Способ создания конструкций искусственных оснований в грунте

(51) 5 ИС ИЕ АТЕНТУ сится к строительству вано при возведении нта и иных работах м конструкций искус грунте. Изобретение отн и может быть использ свай, уплотнении гр связанных с создани ственных оснований ти и ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР(56) Авторское свидетельство СССР йй 1368385, кл. Е 02 О 3/10, 1986.Авторское свидетельство СССР В 1441847, кл. Е 02 О 5/44, 1987.(54) СПОСОБ СОЗДАНИЯ КОНСТРУКЦИЙ ИСКУССТВЕННЫХ ОСНОВАНИЙ В ГРУНТЕ(57) Изобретение относится к строительству и может быть использовано при возведении свай, уплотнении грунта и иных работах,. связанных с созданием конструкций искусственных оснований в грунте. Изобретение направлено на повышение эффективности Цель изобретения - повышение эффеквности за счет снижения энергозатрат и овышения несущей способности.На фиг, 1 изображена эпюра разряда высоковольтных электрических импульсов в режиме закрепления грунтов: на фиг. 2 - то же, в режиме уплотнения грунтов при изготовлении свай; на фиг. 3 - то же, в режиме формирования опор глубокого заложения; на фиг. 4 - то же, в режиме квазистатики.Способ осуществляют следующим образом. за счет снижения энергозатрат и повышения несущей способности. Достигается это тем, что в грунте бурят скважину и подают в нее электропроводный твердеющий раствор. Одновременно электроразрядником подают серию высоковольтных электрических разрядов, которые формируют деформирующие усилия. При этом разряды подают последовательно в виде возрастающих и спадающих по величине импульсов с выдерживанием в промежутке заданного значения или возрастающих до заданного значения и спадающих по экспоненциальной зависимости импульсов и последующим их наложением фаз. При уплотнении грунта длительность возрастания импульса принимают равной 500 мкс, а при разрушении грунта с экспоненциальной зависимостью импульсов - в пределах 10 - 100 мкс. 4 ил. В грунте бурят скважину и подают в нее электропроводный твердеющий раствор. Одновременно электроразрядником подают серию высоковольтных электрических разрядов, которые формируют деформирующие усилия. Деформирующее усилие формируют последовательной подачей возрастающих и спадающих по величине импульсов с выдерживанием в промежутке заданного значения или возрастающих до заданного значения и спадающих по экспоненциальной зависимости импульсов и последующим их наложением фаз, При уплотнении грунта длительность возрастания импульса принимают равной 500 мкс, а при разрушении грунта с экспоненциальной зависимостью импульсов - в пределах 10- 100 м:е шей степени в виде ударной волны. Пои этом в смеси грунта, перемещенного с заВ качестве электропроводных твердеющих растворов применяют растворы на основе цемента или синтетических вяжущих, Высоковольтные электрические разряды возбуждают в одном или нескольких местах формируемой конструкции, получая режим бегущей волны. При этом в разных местах импульсы возбуждают одновременно или в заданной последовательности, что позволяет формировать конструкцию с различной прочностью в различных ее точках.В зависимости от вида конструкции и свойств грунтов целесообразно формирование деформирующих усилий осуществлять путем получения комбинированного электрического разряда в диапазоне частот 10,1- 5 Гц (длительность импульса г от 30 мкс до 10 с, переменная энергия 3-200 кДж Иногда при выборе параметров немаловажным является и скорость нарастания и спада результирующего воздействия. При этом длительность переднего фронта может колебаться от 10 мкс при режиме разрушения хрупких материалов до 500 мс при режиме уплотнения грунта. Длительность заднего фронта также изменяется от 20 мкс при разрушении хрупких материалов до 500 мкс при изготовлении опор глубокого заложения.П р и м е р 1. Режим закрепления грунта (фиг, 1). Частоту формирующих общее воздействие импульсов выбирают в диапазоне 1 = 1-5 Гц, длительность импульсов т = 100 - 500 мкс, энергия воздействия - не менее 3 кДж. В этом режиме форма воздействия нарастающая, а давление, возникающее в момент разряда на стенки скважины, не превышает предела прочности грунта нэ разрушение, В момент разряда избыточное давление в поровой воде повышается, следующий импульс прикладывается до спада Избыточного давления. Под действием постоянно действующего давления, возникаЮщего в момент разряда, начинается интенсивное перемещение воды от источника возбуждения, а освобождающиеся поры грунта заполняются закрепляющим раствором, Проникновение закрепляющего раствора в грунт продолжается до тех пор, пока работает источник возбуждения. Этот режим реализуется одним разрядником, помещенным в место закрепления грунта, и последовательными зарядом и разрядом накопительной емкости.П р и м е р 2. Уплотнение грунта (фиг. 2). Этот режим представляет собой последовательные накладывающиеся один на другой разряды с нескольких разрядников, помещенных в одно место. В результат 5 10 15 20 25 30 35 40 45 возникает нарастающее деформирующее усилие с длительностью переднего фронта до 500 мс. При уплотнении грунта энергия (10 кДж) и давление первого импульса, действующего на стенки скважины, не должны превышать предела прочности грунта, В противном случае начинается процесс разрушения и разуплотнения грунта, В результате первого воздействия массив грунта, окружающий источник возбуждения, приходит в движение, т,е. начинается процесс консолидации частиц грунта, До окончания процесса консолидации грунта производят последовательно серию электрических разрядов, каждый из которых обладает большей энергией, чем предыдущий, и далее давление на стенки скважины поддерживается в течение времени от 500 мкс до 0,5 с, Затем процесс повторяется, При таком режиме достигается максимальное уплотнение грунта, формирование массива грунта с заданными физическими свойствами осуществляют количеством импульсов, которое может быть до 8, частота их следования 1 = 0,1-0,5 Гц.П р и м е р 3. Режим формирования конструкций опор глубокого заложения (фиг, 3), В этом режиме разрядники собирают в пакет(3- шт.) и опускают в место создания конструкции, в которое одновременно подают закрепляющий раствор и осуществляют серию разрядов. Начальную форму давления формируют одновременным разрядом всех разрядников, При этом форма каждого последующего формирующего импульса должна быть меньше предыдущего, а давление, возникающее от пеового импульса, должно быть больше структурной прочности грунта, т.е. не менее 20 кДж, В этом случае происходит разрушение грунта в результате первого импульса,. а в результате дальнейшего затягивания импульса возникают растягивающие напряжения, которые разрывают грунт и способствуют интенсивному проникновению в образующиеся трещины закрепляющего материала. Кроме того, одновременное производство разрядов приводит к отражению взрывных волн друг от друга (явление интерференции) и образованию отраженной волны. Давление в скважине при этом повышается в 2-3 раза, После смыкания скважин между собой снижают энергию воздействия и разряды производят последовательно на каждом электроде. При этом форма импульса электрического тока должна быть крутой г = 10 - 100 мкс. При такой форме импульса энергия выделяется в боль 1685268или иной технологический рвжим работыкрепляющим раствором, под действиемно режим заударных волн происходят кавитационные ждка ого разрядника, а имензготоалепроцессы, обеспечивающие получение д- ро - к епления, режим уплотнения и инородного материала в скважине и его дис- ния сваи, комбинированное возвоздействие.б мый репергирование. Время спада (длительность 5 рК оме того, обеспечивается тре уем- 0 5 мс. жим последовательности ра оты каб к ждоговоздействия) равна г, = 0,3-0, мс.б ения бегущего разЫниры возд ей- азрядника для о еспечряда. Частота следования раствие. При изготовлении набивных свай вт аэ я нике и их количествоы енных г нтах или улуч- каждом злектрораэряднике0 ризонте могут быть разнымишении их физико-механических свойств 1 на каждом гово - Предложенный спосо иб овышает эфрименяют комбинированныи способ воздействия. При этом пр д ре ва ительно одним фективностьэасчетсниженияи ение на 30-80 и повышения несущей способнораэрядником осуществляют закрепление наи повгрунта импульсами; как показано на ф иг. 1 сти конструкций наизоб етенияа затем переходят к ре у ук ежим плотнения 15 формула изо рСпособ создания конструкциЯ искусстгрунта при одновременной работе нескольв г нте, включающий,в о ми я воздействие на венных оснований в грунт,зано на иг. 2, бурение скважины, подачу электропроводгрунт, как показано на фиг. 2,рдеющего раствора с одновремен 5, Режим изготовления ного тве дПример- 20 ной подачей серий высоковольтныхвытрамбованных котлованов; При этом про- нои иение нескольких скважин, электрических разрядов, создаизводят бурение, х аз ов, создаВставляют в каждую по одному или несколь- мируко разрядников. Одновременно вводят за- что, с целье о ми ю несущейспособности,деформирующееусикаждой скважине заданное деформирую- не ущее усилие дляя того, чтобы обеспечить лие формируют последожи . астающих и спадающих по величинежима имп льса) на 1-м этапе может импульсов с выдерживанием в промежуткезаданного значения или возрастающих добыть таким, как показано на фиг 3 ате -0 значения и спадающих пр экспо.последовательно в к дм ква- ненциальной зависимости импульсов и по-.одновременно обеспечивают режим ква- ненциальноизистатики (ф . )иг. 4) или изготовления сваи следующим наложением аз ии ичем при уплотнении грунта длить(фиг. 2), Частота следования импульсов на причем иность возрастания импульса и ринимают35 500 кс а при разрушении грунтЭ сП р и м е р 6. Режим бегущ ей волны. В равноиэтом режиме разрядники располагают по экспоненциальноивертикали с шагом, обеспечивающим то т сов - в пределах 10-. мкс.1685268Составитель А.Зуенко едактор Л.Веселовская Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцов каз 3517 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКН.СС113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5роизводственно-издательский комбинат Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101