Способ термического укрепления грунта

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК Е 0 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНН АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ рмичесретенияунтах с укреплением их м воздействием, Цель и сокращениецесса и радостигаетсверхности ительнос проЭто зацию п я скваания над ти. Пос ода энергозат тем, чт унта во гермет уг уст твляют путем со ю замкнутой пол жины осущ поверхнос 02 0 3/11 ь 1981ЕРМИЧЕСКОГО УКРЕПЛЕНИств т иствием окращение прои асхо а н состоит В Вначале лотняют ее следующем,бурят скваж устье 2 зат комбинировну 1 и упором 3 винтиной форсунальный канал вого т ающеи цен кои 4, в 5 для по и горючих смесеи и обра Госуд АРственхый КомитетПО ИЗОБР 1:П:НИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(46) 15,05.89. Бюл. Ф 18 (71) Московский текстильный институт им. А.Н.Косыгина(56) Авторское свидетельство СССР У 863759, кл. Е 02 Р 33/11, 1978.Авторское свидетельство СССР В 977570, кл.(57) Изобретение относится к строительству на лессовых просадочных обретение относится к строител на лессовидных просадочных гру креплением их термическим возЦель изобрете ия - сдолжительности процесса р д энергозатрат.На чертеже изображены укрепляемый грунт и скважина, разрез, а та же размещение основного технологич кого оборудования и средств технического контроля процесса.Технология предлагаемого способ ле нагревания грунта из него вакуумированием удаляют отработанныегазы, которые собирают в замкнутойполости, а затем их нагнетают вгрунт через скважины, Кольцеобразный факел .размещают вокруг централного, Достигается сокращение длительности процесса до 123.и расходтепла до 58 Е, 1 ил., 1 табл. вания нижней зоны 6 факела и концент. -рически расположенный к каналу 5 канал 7 для подачи горючих смесей иобразования верхней зоны 8 факела,патрубок 9 для ввода электрозапальника 10, соединенного проводом 11с пусковым приспособлением 12 (патрубок 9 служит также и для визуального контроля процесса в скважине 1),патрубок 13 для установки многоспайной термопары 14,После этого скважину 1 проверяютна герметичность и устанавливают полый затвор 15, имеющий полость 16,соединенную с вакуум-насосом 17, который подключен также к комбинированной форсунке 4. Затеи через форсунку 4 от смесителя 18, соединенного с компрессором 19 и резервуаромдля топлива 20, через канал 5 подают в скважину 1 горючие смеси, зажигают их на уровне 21 электрозапальником 10 и образуют нижнюю зону 6 факела, После этого по каналу 7 подают горючие смеси в скважину 1 и после их воспламенения образуют верхнюю зону 8 факела так, чтобы в устье 2 скважины 1 температура поддерживалась равной температуре устранения просадочных свойств грунта, например 300-400 С, а в области совмещения зон 6 и 8 факела на уровне 21 - температура воспламенения горючих смесей, например, для твердого топливао600-700 С и для газового топлива 600 - 800 С. При этом в забое 22 скважины 1 температура факела поддерживается равной температуре воспламенения горючих смесей, что обеспечивает устойчивость сгорания смесей в нижней зоне 6 факела.Процесс продолжают, пока грунт на внешней границе 23 между уровнями 21 и 24 не нагреется до температуры устранения просадочных свойств. При этом грунт на внешнем контуре 23 между отметками уровней 21 и 25 (верхний проектный уровень укрепляемого массива грунта) нагревают до температуры ниже требуемой для устранения его просадочных свойств, например 150-250 "., что фиксируют термопарами 26 с амопишущими приборами 27,После этого форсунку 4 отключают от смесителя 18, полость 16 вакуумируют насосом 17, отсасываемые при этом из грунта отработанные газы собирают в полости 16 и через форсунку 4 затем нагнетают в забой 22 скважины 1, регулируя избыточное давление, пока температура устранения проса- дочных свойств грунта на внешнем контуре 23 на проектном уровне 25 не достигнет заданной величины.В предлагаемом способе тепло, аккумулированное грунтом, расходуется более рационально за счет нагрева верхней зоны грунта ниже расчетной температуры и перемещения отработанных газов вверх при вакуумировании полости затвора, а также за счет нагнетания этих газов в грунт через скважину, которые, фильтруясь через нагретый грунт, передают полученное тепло вышележащим объемам грунта, нагревая его до температурыустранения про 1 адочных свойств,Полость в затворе в процессе нагревания,грунта создает воздушную подушку, препятствующую стоку теплачерез дневную поверхность из укрепляемого грунта в атмосферу, эта полость способствует также конвекцииотсасываемых газов при выходе их изгрунта.Концентричность слоев подачи вскважину горючих смесей и образования факелов обеспечивает уменьшениедоли несгоревшего топлива и улучшает условия образования двухзонногофакела протяженностью до 20 м и более.П р и м е р. На экспериментальнойплощадке проводили термическое укрепление лессовидного просадочного грун"та на глубину 20 м через 3 скважины,две из которых - предлагаемым и одну - известным способами. Температу ра устранения просадочных свойств350 С, относительная влажность 0,08.Скважины 1 были пройдены установкойУГБ, их устья 2 уплотняли винтовыми затворами 2 с .комбинированными 30 форсунками 4 с патрубками 9 и 13. Использовали стандартные электрозапальники 10, соединенные проводами11 с взрывным приспособлением 12 типа ВМ. Сжатый воздух получали откомпрессоров 19 передвижного типаДКМ, в качестве топлива использовали соляровое масло с теплотой горения 42 МДж/кг. Для смесителей 18использовали стандартные емкостиобъемом 1 м , рассчитанные на избы 5точное давление 2 МПа. Температуравоспламенения топлива 620 С. Послеопробования всей системы на герметичность вокруг сважин 1 устанавливали полые затворы 15 с высотой полости 5 см, Уровень 21 совмещениязон 6 и. 8 факела образовывали на глубине 12 м от забоя 22. Температурыстенок скважин 1 поддерживали соответственно в забое 22-650 С, на уровне 21 - 680 С, на уровне 25 - 350 С,о оВесь процесс, выполненный по предлагаемой технологии, занял 71 и 82 чтемпературу замеряли термопарами 26с приборами 27 типа ЭППМ. После достижения температур на внешнем кон-туре 23 и в уровнях 24, 21, 25 соответственно 350, 350 и 200 С форсунки 4 отключали от смесителя 18, а1479568 полости 16 затворов вакуумировали вакуум-насосами 17 типа РМК, газы отсасывали с температурой 60-80 С и нагнетали в забой 22 скважины 1 при давлении О, МПа. Газы, проникая вгретый массив грунта, за счет вакуумирования полости 16 фильтровались снизу вверх и способствовали Предлагаемый способ Известный спо- соб Показатели скв. 1 скв. 2 20 20 211+9 82 94 130 71 82 130 12 910 880 990 чих смесей, введение горячих газов вгрунт с нагреванием его на внешнемконтуре до устранения просадочныхсвойств, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью сокращения продолжительности процесса и расхода энергозатрат, герметизацию поверхности вокруг устья осуществляют путем создания над ней замкнутой полости, посленагревания грунта производят удаление из него вакуумированием обработанных газов, сбор их в замкнутой по ло сти и по следующее нагнетание отработанных газов в грунт через скважину, а образование кольцеобразногофакела ведут вокруг центрального. Количество заходок, шт Длина заходок, м Общая длительность процесса, чв том числе: нагревание грунта вакуумирование грунтаУдельный расход теплаЩж/мТаким образом, предлагаемый способ позволяет сократить расход тепла и длительность процесса соответственно на 9-12 и 40-58 Е,Формула изобретения Способ термического укрепления грунта, включающий бурение скважины, герметизацию ее устья и поверхности грунта вокруг него, подачу в скважину горючих смесей, их сжигание с образованием центрального и кольцеобразного факелов, выдерживание в зоне совмещения факелов температуры, равной температуре воспламенения горюперераспределению аккумулированной нижними обьемами нагретого грунта тепловой энергии. В известном способе скважины глубиной 11 м + 9 м (нижняя и верхняя зоны) обрабатывалась двумя заходками.Результаты экспериментов приведены в таблице.1479568Составитель А.Прямков Редактор Т,Лазоренко Техред Л.Сердюкова Корректор О.Кравцова Заказ 2509(28 Тираж 590 Подписное ВНИИПИ ГосУдарственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101