Способ термического укрепления грунта

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик и 910928(22) Заявлено 110880 (21) 2971500/29-33 И 11 М.Кп.Е 02 Р 3/11 Е 02 0 3/12 с присоединением заявки Мо Государственный комитет.СССР яо делам изобретений я открытий(72) АвторизобретенияМосковский ордена Трудового Красиго Знамени инженерностроительный институт им. В 3,.Куйбышева А.П.Юрданов(54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТА. 10 15 20 25 30 Изобретение относится к укреплению грунта при строительстве зданий и сооружений, в частности к укреплению грунта путем термического воздействия.Известен способ термического укрепления грунта, включающий бурение скважины, ее герметизацию, сжигание в скважине горючих смесей и нагнетание горячих газов в грунт 1 1. Наиболее близким по технической сущности к изобретению является способ термического укрепления грунта, включающий бурение скважины, ее герметизацию, сжигание в скважине горючих смесей с образованием факела, нагрев стенок скважины на 30- 50 оС ниже температуры начала спекания грунта и нагнетание горячих газов в грунт 2 . Недостаток указанных способов заключается в относительно продолжительном процессе обжига в основном иэ-за низкого давления горячих газов в скважине, при этом не исполь.зуется эффект резкого роста давления вовремя воспламенения горючих смесей, что снижает производительность. Цель изобретения - повышениепроизводительности. Поставленная цель достигается тем, что в способе, включающем бурение скважины, ее герметизацию, сжигание в скважине горючих смесей с образованием факела, нагрев стенок скважины на 30-50 оС ниже температуры начала спекания грунта и йагнетание горячих газов в грунт, сжигание горючих смесей осуществляют периодическим воспламенением факела, нагрев стенок скважины ведут с повышением их температуры на 90-110 С в ч,При этом нагнетание горячих га- зов в грунт ведут прн их избыточном давлении, величину которого определяют из соотношенияЮъ Чвт2 ПЕБ 7 у Тогде Н - глубина зоны нагнетания горячих газов, м;г - радиус эоны нагнетания горячих газов, м;Т - температура горячих газов,град;Ч - скорость горяЧих газов в зоне сжигания,м/с,910928 Способ Показатели единица измерени Количество захваток щт удельная скорость горячихгазов при входе в грунт,м/(с.мПа);К - коэффициент, учитывающийсток горячих газон перед затуханиегл факела; 5Т - температура горячих газовгпри входе в грунт, град.и - пористость грунта у стенкискважины.На чертеже изображена скважина и )Оукрепляемый массив грунта, продольный разрез,Способ осуществляют следующим образом.Перноначально бурят скважину 1 игерметизируют ее удлиненным затвором 2 с уплотняющими сальниками 3 иобратным клапаном 4, ограничивающимзону 5 сжигания горючих смесей. Затем монтируют форсунку 6, подают горючую смесь в зону 5 и воспламеняютее электрическим или ему подобныглзапальником 7. За счет резкого увеличения давления газов 8 при воспламенении горючей смеси в замкнутомобъеме 5 обратный клапан 4 закрывается, а горячие газы 8 устреглляютсячерез стенку 9 скнажины 1 н укрепляемый массив грунта 10, причем давление падает и клапан 4 открынается,Процесс циклического сжигания горючих смесей осуществляется пока расчетная температура обжига не достигает ннещнего контура 11 укрепляеглого массива грунта 10,35 Стенки 9 скважины 1 нагревают соповыщениегл их температуры на 90-110 Св ч обусловленной условиями наиболее оптимальной фильтрации горячихгазов в начальный период обжига грун тового массива 10, до температуры ниже температуры начала спекания грунта на 30-50 гС и поддерживают еепостоянной на весь период термическойобработки грунта. При этом температу ру определяют иэ соотнощенияО+ Ц 1-и) Т,Т3.(1-и)+иЧ Сгде 0 - плотность теплового потока,кдж/( ч м );50С - объемная теплоемкость горяо3ч их га э ов, к Дж/ (м грйд);с(, - коэффициент теплообмена горячих газов со стенкой скважины;55Тс - температура стенки скважины, граду Объем укрепляемого грунта и - пористость стенки скважины;Ч - скорость газон на входе нСгрунт, м/с.Нагнетание горячих газов н грунтпроизводят при их избыточном давлении, величину которого определяютиз зависимости (1).Температура стенки 9 скважины 1после достижения своего допустимогозначения поддерживается постоянной,исходя иэ условия повыщения теплосодержания поступающих в грунт газов.Интервал скорости погдъема температуры но вреглени 90-110 С в ч является оптимальным, так как при меньщемградиенте содержащаяся в околоскважинных слоях грунта вода нагревается медленно и ее отжатие от стенокскважины загледляется, а скорость газового потока уменьщается, а приградиенте температуры более 110 Спроисходит быстрое закипание и испарение воды, ее конденсация и заполнение пор грунта влагой, препятствующей распространению теплового игазового потоков.П р и м е р. На участке работосуществляют обжиг грунта отдельными массивами высотой Н=10 м, 9 поверху 1,2 м, а понизу - 2 м. Скважины 1 бурят станком ПВВС)г( 0,2 ми оборудуют удлиненными затворами 2и форсунками 6 с разбинкой на двеэахватки по 5 м в каждой. В скважинах 1 сжигаются горючие смеси из солярового масла с теплотворной способностью 40-42 мДж/кг и сжатоговоздуха, подаваемого от компрессораДКМ под давлением 0,08-0,12 ИПа.Температура стенки 9 поднимаетсясо скоростью 100 С в ч до 900 С изатем поддерживается постоянной.После обработки первой захваткискважина 1 на высоту захватки томпонируется грунтом, затвор 2 и форсунка 6 устананливаются в новое положение. Всего затрачивается натермическое укрепление грунта10-59 ч, н том числе на обустройствоскважины - 9, на ее разогренаниедо расчетной температуры - 22 ч, наобработку первой захватки - 17 ч,а второй - 11 ч.Для сопоставления результатов одновременно проводят термическое укрепление известным способом, прикотором затрачивают 174 ч,Результаты работ приведены нтаблице. известный предлагаемый910928 Продолжение таблицы Показатели Единицаизмерения Способ МПа 2,9 0,08-0,12 174 ч 22 28 167 106 м/сут 3 м /сут3,65 1,24 8,56 2,9 ЗО формула изобретения Избыточное давление в скважине Продолжительность обжига, всегов т.ч.: оборудование скважины подъем температурыобжиг при постоянной температуре из них первая эахватка Производительность способа:по глубине массива грунтапо объему укрепленного грунта Применение предлагаемого способа позволяет повысить производительность термического укрепления грунта в 2,94 раза и одновременно снизить его себестоимость на 35. 1. Способ термического укрепления грунта, нключающий бурение скважины, ее герметизацию, сжигание в скважине горючих слесей с образованием факела, нагрев стенок скважины на 30-50 С ниже температуры начала спекания грунта и нагнетание горя О чих газов н грунт, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения производительности, сжигание горючих смесей осуществляют периодическим воспламенением факела, 45 нагрев стенок скважины ведут с повышением их температуры на 90- 110 С в ч.)2. Способ по п. 1, о т л и ч а - ю щи й с я тем, что нагнетание го О рячих газов в грунт ведут при их избыточном давлении, величину котоизвестный предлагаемый рого определяют из соотношенияр КгО ЧО2 пНЧ Тогде Н - глубина зоны нагнетания горячих газов, мг - радиус зоны нагнетания гоорячих газов, м;Т - температура горячих газон,оград;Ч - скорость горячих газов взоне снижения, и/с;Ч - удельная скорость горячихУгазов при входе н грунт,м/ (с. мПа);К - коэффициент, учитывающийсток горячих газов передзатуханием факела;п - пористость грунта у стенкискважиныуТ - температура горячих газовпри входе в грунт, град.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРМ 538094, кл. Е 02 Р 3/14, 1974.2. Авторское свидетельство СССРпо эаянке М 2829585/29-33,кл. Е 02 Р 3/14, 1979.910928 Заказ 10 б 4/11 Подписное ВНИИПИ го комитета СССР по д ий и открытий 113035, Раушская наб., д, 4/5