Способ термического укрепления грунта

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ 1А ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТЮ ЬПЪ 9(46) 30.05.83.Бюл. 1 Ф 2072) Ь.П.Юрданов"71) Московский ордена Трудового Крас. ,.ного Знамени .текстильный институт им. А.Н.Косыгина(56) 1. Авторское свидетельство СССР Р 850802, кл, Е 023 3/11, 1979. (54) (57) СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УКРЕП ЛЕНИН ГРУНТА по авт.св, В 850802, о.;т л и ч а ю щ и: й с я тем, что, сцелью поваааения производительности на грунтах с повьайенной влажностью, после герметизации;скважины осуществляют снижение вокруг нее влажности грунта путем создания в скважине ва-,куума, который поддерживают во время периодического нагнетания. горячих ,газов с.импульсным повыюением их давления, причем продолжительность пе-. риода нагнетания горячих газов опре-. деляют из зависимости+Уи 49 9 где ТЕ - время выдерживания поршня после его опускания до падения давления под ним, . равного начальномур Ъ . - высота подъема порщняр,- ускорение свободного падения ф М - скорость подъема порщня Еприспособления,+, (аЧ 2 65 Изобретение относится к строительству, в частности к укреплению грунтов с недостаточной несущей способностью путем термической их обработки.5По основному авт.св. М 850802 известен способ термического укрепления грунта, включающий бурение скважины, ее герметизацию, сжигание в ней горючей смеси, периодическое нагнетание горячих газов в грунт с импульсным повышением их давления с помощью поршневого приспособления, при этом величину импульсного давления определяют из соотношения где у - объемная масса поршня приспособления;Ъ - высота подъема поршня; 20р - плотность горячих газовс - ускорение свободного падения,а продолжительность-периода нагнетания горячих газов - иэ соотношения где Ч - скорость подъема поршняприспособления 1 1.Недостатками данного способа явля.отся малоэффективное импульсное повышение давления и его применимостьлишь на грунтах с влажностью, не 35превышающей оптимальную, что исключает воэможность повышения произво-дительности и экономичного использования на грунтах с повышенной влажностью,Цель изобретения - повышениепроизводительности на грунтах с повиаенной влажностью.Поставленная цель достигаетсятем, что согласно способу термического укрепления грунта, включающемубурение скважины, ее герметизацию,сжигание в ней горючей смеси, периодическое нагнетанке горячих, газовв грун с импульсным повышением ихдавления с помощью поршневого приспособления, при этом величину ймпульсного давления определяют иэсоотношенияР=ф (ФМ (1155где- объемная масса поршняприспособлениямивысота подъема поршня;у - плотность горячих газов;" Ускорение свободного падения,а продолжительность периода нагнетания горячих газов - иэ соотношения где Ч - скорость подъема поршняприспособления, после герметизациискважины осуществляют снижение вокруг нее влажности путем созданияв скважине вакуума, который поддерживают во время периодического нагнетания горячих газов с импульснымповышением их давления, причем продолжительность периода нагнетанчягорячих газов определяют из зависимости где Т - время выдерживания поршняВпосле его опускания до падения давления над ним,равного начальному;Ъ - высота подъема поршня;ускорение свободного падения;скорость подъема поршняприспособления.На чертеже представлена схемаосуществления способа.Вначале бурят скважину 1 и монтируют в ней поршень 2, герметизируют скважину 1 сальниками 3, подключают поршень 2 через гибкоесоединение 4 к вакуум-насосу 5. Затем включают вакуум-насос 5 и черезполость б штока 7 поршня 2 вакуумируют скважину 1, а поступающую при. этом влагу иэ грунта стенки 8 откачивают. После этого наклонно кскважине 1 бурят один или несколькошпуров 9, ввинчивают в нйх газопровод 10 с обратным клапаном 11и регулирующим. вентилем 12, присоединяя газопровод 10 к калориферу 13.Одновременно к калориферу 13 подключается и вакуум-насос 5.Затем включают вакуум-насос 5 иза счет вакуума нагнетают в скважину 1 иэ калорифера 13 пр газопроводу 10 нагретые до 500-бОООС газы ивключают механизм 2 подачи поршня,который выдерживается в крайнем ниж-ем положении, пока давление под ниме снизится до начального. что Фиксируется открытием обратного клапана 11, После этого поршень 2 поднимается вверх, включается вакуум-насос 5й в скважину 1 вновь всасываютсянагретые газы. Процесс повторяетсяциклично, согласно соотношению 13 ), пока температура, равная 300-400 С, недостигнет внешней границы 14 укрепляемого массива грунта 15, что проверяется показаниями термопар 16, соединенных с приборами 17.В тех случаях, когда предусматривается заполнение ствола скважина1, материалы заполнителя подаютсячерез,полость .б штока 7 поршня 2 беэостановки процесса глубинного обжигагрунта 15, по мере окончания его оТаким образом, предлагаемый способтермическогоукрепления грунта обеспечивает сокращение продолжительности термической обработки грунта при, ликвидациив немпрбсадочйыхСвойств н тем самым повышает производитель,ность на 52-74 с одновременным умень.аением трудоемкости на 54-67 и сокращении расхода тепловой энергии На 16-23. Необходимость такой технологии, заключается в том, что после образования скважины грунт в ее стенках разуплотняется, его пористость увели чивается, а влажность возрастает за счет притока воды .из массива грунта. 5 По этой причине у поверхности стенки скважины образуется своеобразная водная пробка, являющаяся одним из основных препятствий для входа нагретых газов в грунтовый массив; Допол- Я нительное давление, создаваемое поршнем в известном способе, исполвзуется неполностью. так как скорость проникания нагретых газов в грунт вок. рук скважины находится в пределах 0,01-0.05 м/с, а поршень действует .более кратковременно, поэтому сжатые газы не успевают войти в,.поры грунта, стенки скважины. В связи с этим целе= . еообразно задерживать поршень в край" нем нижнем положении до тех пор. по ка.давление под ним не упадет до начального.П р и м е р 1. На строительной площадке производится укрепление просадочного лессового грунта типа 25 суглинка на глубину 10 м отдельными . ойорами диаметром 3 м. Согласно данным пробного обжига грунта скорость фильтрации нагретых газов при начальном давлении от калорифера УСВ - 300 . 30 в жаростойком исполнении 0,02 м/с. Природная влажность грунта 0,12, пос-. :дй " проходки скважин она увеличивает- ая в стенках до 0,36.Скйржину 1 бурят с помощью буровой 35 установки ЛБУна глубину 10 м диаметром 0,2 м, Затем в ней монтируют поршень 2 с сальниками 3. который подключают к механизму подачи .вдавливающего агрегата на,базе тракта Д.4 О Поршень 2 своей полостью 6 штока 7 через гибкое соединение 4 подключается к вакуум-насосу РКИи от него к уни-: версальному .воздухонагревателю УСВ-ЗЯЦ в котором осуществляется нагревание газов до 600 фС.Скважину 1 вакуумируют в течение 4 ч. В результате этого влажность грунта снижается в стенках В до 0,05 и равномерно изменяется до своего начального значения 0.12 на расстоя- ,50 нии 0,4 м стенки 8. В течение этого времени из скважины 1 откачивают 0,65 мз/воды. Затем наклонно к скважине 1 бурят 2 шпура диаметром 0,05 м с примыканием их к скважине 1 на глу бине 6 м. На эту же глубину 6 м регулируют рабочий ход поршня 2. В шпуры 9 ввинчивают трубопроводы 10, подачи нагретых газов, соединенные с калорифером 13 через .обратный клапан 11 и регулирующйй вентиль 12. После проверки всей системы на герметичность по внешнему контуру 14,обжигаемого массива грунта 15 монтируютт термопары типа ХШ-ХА, соединенные с электропотенциометрами ЗППМ 2,После этого включают вакуум-насос 5 и нагретые гази всасываются вскважину 1 при верхнем положении поршня, затем он опускается на глубину= 6 м и задерживается там в течение Т = 1 с.Скорость. опускания поршня 2 Ч =12 м/с, а скорость подъема 6 м/с. Продолжительность цикла Тп 2,5 с.Температура 350 фС достйгает внешней границы 14 обжигаемого массива грунта 15 через 32 ч.П риме р 2, В тех жЕ условиях что в примере 1 осуществляют,термическое укрепление грунта с вакуумированием скважины 1 при одновременном на:гревании нагретых газов в нее с температурой около 100 С. На вакуумровайие затрачено 12 ч. Влажность грунта в радиусе 0,4 м почти полностью устраняется. а еще иа 0,5 м - снижается. В ходе вакуумирования откачивают 6,2 т воды. Продолжительность обжига грунта в диаметре 2 м до 350 фС после вакуу+ мирования влаги сокращается с 32 до Ы ч. Одновременно в аналогичных ус.ловиях производят укрепление грунта "известным способай.Сравнительный анализ полученных ,результатов приведен в таблице.1020512 . Показатели Базовыйспособ 70 70 70 54 36 31 12 32 0,78 0.84 1,3 3270 3100 3800 0,19 О. 28 0.32 2.25 1,94 1,29 Объем укрепленногогрунта по контуру 350 оС м Продолжительность обжигав том числег вакуумирование влагинагревание грунта Трудоемкость работ на 1 м 3 обожженного грунта, чел дн Расход тепловой энергии на 1 м 3 обожженного грунта мДжПроизводительность способа:по глубине обжигаемого массива грунта.м/ч;с. по объему обожженного массива грунта, м /ч Предлагаемый способ Вакуумирование Вакуумированиебез нагревания с нагреванием