Способ термического укрепления макропористого грунта

(5 и 4 Е 02 0 3 ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕА ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ К ститу ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УКРЕПЛЕНИЯ МАКРОПОРИСТОГО ГРУНТА (57) Изобретение относится к области строительства, в частности к укреплению оснований фундаментов, возводимых на макро- пористых грунтах, путем термического воздействия с ликвидацией их просадочных свойств. Изобретение направлено на снижение энергозатрат, Это достигается тем, что перед бурением скважины осуществляют осушение укрепляемого массива путем вакуумирования. Газь "; нетают в грунт с температурой, равнои . 00 в 600 С. Горячие газы и воздух нагнетают поочередно через участки скважины с равной высотой. Г 1 риводятся математические зависимости для определения массовой влажности при осушении и продолжительности периода нагнетания воздуха. 1 табл., 1 ил.130870 10 15 20 М = Т-,с, гдет, -Т, -1Изобретение относится к строительству, в частности к укреплению оснований фундаментов, возводимых на макропористых грунтах, путем термического воздействия с ликвидацией их просадочных свойств,Цель изобретения - снижение энергозатрат.На чертеже изображена скважина и размещение оборудования и средств для контроля отдельных процессов, вертикальный разрез.Способ осуществляется следующим образом.Вначале бурят скважину 1 и шпуры 2, размещенные по внешнему контуру 3 укрепляемого массива грунта 4, через которые осушают грунт 4 вакуум-насосами 5 до массовой влажности, определяемой из следующей зависимости, что фиксируется непосредственным отбором проб грунта из шпуров 2: где Тх - температура конденсации пароввлаги, С;С - теплоемкость грунта при температуре Т МДж/кг С; 25С, - скрытая теплота парообразования,МДж/кг.После этого в скважину 1 устанавливают блок 6, содержащий электронагреватель 7, трубопроводы 8 для подачи сжатогои 30 воздуха, диафрагмы с термостоикими сальни ками 9, разделяющими скважину 1 на рав. ные по высоте участки, и опорную плиту 10, Затем герметизируют скважину 1 затвором 11 с патрубком 12 для визуального наблюдения за процессами внутри скважины 1 и опробуют всю систему на герметичность, После этого электронагреватель 7 через один участок подключают через трансформатор 13 к электросети 14 и подают в эти участки сжатый воздух по трубопроводу 8 в количестве, необходимом для генерации нагретых 40 газов с температурой 1200 - 1600 С, регулируя его вентилями 15. Одновременно в другие участки подают сжатый воздух при отключенных электронагревателях 7. Продолжительность нагнетания в грунт 4 горячих газов определяется из зависимостичг (Тг - ТР) (2)Ур Тр продолжительность периодов нагнетания в грунт горячих газов, ч;скорость горячих газов на входе в грунт, м/ч;скорость сжатого воздуха на входе в грунт, м/ч;температура горячих газов на входе в грунт, С;55 температура укрепления грунта на внешнем контуре, С. 52Подачу сжатого воздуха продолжают до окончания периода, определяемого из зависимости (2) Затем участки нагнетания в грунт нагретых газов и сжатого воздуха меняют местами и процесс термического укрепления грунта 4 продолжают, пока расчетная температура устранения просадочных свойств грунта, например 350 - 400 С, не достигнет внешнего контура 3. После чего оборудование демонтируют, а ствол скважины 1 заполняют местным грунтом, его смесями или бетоном. Сжатый воздух генерируют в компрессорных установках 16, а температуру грунта 4 контролирукзт термопарами 17 с приборами 18. Пример. На участке строительства выполнялось термическое управление макропористого грунта влажностью 0,19 и 0,38 на глубину 12 м. Температура конденсации влаги Т== 100 С. Скважина 1 и шесть шпуров 2 по внешнему контуру 3 укрепляемого грунта 4 пробурены установкой УГБ, шпуры 2 оборудовались вакуум-насосами 5 и осуществлялось осушение грунта 4 до массовой влажности, равной согласно зависимости (1) М = 0,04. Затем вакуум-насосы 5 отключались, а в скважине 1 монтировался блок 6, включающий сборку электронагревателя 7 из сплавов с Т = 1660 С, трубопроводов 8 для подачи воздуха, диафрагмы с термостойкими сальниками 9 из такого же сплава, разделяющие высоту скважины 1 на равные участки по 2 м, и опорную плиту 10 из динасового кирпича. Затем скважина 1 загерметизирована затвором 11 с патрубком 12 для визуального наблюдения за процессами внутри скважины 1, вся система опробована на герметичность. Электронагреватели 7 подключались через печной трансформатор 13 к внешней сети 14. Трансформатор 3 обеспечивал силу тока 2200 и 2500 А и напряжение 24 и 36 В. Сжатый воздух подавался в каждый из участков по трубопроводам 8 от компрессорной установки 16 с регулированием вентилями 15. Применялись компрессоры 16 с производительностью 5 - 6 м/мини избыточным давлением на ресивере 0,5 - 0,6 МПа. Контроль температурного поля осуществлялся с помощью системы термопар 17 и самопишущих приборов 18. Термопары 17 устанавливались в шпуры 2. Контроль влажности грунта при осушении выполнялся через шпуры 2 непосредственным отбором проб и испытанием влажности грунта непосредственно на месте с помощьк переносной полевой лаборатории. Периоды подачи сжатого воздуха рассчитаны в соответствии с зависимостью (2),Расчет гехнологических параметров приведен в таблице.1308705 Показатели для способа Характеристикапроцесса известного предлагаемого М=0,04 М=0,19 М=0,39 М=0,04 Температура, газовТ С 1600 1400 1200 1000 12800 12000 10200 Отношение скоростей газов и сжатого воздуха на входе в грунт Чг /Чв 2,5 2,0 1,5 1,3 Продолжительностьпериода нагнетания 1,2 1,4 2,0 газов, ч То же, подачи воздуха, ч 42 40 60 М=ТЪ,спФормула изобретения 3Для работ принято по 5 периодов подачи сжатого воздуха и нагнетания в грунт горячих газов (К). Укрепляемый макро- пористый грунт вокруг каждой скважины имел размеры по контуру температуры Тр = 400 С, ограниченные радиусом, равным 1 м. Общий объем укрепленного грунта был равен 50 м. Тепловая мощностьскважины, ИДж/ч 14000 Общая длительностьпроцесса укрепления грунта, ч 51 Расход тепла, Идж/м 1680 Таким образом, предлагаемый способ дает возможность сократить расход тепла в 1,33 - 1,9 раз при сокращении длительности процесса в 1,18 - 1,5 раза. Способ термического укрепления макро- пористого грунта, включающий бурение скважины, ее герметизацию, генерирование потока горячих газов и поочередное нагнетание в грунт через участки скважины горячих газов и сжатого воздуха, отличающийся тем, что, с целью снижения энергозатрат, перед бурением скважины осуществляют осушение укрепляемого массива путем его вакуум и рова ни я через шпуры, нагнетание горячих газов ведут при их температуре, равной 1200 в 600 С, а высоту участков скважины принимают одинаковой, при этом осушение укрепляемого массива производят до массовой влажности, М определяемой из зависимости Работы выполнялись предлагаемым способом раздельно для грунта влажностью М = 0,38 (полное влагонасыщение), грунта влажностью М = 0,19 и после осушения до влажности М = 0,04 и, кроме того, для грунта после его предварительного осушения до влажности М = 0,04 известным способом. Сравнительные данные приведены в таблице. 1792 2400 3200 40 а продолжительность периода нагнетания воздуха т - из зависимости где Т - температура конденсации паров 45 влаги, С;С - теплоемкость грунта при температуре Т, МДж/кг СС - скрытая теплота парообразования,МДж/кг;т, - продолжительность периодов нагне тания горячих газов в грунт, ч;Чг - СКОРОСТЬ ГОРЯЧИХ ГаЗОВ На ВХОДЕ Вгрунт, м/ч;Ч, - скорость сжатого воздуха на входев грунт, м/ч;Т - температура горячих газов на входев грунт, С;Тр - температура укрепления грунта навнешнем контуре. С.Составитель А. ПрямковРедактор С. Пекарь Техред И. Верее Корректор Е. РошкоЗаказ 432/25 Тираж 607 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий13035, Москва, Ж - .35, Раушская наб., д. 415Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4