Способ термического укрепления грунта

ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихреспублик о 11987029(22) Заявлено 260581 (21) 3294287/29-33 И М. Кл.з с присоединением заявки Мо(23 Приоритет Е 02 О 3/11 Государственный комитет СССР по делам изобретений н открытий, Опубликовано 07.0183 Бюллетень М 1Дата опубликования описания 07.0183.Куйбышева осковски нженерно дена Тру оительны ого Красногонститут им.(71) Заявите 54) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УКРЕПЛЕНИЯ ГРУН зт ительпроса-. ествен- термиимоут порунт,осугори. йт Тс Ч ого э а етр трубча зонте, м;етр отверс де 0 нижнем Оиа ор ий в экран диа чис ниж отверстий в экрго горизонта; е.п обретение относится к стро с в частносги к ликвидации д ых свойств связных, преимущ н ссовых, грунтов путем их5 ч го упрочнения.Известен способ термического укрепления грунта, включающий бурение скважин, продувку грунта сжатым воздухом, сжигание в скважинах горючих смесей и обжиг грунта при избыточном давлении продуктов горения (1.Наиболее близким к предлагаемому является. способ термического укрепления грунта, включающий образование скважины, размещение в ней с кольцевич зазором перфорированного трубчатого экрана, герметизацию скважины, образование потока горячих газов, по. дачу в кольцевой зазор сжатого воздуза и нагнетание горячих газов в грунт12) .Недостаток-известных способов заключается в том, что при укреплении грунта на большую глубину из-за ограниченной длины факела возникает необходимость выполнять работы по от. - дельным участкам, соизмеримым с длий.ной факела, что исключает возможность равнопрочного укрепления различных по высоте скважины слоем грунта с ра ной газопроницаемостью.Цель изобретения - обеспечение укрепления грунтов с разной газопрон цаемостью по горизонтам.Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему образование скважины, размещение в ней с кольцевым зазором перфорированного трубчатого экрана, герметизацию скважины, подачу в кольцевой зазор сжато го воздуха и нагнетание горячих газов в грунт, герметизацию скважины проводят у ее устья и на границах горизонтов с разной газонепроницае стью, подачу сжатого воздуха вед сле нагнетания горячих газов в г а в период нагнетания последних ществляют выдерживание в нижнем зонте давления, определяемого из со-отношенияТс - температура горячих газовпри.входе их в грунт нижнего горизонта, фсТо - температура газов внутри экрана в пределах нижнего горизонта,ОС,5Ч- средняя удельная скоростьгазов при входе в грунт нижнего горизонта, м/ч" мПа;Чь - с к орос ть газов в нутри эк рана в начале нижнего горизонта, м/ч.На чертеже приведена схема, реализующая прецлагаемый способ.Способ осуществляется следующимобразом.Вначале бурят скважину 1 и монтируют в ней соосно на всю глубину перфорированный трубчатый экран 2 меньшего, чем скважина 1 диаметра. Экран2 закрепляют в скважине 1 Фиксаторами 3. После этого герметизируют скважину 1 затвором 4 и подключают последний в теплоизолированному трубопроводу 5, соединенному с генераторомб тепловой энергии и компрессором 7,Затем сжигают горючие смеси в генераторе б, поцают горячие газы черезотверстия 8 в перфорированном экране2 в кольцевой зазор 9 и поддерживаютв нем избыточное давление, определяемое из соотношения .(1) . Горячие газыравномерно прогревают грунт в стенках скважины 1 и фильтруются в укрепляемый массив грунта 10, нагревая егодо требуемой температуры, Сжиганиегорючих смесей в генераторе 6 производят пока расчетная температура обжига не достигает 0,8-0,9 радиусаукрепляемого массива грунта 10, чтофиксируется показаниями термопар 11с самопишущими приборами 12. Послеэтого в кольцевой зазор 9 нагнетают4 Оот компрессора 7 сжатый воздух, кото.рый фильтруется в нагретый массивгрунта 10 и перераспределяет аккумулированное им тепло. Подачу сжатоговоздуха прекращают, когда расчетная 45температура обжига достигнет границы13 укрепляемого массира грунта 10.Чтобы горячие газы равномерно заполняли весь кольцевой зазор 9, числоотверстий 8 в перфорированном экране 5 О2 по его высоте принимают различное,Если газопроницаемость стенок скважины 1 по его высоте различна, то онаоборудуется сальниковыми прокладками14, герметизирующими слои с различной фильтрационной способностью грунта. При этом экран 2 выполняют с переменным диаметром, определяемым изсоотношения Че.То г.= СЧОТс где Оо - диаметр скважины, м;Чь - скорость поступления нагретых газов в трубчатый экран, м/ч; 65- скорость поступления газов в грунт, м/ч;То - температура горячих газов на входе в экран, КуТс - температура газов на входе в грунт, К.При укреплении грунта с разной.газопроницаемостью его слоев по.глубине величину давления горячих газов по соотношению (1) Ьпределяют только для наиболее удаленного слоя, нижнего. Если грунт по глубине его укрепления имеет одинаковую газопроницаемость, соотношение (1) остается справедливым и для этого случая.Генерация горячих газов вне скважины 1 при помощи устройств б позволяет исключить процессы розжига и регулирования длины факела горения в стволе скважины 1, а также улучшает условия для равномерного распределения температуры по всей высоте скважины 1.П р и м е р . На участке работ производится термическое укрепление однородного массива из лессового просадочного грунта мощностью 15 м отдельными опорами диаметром 2 м. Расчето ная температура обжига 300 С. По данным пробного опытного обжига скорость нагретых газов при входе в,грунт 36 м/ч, удельная скорость 368 м/чмПа.Скважина 1 буриТся на глубину 15 м установкой ЛБУдиаметром 0,1 м. Сжигание горючих смесей из газового топлива теплотворной способностью 35 м,Дж/кг и сжатого воздуха, подаваемого от компрессора 7 типа ВН, производится в агрегате б, размещен" ном вне скважины 1. Перед герметизацией скважины 1 затвором 4 в ней монтируется перфорированный экран 2 диаметром 0,05 м с 50 отверстиями диаметром 0,01 м.Горячие газы поступают в трубчатый экран 2 с температурой 823 С, а в грунт в стенках скважины 1 с температурой 600 С. В кольцевом зазоре 9 поддерживается избыточное давление.0,1 мПа. Нагнетание горячих газов в . укрепляемый массив грунта 10 осуществляется пока температура 300 С не распространяется на расстояние 0,85 м от оси скважины 1, На это требуется 120 ч. После отключения генератора 6 в зазор 9 нагнетается от компрессора 7 сжатый воздух в течение 24 ч, покао расчетная температура 300 С не достигает внешнего контура 13 укрепляемогь массива грунта 10. Этот момент фиксируется термопарами 11 типа ТХА-УШ, установленными в грунте, и самопишущими приборами 12 класса точности 0,5,. Одновременно на данной площадке производится термическое укрепление, грунта известным способом путем сжигания газового топлива в скважине 1 с разделением ее на два участка по глубине, длиной снизу вверх 8 и 7 м,987029 Результаты сравнительного:анализа при- Таким образом, продолжительностьэедены в таблице. обжига сократилась на 30,Спбсоб Единицаизмерения Показатели Известный Предлагаемый ф Объем укрепленного грунтаПродолжительность обжига 48 144первый участоквторой участокохлаждение массива 120 ,24 ч ч ч О - диаметр отверстий в экране,о м; 1. Авторское свидетельство СССР9 613005, кл. Е 02 О 3/10, 1976.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке В 2986928/29-33,кл.,Е 02 О 3/11, 1980. формула. изобретения20Способ термического укрепления грунта, включающий образование скважины, размещение в ней с кольцевым зазором перфорированного трубчатого экрана, герметизацйю скважины, подачу в коль ревой зазор сжатого воздуха и нагиеганне горячих газов в грунт, о т л ич а ю щ и й с я .тем, что, с целью обеспечения укрепления грунтов с разной газопроницаемостью цо горизонтам, герметизацию скважины проводят у ее З 0 устья и на границах горизонтов с разной газопроницаемостью, подачу сжатого воздуха ведут после нагнетания горячих газов в грунт, а в период нагнетания последних осуществляют вы держивание в нижнем горизонте давления, определяемого из соотношенияОт Т Човвеет в ввввВФОиЧТ, иъ,Т40 где Ют - диаметр трубчатого экрана в нижнем горизонте, м; и - число, отверстий в экране впределах нижнего горизонта;Тс - температура горячих газов .при входе их в грунт нижнего горизонта, фС;То - температура газов внутри экрана в пределах нижнего горизонта,оС,,Ч - средняя удельная скоростьгазов при входе в грунт нижнего горизонта, м/ч мПа;Ч - скорость газов внутри экрана в начале нижнего горизонта, м/ч.Источники информации,принятые во внимание приэкспертизе987029 оставитель Аехред А,Ач ков Редактор ороль рректо итрови Закаэ 10233/5 илиал ППП Патент, г.ужгород, ул. Проектная,Тираж 671 ВНИИПИ Государстве по делам иэобре 113035, Москва, Жого к ний и , Рую Подпис итета ССС ткрцтий ая наб.,