Способ термического укрепления массива грунта

СИЗ СОВЕТСНИХ ЦИАЛИСТИЧЕСНИХСПУВЛИН ОМИтЕт СССР ЕНИЙ И отнятийГОСУД АРСТВЕННПО ДЕЛАМ ИЗОЬР слоемметизав грун ведутрых прскважизанияукреплнагревмой из 30( У Н + 4 Р/,02 Бо кст я нагрузка ассив грунмасс тию грунния,кН/м 2 атию сква кр е,(21) 3829017/29-33(71) Иосковский ордена Трудового Красного Знамени текстильный институт им. А.Н.Косыгина(56) Авторское свидетельство СССР Р 649787, кл. Е 02 0 3/11, 197,Авторское свидетельство СССР У 1048056, кл. Е 02 Р 3/11, 1983. (54)(57) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УКРЕПЛЕНИЯ МАССИВА ГРУНТА, включающий образование основной и вспомогательных скважин, их герметизацию, осушение грунта вакуумированием вспомогательных скважин и одновременное нагнетание горячих газов в грунт через основную скважину, нагнетание горячих газов из вспомогательных скважин при одновременном введении сжатого воздуха через основную скважину и заполнение скважин грунтом, о т л и ч аю щ и й с я тем, что, с целью снижения знергозатрат при укреплении грунтов с сезонным м проиерзанием,перед вакууъМрованием вспомогательных сква. жия осуществляют покрытие их стенок,8012292 ильтрующего материала, а герцию и нагнетание горячих газовиз вспомогательных скважин вумя ярусами, первый из котонимают в пределах между днои ы и уровнем сезонного промеррунта, причем внешний контур емого грунта первого яруса ют до температуры, определяе- зависимости объемная масса укрепляемого массива грунта, тс/и:глубина укрепляемого слоя,Р - внешняя сжимающана укрепляеиьй ита, тс;0 - диаметр укрепляемогва грунта, и;К - сопротивление сжата до его укреплеР. - сопротнзление сжстта в стенках основнжины, кН/м;Е - модуль термическоголения грунта на сжакН/и С.Изобретение относится к укреплейию слабых грунтов в строительстве в частности, термическим воздействием.Цель изобретения - снижение энергозатрат при укреплении грунтов с сезонным их громерзанием.На чертеже доказана схема установки осуществляющей способ.- Способ осуществляется следующим образом.Вначале образуют основчую скважину 1 и вокруг нее на расстоянии трети диаметра 1 укрепляемого массива грунта шесть вспомогательных скважин 2 стечки которых покрывают слоем фильтрующего материала, например польпн цилиндрическими фильтрами 3, размещаемьпи вплотную к стенкам скважины 1, Затем скважины 1 и 2 герметизируют затворами 4 с комбинированньпи горелками 5, соединенными с агрегатами 6, генерирующими горячие газы и компрессорами 7, Горелки 5 на вспомогательных скважинах 2 подключают к вакуум-нас.осам 8.После этого подают в основную скваж ну ": горячие газы и одновременно вакуумируют вспомогательные скважины 2, пропуская отсасываемую из укрепляемого массива грунта 9 влагу сквозь фильтры 3 и ее пары др полного прекращения выделения па-, ра и вспомогательных скважин 2. За. тем нагнетают горячие газы из скважин 2 и одновременно подают в основную скважину 1 сжатый воздух от компрессора 7 дока температура на внешнем контуре 10 укрепляемого массива грунта 9 не достигнет величины,определяемой из зависимости30(3 Н + 4,РЮР) - 2 Нь - ,тТ =2"(1)объемная масса укрепленного массива грунта,тс/м; глубина укрепляемого слоя,0внешняя сжимающая нагрузка .на укренляемый массив грунте тки одиаметр укрепляемого массива грунта, м;сопротивление сжатию грунта до его укрепления.кН/м;сопротивление сжатию грунта в стенках основной скважины, , Н/мг . Е - модуль термического укрепления грунта на сжатие,кН м, С.После регистрирования этого момента, определяемого с помощью термопар11 с самопишущими приборами 12, нижний ярус стволов скважин 1 и 2 тампонируют местным грунтом (не показано) до отмет.;и уровня 13 сезонногопромерзания грунта и продолжают дополнительное нагнетание горячих газов через вспомогательные скважины2 пока грунт на внешнем контуре 10укрепляемого массива грунта 9 вьппеуровня 13 не нагреется до температуры 500-600 С, исключающей явленияморозного получения при сезонном промерзании - оттаивании грунтов.При этом прочность грунтов насжатие, укрепленных с вакуумированием массива,при отсасывании влаги ипаров через фильтры вьппе, чем безних за счет снижения степени удаления из грунта содержащихся в нем солей, концентрация которых существенно влияет на характер кристаллизационных связей между частицами грунтаи его агрегатами. фильтры 3 иэ хлопчатобумажных тканей в перфорированных трубах дают при этом наилучшиерезультаты, повьппая прочность укрепляемого грунта на 17-947. Это означает, чтс ниже глубины промерзанияв результате применения фильтровгрунт на внешней границе укрепляемого массива можно нагревать до температур ниже 500-600 С, достигая приэтом необходимой его прочности, аэто снижает расходы энергетическихресурсов,П р и м е р 1. На экспериментальной площадке осуществлялось терми" ческое укрепление массивов лессовидного суглинка на глубину .И, = 12 м с сезонкым промерэанием (с учетом снежного покрова) Н2 м. Объемная масса= 1,6 т/м, Сопротивление сжатию грунта до термоукрепления К =. 260 кН/м, Модули термического укрепления грунта на сжатие соответственно без Фильтров и с фильтрами Е,р = 5,2 кН/м и Е = 3,8 кН/м . Вйешняя нагрузка с учетом нагружаю- щего трения при эамачивании Р500 тс. Диаметр укрепляемого массива грунта 0 = 1,5 м,оВ соответствии с соотношением (1) находим величину температуры: при1229 25 вакуумировании грунта с применением фильтров Т, = 475 С; при осушении , грунта без применения фильтров Т, = =798 С. Сокращение расхода тепловой энергии А = (То + 2 Т ) /(Т = 2 Т ) при равных затратах тепла на испарение влаги для температуры нагревания грунта в стенках скважины Тос1000 С равно 1,33.Скважины 1 и 2 бурят установкой УГБдиаметром 0,2 м на глубину Н12 и, После монтажа фильтров 3 и герметизации скважин затворами 4 с горелками 5 в основную скважйну 1 подают от агрегата 6 с компрессором 7 горячие газы и одновременно из вспомогательных скважин 2 отсасывают сквозь фильтры 3 влагу до ее полного испарения вакуум-насосом 8, Затем подают в скважины 2 горячие газы, а в скважину 1 только сжатый воздух от компрессора 7 пока температура 475 С не достигнет внешнего контура 1 О укрепляемого массива грунта 9. После этого первый (нижний) ярус скважин 1 и 2 бып затампоыирован местным грунтом. Далее вели укрепление грунта во втором ярусе глубиной Н 2 м2 пока температура укрепляемого грунта 9 на внешнем контуре 10 не достиг ла величины 600 С. Контроль темпераотур осуществляют термопарами 11 типа ТХА-УШ с самопишущими приборами 12 256 4типа ЭППМ. Продолжительность укрепления грунта на первом этапе составила 82 ч, на втором этапе 8 ч. Общая затрата тепловой энергии на 1 мукрепленного грунта составила2460 МДж/м,П р и м е р 2. Для условий примера 1 осуществлялось термическое укрепление грунта в массиве Р = 2,4 мдля Р = 1000 тс. В соответствии ссоотношением (1) Т, = 284 С, То= 538 С. Сокращение расхода теплана нагревание скелета грунта (безучета затрат тепла на испарение изгрунта влаги) А = 1,35 разПродолжительность работ составила: на первом ярусе 80 ч, на втором - 12 ч.Общая затрата тепла была равна2320 МДж/мЗДля известного способа в аналогичных условиях общая продолжительность работ составила 100 и 112 ч,а затраты тепла соответственно 3240и 3160 МДж/м Таким образом, применение предлагаемого способа на практике обеспечивает сокращение затрат тепловой энергии в расчете на 1 м укрепленно. го в массиве грунта в 1,32-1,36 раза. При этом снижается продолжительность процесса укрепления грунта в массиве в 1,11-1,22 раза.