Способ возведения ледяного сооружения

(1 з) А 12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ И М Комитет Российской Федераци по патентам и товарным знакам к авторскому свидетельству(71) Архангельский лесотехнический институт им. В.В.Куйбышева, Архангельскоеотделение Всесоюзного научно-исследовательского геологоразведочного нефтяногоинститута(54) СПОСОБ ВОЗВЕДЕНИЯ ЛЕДЯНОГОСООРУЖЕНИЯ(57) Изобретение относится к строительствуледяных сооружений в районах КрайнегоСевера. Целью изобретения является снижение затрат на возведение при обеспечениипрочности и надежности ледяного сооружения. Способ возведения ледяного сооружениявключает налив и промораживание слоевжидкости, а также принудительное удаление(51) 6 Е 02 В 17/00 незамерзшеи части жидкости с одновременным замещением подаваемой под давлением водой с более низким солесодержанием и ее последующее промораживание, причем промораживание каждого слоя жидкости осуществляют в два этапа. На первом этапе промораживание осуществляют до образования блока льда толщиной в пределах 25-40% от толщины наливаемого слоя, а на втором этапе промораживание оставшейся части жидкости осуществляют при многократном принудительном удалении незамерзшей части жидкости с замещением ее водой. При этом предусматривается также удаление незамерзшей части жидкости охлажденным воздухом, подаваемым под давлением, с последующим замещением его водой. 1 з.п. ф-лы, 4 ил, 1635621Изобретение относится к строительствуледяных сооружений и может быть использовано при возведении ледяных дамб, причалов, искусственных островов в северных морях, а также временных ледяных дорог, взлетно-посадочных полос и других объектов в районах Крайнего Севера,Целью изобретения является снижениезатрат на возведение при обеспечении прочности и надежности ледяного сооружения.На фиг.1 показан момент начала осуществления способа; на фиг.2 - то же, когда образовался слой льда; на фиг.3 - то же, когда образовался следующий слой льда; на фиг.4 - то же, когда к намороженному блоку присоединяют новую опалубку для образования блока льда.Способ осуществляется следующим образом.На основании 1 (фиг.1) в зимний периодвремени устанавливают опалубку 2, оснащенную выпускным отверстием 3. Через трубу 4, снабженную выпускным клапаном 5, имеющим возможность перемещения по высоте внутри трубы 4, в опалубку 2 при закрытом отверстии 3 наливают исходный слой засоленной жидкости 6 толщиной Н в котором при последующем промерзании коэффициент льдообразования должен быть в пределах 0,5-2,0 градфсм/сутки (коэффициент льдообразования характеризует влияние скорости льдообразования на прочность формирующегося льда и выражает количество градусов, отнесенных к приросту 1 см льда в сутки). В этих условиях толщину Н, слоя жидкости 6 назначают в пределах от 5 до 20 см.Конкретные значения Н, определяютрасчетом в зависимости от условий процесса промерзания и исходных свойств жидкости 6. Реализация предлагаемого способа, включающая налив "толстых" слов жидкости 6, в отличие от существующих способов возведения ледяных сооружений "тонкими" слоями, исключает поступление рассола в формирующийся лед в процессе последующего промерзания жидкости 6.Промораживание исходного слоя жидкости 6 осуществляют в два этапа.На первом этапе (фиг.2) промораживаниесоя жидкости 6 осуществляют без проведения дополнительных мероприятий и при наличии отрицательных температур воздуха, в слое 6 создают блок льда 7 толщиной Н, в пределах 25-40, от исходной толщины Н,.При этом выделяющийся рассол отторгается от фронта льдообразования и стекает под действием гравитационных сил в нижерасположенную незамерзшую жидкость 8, повышая ее соленость. В результате назначения оптимальной толщины налива Н, слоя жидкости 6 и ограничения толщины Н , блока формируемого льда, в последнем рассол практически отсутствует. Таким образом, на первом этапе создают опресненный блок льда 7 с высокими прочностными характеристиками.В случаях создания на первом этапе блока льда 7 (фиг.2) толщиной Н более 40;4 от исходной толщины Н слоя жидкости 6 в незамерзшей части жидкости 8 концентрация солей превысит критическое значение, при котором наряду с процессом стекания рассола в жидкость 8 будет происходить обратная миграция рассола в блок льда 7 за счет наличия градиента солености между льдом и жидкостью, а также возрастающего давления в жидкости 8 в процессе формирования блока льда 7 в замкнутой полости. Следовательно, создавать блок льда толщиной более 40 от исходной толщины слоя жидкости 6 нецелесообразно ввиду понижения прочностных свойств формируемого блока льда 7.При формировании на первом этапе блока льда 7 толщиной менее 25; от исходной толщины Н, слоя жидкости 6 в незамерзшей части жидкости 8 не происходит существенного увеличения исходной концентрации солей, а также миграции рассола в слой льда 7. Однако, при наличии в верхней части замкнутой полости тонкого слоя льда 7 (менее 25, от Н) последующее удаление из полости незамерзшей жидкости 8 вызывает процессы трещинобразования и снижение прочностных свойств блоков льда 7. Наряду с этим удаление большего объема незамерзшей части жидкости (более 75 от исходного) и последующее замещение ее водой с более низким солесодержанием связано со значительными затратами и увеличением сроков охлаждения и промораживания наливаемых слоев.Второй этап промораживания исходного слоя жидкости 6 предусматривает многократное принудительное удаление незамерзшей части жидкости (фиг.1). Первоначально в опалубке 2 открывают отверстие 3 и через него принудительно удаляют незамерзшую часть жидкости 8 путем замещения ее водой с более низким солесодержанием, подаваемой под давлением через трубу 4 и выпускной клапан 5. Затем отверстие 3 закрывают и слой воды толщиной Н,В, промораживают (фиг,3). При этом формируемый слой льда 9 толщиной Нз, должен быть в пределах 25-40/ от Н,В,. В оставшейся части1635621 ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ фог иг,жидкости 10 происходит повышение ее солености до критического значения, после достижения которого жидкость 10 вновь замещают через трубу 4 водой с более низким солесодержанием. Изложенные операции второго этапа промораживания повторяют многократно до окончательного формирования последнего слоя льда 11 в исходном слое жидкости Н,.Дальнейшее возведение ледяного сооружения предусматривает следующее (фиг,4). На поверхности сформированного ледяного массива толщиной Ннарашивают опалубку 2 с выпускным отверстием 3 и перемещают клапан 5 по трубе 4 вверх так, чтобы он располагался над поверхностью ледяного массива толщиной Н,. Затем опалубку 2 заполняют вторым исходным слоем засоленной жидкости 12, толщину которой Н, назначают аналогично толщине первого слоя Н, и вновь осуществляют в два этапа промораживание слоя Нподобно описанному выше. Налив и промораживание последующих слоев засоленной жидкости повторяют до окончательного возведения ледяного сооружения заданных размеров.Для повышения эффективности возведения ледяного сооружения на втором этапе промораживания через трубу 4 вначале 1. Способ возведения ледяного сооружения, включающий налив и промораживание слоев жидкости, а также принудительное удаление незамерзшей части жидкости с одновременным замещением ее подаваемой под давлением водой с более низким солесодержанием и ее последуюшее промораживание, отличающийся тем, что, с целью снижения затрат на возведение при обеспечении прочности и надежности ледяного сооружения, налив и промораживание слоев жидкости производят в опалубке, промо раж и в ание каждого слоя жидкости производят в два этапа, при этом на первом подают под давлением охлажденный воздух, полностью удаляют незамерзшую жидкость 8 и осушествляют интенсивную прокачку охлажденным воздухом образовавшейся полости. Затем охлажденный воздух замещают водой с меньшим солесодержанием, чем у незамерзшей жидкости 8 и осуществляют дальнейшее промораживание.В этих условиях, как показали проведенные исследования, толшину Нслоя жидкости 8 назначают в пределах 5-20 см, Конкретные значения Нопределяют расчетом в зависимости от условий процесса промерзания и исходных свойств жидкости б. Реализация предлагаемого способа, включающая налив толстых слоев жидкости 6, в отличие от сушествуюших способов возведения ледяных сооружений тонкими слоями, исключает поступление рассола в формируюШийся лед в процессе последующего промерзания жидкости 6.Предлагаемый способ дает возможность существенно снизить (до 20%) затраты на возведение ледяного сооружения, так как он не требует дополнительных мероприятий по удалению рассола из ледяного массива. При этом формируется прочный с незначительной соленостью лед и обеспечивается надежность возводимого ледяного сооружения. этапе промораживание осуществляют до образования блока льда толщиной в пределах 25 - 40% от толщины наливаемого слоя, а на втором этапе промораживание оставшейся в нижней части опалубки жидкости осушествляют при многократном принудительном ее удалении с одновременным замещением ее водой.2. Способ по п.1, отличающийся тем, что незамерзшую часть жидкости удаляют охлажденным вод ухом, подаваемым под давлением, с последующим замеШением ее водой.