100-200 фС применительно к продолжи-,3 1Затем электроды 4 перемещают вверх и процесс периодически,повторяют до полного спекания грунтовых смесей 5 на всю высоту прорезей 3. При этом после полного удаления водяных паров скважины 1 заполняют грунтом, аперЬорированные трубчатые сборники 13 демонтируют.Контроль за процессом спекания грунтовых смесей 5 и окружающего прорези 3 грунта ненарушенной структуры осуществляют системой термопар 15, соединенных с приборами 16,Согласно способу, термическому укреплению подвергается весь объем грунта, находящийся меж(у основной скважиной и размещенными вокруг нее шпурами, причем он нагревается до температуры 600-2000 С. В данном способе температура спекания грунтовых смесей за счет легкоплавких добавок может быть снижена до 1000-1100 С, объем укрепляемого грунта сокращается, так как спекание осуществляется только вокруг электродов 4, а расход тепла, кроме этото, уменьшается за счет предварительного подогревания грунтовых смесей и окружающего электроды 4 грунта воздухом, При этом воздух подогревается теплом,от электродов 4 и одновременно охлаждает трубчатые держатели 6 и размещенные в них .соединительные провода 7 и контакты электродов 4. тельйости спекания н расходу теплГ.обеспечивает выход из спекаемой массы грунта паров воды, что .исключает образование:каверн,. снижающихпротивофильтрационные и прочностныехарактеристики изготавливаемых вгрунте тонких конструкций, при этомпри нагреве грунта киже 100 С водане испаряется, а вьппе 200 С увеличи ваются тепловые потери массопереносом с нагретым воздухом в атмосЬеру.Таким образом, интервал 100-200 Собеспечивает полное удаление химически несвязанной воды, исключаетобразование каверн, сокращает непроизводительные потери тепла с отходящими в атмосферу нагретыми газами.П р и м е р. На участке осуществлялось термическое укрепление грунта на глубину 6 м. Скважины 1 ишпуры 2 выполнены установкой ЛБУ диаметром 0,3 и 0,2 м соответственно,Шпуры 2 были соединены сквознымипрорезями шириной 0,2 м, выполненны ми многоковшевой приставкой к крану.Электроды 4 из жаростойкой сталиОХЗОЯ 5 А были смонтированы на трубчатых держателях 6 в крайнем нижнемположении на дне прорезей 3, проре"зи заполнялись местным грунтом с до-бавкой 5-103 отходов химической про., мышленности - силикагеля (по массе).,Напряжение и сила тока в электродахподдерживались соответственно 36 В 35и 1800-2000. А. Электроды 4 подключались через печные трансформаторы.Сжатый воздух подавался от компрессоров ЗИфпод давлением 0,05 -0,1 ИПа и нагнетался из отверстий 409 в спекаемые грунтовые смеси 5. Выделяющаяся из основных скважин 1вода и ее пары отводились перфорированными трубчатыми сборниками 13с помощью насосов 14 типа РИК.Грунт перед спеканием нагревали 15воздухом при 100 и 200 С.ОВсего было укреплено 3 участкас расстоянием между шпурами 2-2 м.Скорость спекания грунта зависела 50от параметра тока и изменялась впределах 0028-0,06 м/ч, Перемещение электродов 4 осуществлялосьподъемом трубчатых держателей 6 спомощью траверс.Одновременно были выполнены в ана 5логичных условиях работы по спеканию грунта предлагаемым способом.Сравнительные данные приведены втаблице.4, Скорость спекания грунта, мф/ч 0,06 0,028 Ою 06 0,038 Вирина зоны спекания грунта, м 0;2 0,2 0,2 0,2 аж 649Во Зака 2 Продолжительностьспекания грунта, ч Расстояние междуэлектродами (центрами трубчатыхдержателей 1, м Таким образом, предлагаемый способ позволяет уменьшить продолжи.тельность спекания грунта в 3,62 -Предлагаемый способ по участкам ф,88 раза и сократить при этом расход тепла на 17,2-20,5%, чем повышается э 44 ективность процесса.