Способ упрочнения грунта

(21) 3822 (22) 10. 1 (46) 23.0 (71) Всес тельский строитель 99/22-03осо той п вь н с нРб т уп" еде- бходии дав- ыражемоелени ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИИ Н АВТОРСКОМУ СВИД ыжевский, В.Е. Мерк Р.А. Веселовский,ко, В.А, Бессолов,и А.И. Васильев,(54) СПОСОБ УПРОЧНЕНИЯ ГРУНТА (57) Изобретение относится к с бам химического упрочнения неу чивога грунта при строительств земных сооружений, позволяет п сить прочность упрочненного гр и увеличить радиус упрочнения. введения инъектора (И) в пробу ную скважину (С) кольцевой заз между ними заполняют обойменным тоном. Через 18-24 ч производя рочнение грунта. Для этого опр ляют параметры нагнетания: неодавление гидрораэрыва Р е насыщения грунта Р, по в,. 8012851 46 /йниям РДН(1+271 Ь/с 1 ер Х)( ф- 1/Еа/П+ Р, где с - предельное напряжение сдвига герметизируюцего кольцевой зазор материала, МПа - ширина кольцевого зазора междуИ и С, мм, й - диаметр отверстия вИ, мм, - удельная масса грунта,г/смз, Н - глубина заложения С, м;Ь - расчетная глубина гидроразрыва,м; 1 - угол внутреннего трения закрепляющей композиции (ЗК),град, Екоэффициент пористости грунта; Э -средневзвешенный диаметр зерен грунта, мм; а - расстояние между трещинами гидроразрыва; м;- предел текучести ЗК, МПа; Р - давление водыв порах грунта, МПа. На каждом участке в И подают нетвердеющую жидкость -один иэ компонентов ЗК, При давлении, равном Р происходит гидроразрыв обойменного бетона и грунта вокруг С. Образованные искусственнымпутем трещины в-грунте заполняют ЗКпутем ее нагнетания под давлением,не превышающим Р . Пропитку грунтайпроизводят до полного насыщения егоЗК. После окончания насыщения И заполняют нетвердеющей жидкостью, которую выдерживают до начала гелеоб,разования ЗК. После этого давление вИ снимают и обработку грунта повторяют на следующем участке. 1 з,п.ф-лы 1 ил,(2) где НИзобретение относится к способам химического упрочнения неустойчивого грунта при строительстве подземных сооружений.Целью изобретения являются повы 5 щение прочности упрочненного грунта и увеличение радиуса упрочнения.На чертеже изображена схема инъектора, выполненного в виде манжетной колонны с поперечными диафрагма ми, посредством которой может быть осуществлен предлагаемый способ упрочнения грунта.Инъектор представляет собой многосекционную трубу 1, секции которой 15 состыкованы посредством соединительных муфт 2. В каждой секции трубы имеются парные отверстия 3, покрытые с внешней стороны резиновыми манжетами 4. Полость секции трубы раз делена поперечными металлическими циафрагмами 5 на участки. Инъектор устанавливают в пробуренную скважину следующим образом.Вначале собирают секции трубы 1 25 инъектора. Далее инъектор вводят в скважину 6 и кольцевой зазор 7 между инъектором и стенками скважины заполняют обойменным бетоном. Через 18- 24 ч скважина готова к упрочнению З 0 грунта. Для производства упрочнения грунта определяют параметры нагнетания: необходимое давление гидрораэрыва Р1 и давление насыщения грунта Р по следующим выражениям:64 45предельное напряжение сдвига герметиэирующего кольцевой зазор материала,МПа",ширина кольцевого зазорамежду инъектором и стенками скважины, мм,диаметр отверстия в инъекторе, ммудельная масса грунта,гсм,55глубина заложения скважины, м,расчетная глубина гидроразрыва, м2- угол внутренне.го трениязакрепляющей композиции,град,коэффициент пористостигрунта,Р - средневзвешенный диаметрзерен грунта, мм;а - расстояние между трещинами гидрораэрыва, и;- предел текучести закрепляющей композиции, МПа;Р - давление воды в порахгрунта, МПа.Обработку -рунта через инъекторпроизводят на отдельных участках,На каждом участке вначале в инъектор подают нетвердеющую жидкость(или несколько большим) Р происхо 1дит гидроразрыв обойменного бетонаи грунта вокруг скважины. Образованные искусственным путем трещины вгрунте заполняют закрепляющей композицией путем ее нагнетания под давлением, не превышающим Р . В этомслучае происходит только пропиткагрунта вокруг образованных трещин.Пропитку грунта производят до полного насыщения грунта закрепляющейкомпозицией, о чем свидетельствуетзначительный рост давления в магистрали даже при низком расходе композиции.После окончания насыщения инъектор вновь заполняют нетвердеющей жидкостью, которую выдерживают в нем доначала гелеобразования закрепляющейкомпозиции под давлением, равнымдавлению нагнетания закрепляющей композиции, Это необходимо для выдавливания последней из инъектора и предотвращения тем самым отвердения еев инъекторе, После гелеобразованиязакрепляющей композиции в грунтедавление в инъекторе снимают и обработку грунта повторяют на следующем участке. П р и м е р. По контуру будущей выработки в неустойчивом слабопроницаемом (коэффициент фильтрации КФ = 0,01 и/сут) грунте бурят скважины длиной 18-22 м и диаметром 80 мм, В связи с неустойчивостью стенок скважин бурение проводят станком БАМс обсадными трубами.При достижении скважинами проектной глубины в них вводят сборный инъекторс поперечными диафрагмами, расположенными через каждые 330 мм. Кольцевой зазор между стенками скважиныи иньектором герметизируют с помощью обойменного бетона (цементноглинистый раствор с прочностью насжатие в суточном возрасте не ниже1 МПа). Одновременно с нагнетаниемв кольцевой зазор обойменного бетона поднимают обсадные трубы. После 10укладки обойменного бетона дают выдержку в течение 18-24 ч для еготвердения. Далее производят подготовку к обработке участков грунтадлиной по 330 мм по длине скважины с 15помощью химической закрепляющей композиции, Обработку грунта ведут отустья ко дну скважины. Для закрепления грунта используют двухкомпонентную композицию на основе жидкого 20стекла и полиизоцианата. На первомэтапе обработки участка грунта гидроразрыв обойменного бетона и грунта производят жидким стеклом с плотностью 1,14 г/см под давлением8,5 МПа (расчетное давлениеопределяемое по выражению (1), составляет9,1 МПа). Дальнейшую обработку грунта осуществляют по цвухкомпонентнойсхеме под давлением 4,5 МПа. После 30окончания обработки участка грунтаинъектор заполняют жидким стеклом сплотностью 1,4 г/смэ и выдерживаютдавление в инъекторе 5,0 МПа до начала гелеобразования композиции. Гелеобразование композиции фиксируютпо взятым до начала инъекционных ра бот пробам. Формула изобретения 40 1. Способ упрочнения грунта,включающий бурение скважины, установку в ней инъектора, герметизацию кольцевого зазора между инъектором и стен ками скважины и нагнетание через инъектор в грунт на отдельных участках скважины закрепляющей композиции до насьпцения грунта, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью ловы шения прочности упрочненного грунта и увеличения радиуса упрочнения, на каждом участке скважины перед нагне,танием закрепляющей композиции осуществляют гидроразрыв грунта путем 55 нагнетания в него нетвердеющей. жидкости под давлением, определяемымиз соотношения- давление гидроразрыва;- предельное напряжение сдвига герметизирующего кольцевой зазор материала,- ширина кольцевого зазорамежду инъектором и стенками скважиныЙ - диаметр отверстия в инъекторе,у - удельная масса грунта;Н - глубина заложения скважины;Ь - расчетная глубина гидроразрыва,1 - угол внутреннего трения закрепляющей композиции,при этом нагнетание закрепляющей композиции осуществляют под давлением,определяемым из соотношения где Р, - давление насьпцения,Е - коэффициент пористостигрунта;П - средневзвешенный диаметрзерен грунта;а - расстояние между трещинамигидроразрыва,- предел текучести эакрепляющей композиции;Р - давление воды в порах грунта,а после окончания насьпцения грунта закрепляющей композицией инъектор на участке упрочнения вновь заполняют нетвердеющей жидкостью, которую выдерживают в нем до начала гелеобразования закрепляющей композиции под давлением, равным давлению насы,щения. 2. Способ по п.1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что в качестве нетвердеющей жидкости используют один из компонентов закрепляющей композиции.12851 бО Составитель Л. Березкина Техред И. Попович Ко тор,Л. Пилипен едактор Г. Гербер 35 За ческое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная,оизводственно-по Тираж 455 НИИПИ Государстве о делам изобре 35, Москва, Ж, Подписноеного комитета СССРений и открытийРаушская наб., д. 4/5