DE973872C

DE973872C - Process for the rearrangement of the grain fractions in the soil or other material with different grains

Info

Publication number: DE973872C
Application number: DESCH15446A
Authority: DE
Inventors: Carl Dr Techn Abweser
Original assignee: HEINRICH SCHEVEN FA
Current assignee: HEINRICH SCHEVEN FA
Priority date: 1953-05-29
Filing date: 1954-05-29
Publication date: 1960-07-07

Description

Verfahren zur Umlagerung der Kornanteile im Erdreich oder anderem verschiedenkörnigem Material Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verlagerung der Kornanteile- im Erdreich oder anderem verschiedenkörnigem Material. Die Erfindung bezweckt in erster Linie, im gewachsenen Erdboden eine Zone herzustellen, die gegenüber dem übrigen Erdreich erheblich wasserdurchlässiger ist und daher z. B. zur Gewinnung von Grundwasser ausgenutzt werden kann.. Das Grundwasser kann dann z. B. zum Zwecke der Wassergewinnung durch solche wasserdurchlässigen Zonen nach Art von Radial-bzw. Horizontalfilterstrecken einem Brunnenschacht zugeführt werden. Das Verfahren nach der Erfindung kann aber auch anderen Zwecken nutzbar gemacht werden, indem beispielsweise in die wasserdurchlässig gemachte Zone wäßriger Zement eingeführt wird, so daß sich im Boden Beton bildet. Aber auch für andere Anwendungsgebiete ist das Verfahren nach der Erfindung geeignet. Beispielsweise kann eine Schwemmsandschicht, welche die Gründung eines Fundaments erschwert, durch das Verfahren nach der Erfindung in die Nähe und gegebenenfalls bis in die Höhe der Erdoberfläche getrieben werden.Process for the rearrangement of the grain proportions in the soil or other different grain material The invention relates to a method of displacement the grain proportions - in the soil or other different grain material. The invention The primary purpose of this is to create a zone in the natural soil that is opposite the rest of the soil is considerably more permeable to water and therefore z. B. for extraction can be exploited by groundwater .. The groundwater can then z. B. for the purpose the water extraction through such water-permeable zones in the manner of radial or. Horizontal filter sections are fed to a well shaft. The procedure after However, the invention can also be used for other purposes, for example by aqueous cement is introduced into the water-permeable zone, so that Concrete forms in the ground. But the process is also suitable for other areas of application suitable according to the invention. For example, a layer of alluvial sand, which the establishment of a foundation made difficult by the method according to the invention be driven close to and possibly up to the level of the earth's surface.

Die Erfindung. geht von der an sich bekannten Maßnahme aus, in den Erdboden von unten her Druckwasser einzuführen, und besteht darin, daB die Flüssigkeit, ohne Entnahme von Bodenmaterial, d. h. Entsanden, mit solchem Druck und in solcher Menge und so lange in das Material eingeführt wird, daß während der den Kornanteilen durch die Energie des Wassers erteilten Bewegung eine Aufwärtsbewegung der kleineren Kornanteile gegenüber den größeren und zugleich ein Absinken der größeren Kornanteile gegenüber den kleineren auf die in unmittelbarer Nähe der Einführungsstelle für das Druckwasser liegengebliebenen und dorthin verlagerten größten Kornanteile stattfindet.The invention. is based on the measure known per se, in the To introduce pressurized water into the ground from below, and consists in that the Liquid without removing soil material, d. H. Desanded with such pressure and is introduced into the material in such an amount and for so long that during the the grain shares an upward movement due to the energy of the water the smaller grain proportions compared to the larger ones and at the same time a decrease in the larger ones Grain proportions compared to the smaller ones in the immediate vicinity of the point of introduction for the pressurized water, the largest grain fractions that remained and were displaced there takes place.

Das Wasser wird vorzugsweise durch ein Rohr eingeführt, das vorn offen oder auch mit einem besonderen Vortriebskopf versehen sein kann. Es bildet sich dann um das Zuführungsrohr herum eine Zone aus, die sich im wesentlichen von dem Zuführungsrohr nach .oben aufsteigend erstreckt und in einem Schnitt quer zur Achse des Rohres ungefähr die Form einer aufrecht stehenden, oben waagerecht abgeschnittenen Parabelfläche hat, wobei das Zuführungsrohr in der Nähe des Brennpunktes liegt. Im unteren Teil dieser Fläche sind die grobkörnigen Teile des Bodens abgelagert, während die feinkörnigen Teile sich im oberen Teil dieser Fläche befinden. Dabei ist aber die Ablagerung derart, daß insgesamt gesehen die Größe der Kornanteile von unten nach oben gleichmäßig abnimmt. Der dem größeren Anteil dieser Parabelfläche entsprechende Raum besitzt daher eine große Wasserdurchlässigkeit.The water is preferably introduced through a pipe that is open at the front or can also be provided with a special propulsion head. It forms then around the supply pipe a zone which essentially differs from the The supply pipe extends upwardly towards the top and in a section transverse to the axis of the pipe roughly the shape of an upright, cut horizontally at the top Has parabolic surface, with the feed tube near the focal point. In the lower part of this area the coarse-grained parts of the soil are deposited, while the fine-grained parts are in the upper part of this area. Included but the deposit is such that, viewed overall, the size of the grain fractions decreases evenly from bottom to top. The larger part of this parabolic surface the corresponding space therefore has a high degree of water permeability.

-Das Wasser kann beispielsweise mit einem Druck von 5 bis 2o atü eingeführt werden.. Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, den Druck des Wassers kurzzeitig periodisch, um etwa, i bis 5 atü zu erhöhen. Unter anderem wird dadurch die Umlagerung der Bodenteilchen in kürzerer Zeit bewirkt. Beispielsweise können 5o bis Zoo Wasserstöße pro Minute erfolgen. Das Zuführungsrohr wird während dieser Zuführung des Druckwassers langsam vorgeschoben. Die Geschwindigkeit des Vorschubes ergibt sich aus der Art des Bodens. Entstehen beim Vorschub des Rohres große Widerstände, so kann der Wasserdruck kurzzeitig gänzlich abgestellt und schlagartig wieder auf seine vorherige Größe gesteigert werden. In der Regel kann man das Rohr mit einer Geschwindigkeit vorschieben, die zwischen 2o und Zoo cm in der Stunde liegt.-The water can for example be introduced at a pressure of 5 to 20 atmospheres It has proven to be particularly useful to briefly reduce the pressure of the water periodically, increasing by about .i to 5 atm. Among other things, this will cause the rearrangement which causes soil particles in a shorter time. For example, 5o to zoo water rushes per minute. The supply pipe becomes the pressurized water during this supply slowly advanced. The speed of the feed results from the type of the soil. If there is great resistance during the advancement of the pipe, the water pressure can Completely switched off for a short time and suddenly back to its previous size can be increased. As a rule, the pipe can be advanced at a speed which is between 2o and zoo cm per hour.

Nachdem das Zuführungsrohr in der gewünschten Länge von beispielsweise 5 oder io oder 2o m vorgetrieben ist, kann man es aus dem Erdboden wieder herausziehen, so daß lediglich die durch die Umlagerung der Kornanteile erzeugte Filterschicht die Wasserführung bewirkt. Das Herausziehen des Zuführungsrohres erfolgt vorzugsweise; indem weiterhin Druckwasser in der beschriebenen Weise zugeführt wird.After the feed tube in the desired length of for example 5 or 10 or 20 m advanced, you can pull it out of the ground again, so that only the filter layer produced by the rearrangement of the grain fractions causes the water flow. The feed pipe is preferably pulled out; by continuing to supply pressurized water in the manner described.

In dem Erdreich kann auch ein kurzer Rohrstutzen belassen werden, der das Wasser in den Brunnenschacht einführt, dessen Wandung er durchdringt. Ferner kann in Verbindung mit deren Verfahren nach der Erfindung in den Erdboden ein Filterrohr eingeführt werden, das beim Herausziehen des Zuführungsrohres im Erdreich verbleibt.A short pipe socket can also be left in the ground, which introduces the water into the well shaft, the wall of which it penetrates. Further can in connection with their method according to the invention in the ground a filter tube are introduced, which remains in the ground when the feed pipe is pulled out.

Es ist zwar an sich bereits bekannt, im Erdboden oder einem ähnlichen Material eine Verlagerung der Kornanteile herbeizuführen. Der Zweck dieses bekannten Verfahrens besteht aber im Gegensatz zu dem der vorliegenden Erfindung darin, eine dichtere Lagerung der Kornanteile ineinander und damit unter Volumenverminderung des behandelten Bereichs eine Verfestigung bzw. Verdichtung des Bodens oder ähnlicher Materialien zu erreichen. Demgemäß wird bei dem bekannten Verfahren das Wasser unter solchen Bedingungen in den Boden eingeführt, daß dieser.in einen breiigen bzw. breiflüssigen .Zustand versetzt wird, wobei die Masse zugleich gerüttelt wird. Zur Durchführung des bekannten Verfahrens ist es erforderlich, daß im Bereich der zu verfestigenden Masse ein gleichmäßig ausgebreiteter Flüssigkeitsstrom zum Aufsteigen .gebracht wird, was dadurch erreicht wird, daß die unterste, die Flüssigkeitszuführungsrohre aufnehmende Schicht aus groben Kornanteilen gebildet wird. Das bekannte Verfahren geht also von einer Lagerung der Kornanteile aus, die in gewachsenem Erdboden in den wenigsten Fällen vorhanden ist, und benutzt diese Lagerung zur Erzeugung eines gleichmäßig aufsteigenden Flüssigkeitsstromes mit dem Zweck, eine dichtere Lagerung aller Kornanteile ineinander herbeizuführen.It is already known per se, in the ground or something similar Material to bring about a shift in the grain proportions. The purpose of this known However, in contrast to the method of the present invention, a closer storage of the grain fractions in one another and thus with a reduction in volume of the treated area, a consolidation or compaction of the soil or the like Materials to achieve. Accordingly, in the known method, the water is under introduced into the soil in such a way that it becomes pulpy or pulpy .Stand is moved, whereby the mass is shaken at the same time. To carry out the known method, it is necessary that in the area to be solidified Mass an evenly spreading stream of liquid to rise is what is achieved in that the lowest, the liquid supply pipes receiving layer is formed from coarse grain fractions. The known procedure is therefore based on a storage of the grain fractions, which in natural soil in in the fewest cases, and uses this storage to generate a evenly ascending flow of liquid with the purpose of a denser storage to bring all grain proportions into one another.

Ferner ist es bekannt, zur Gewinnung von Trinkwasser senkrecht in den Erdboden ein Rohr einzubringen, dessen Umfang mit Löchern solcher Größe versehen ist, daß nur ein grober Kies nicht hindurch kann, und dann Wasser abwechselnd in das Innere dieses Siebrohres ein- und aus seinem Inneren herauszupumpen und dadurch aus dem das Rohr umgebenden Erdboden den Sand abzusaugen und in der Umgebung des Rohres eine zum Rohr konzentrische Lage groben Kieses zu erzeugen.It is also known to obtain drinking water vertically in to bring a pipe into the ground, the circumference of which is provided with holes of this size is that only a coarse gravel can not go through, and then water alternately in to pump the inside of this sieve tube in and out of its interior and thereby sucking off the sand from the soil surrounding the pipe and in the vicinity of the Pipe to produce a layer of coarse gravel concentric to the pipe.

Demgegenüber wird durch das Verfahren nach der Erfindung weder Sand abgesaugt noch Kies eingebracht. Vielmehr wird dabei eine Umlagerung der Kornanteile des Bodens bewirkt ohne irgendeinen, Bodenaustausch.In contrast, neither sand is produced by the method according to the invention suctioned still gravel introduced. Rather, there is a rearrangement of the grain proportions of the soil effects, without any, soil exchange.

Die Erfindung ist in der Zeichnung erläutert. Fig. i zeigt schematisch eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens Fig. 2 zeigt einen Querschnitt nach Linie II-II der Fig. i.The invention is illustrated in the drawing. Fig. I shows schematically an arrangement for carrying out the method Fig. 2 shows a cross section according to Line II-II of Fig. I.

Nach Fig. i wird aus einem Brunnenschacht i ein vorn offenes Rohr 3 durch eine in der Wand des Brunnenschachtes i liegende Dichtung 2 in den Erdboden unterhalb der Grundwasserlinie io vorgetrieben. Mittels einer Öldruckpumpe 5 wird über die öldruckleitung 6 eine hydraulische Presse 9 angetrieben; welche den Vortrieb des Rohres 3 bewirkt. Die Vortriebsvorrichtung steht auf einem Tisch q. auf dem Grund des Schachtes i. Eine PreßwasserpumPe 7 drückt Preßwasser über die Leitung 8 in das Innere des Rohres 3 und führt somit dieses Wasser über das Zuführungsrohr dem Erdboden zu.According to Fig. I, a well shaft i becomes an open-front pipe 3 through a seal 2 located in the wall of the well shaft i into the ground Driven below the groundwater line io. By means of an oil pressure pump 5 is A hydraulic press 9 is driven via the oil pressure line 6; which the propulsion of the tube 3 causes. The propulsion device stands on a table q. on the Bottom of the shaft i. A press water pump 7 presses press water through the line 8 into the interior of the pipe 3 and thus leads this water via the supply pipe to the ground.

Je nach Art des Bodens benutzt man höhere oder niedrigere Preßwasserdrücke. Diese Drücke liegen in der Regel bei einigen Atmosphären und gehen herauf bis zu 2o oder mehr Atmosphären. Je fester der Boden ist und je größer daher der Wasserdruck sein muß, um so geringer sind im allgemeinen die verwendeten Wassermengen. In: der Regel genügen Wassermengen von 5 bis 20 1 pro Sekunde. Das Produkt von Wassermenge und Druck gemessen in 1/Sek. bzw. atü liegt meist in der Größenordnung von 5o bis Zoo. Dem genannten Druck wird vorzugsweise periodisch ein Druck von, i,bis 5 atü überlagert, wobei dieser Druck in schnellen Stößen von etwa 50 bis 200 je Minute aufgebracht wird.Depending on the type of soil, higher or lower press water pressures are used. These pressures are typically a few atmospheres and go up to 20 or more atmospheres. In general, the more solid the ground and the greater the water pressure, the lower the amount of water used. In: As a rule, amounts of water of 5 to 20 liters per second are sufficient. The product of the amount of water and pressure measured in 1 / sec. or atü is usually in the order of magnitude from 5o to zoo. The pressure mentioned is preferably periodically superimposed with a pressure of from 1 to 5 atmospheres, this pressure being applied in rapid bursts of about 50 to 200 per minute.

Durch das eingedrückte Wasser wird der Erdboden in der Umgebung der Ausflußöffnung des Zuführungsrohres 3 aufgeschwemmt und in Bewegung gesetzt. Dabei erfolgt mehr oder weniger schnell eine Trennung des feineren und gröberen Materials. Das feinere Material wird nach oben geschwemmt, während das gröbere Material nach unten in die Nähe des Zuführungsrohres absinkt. Der Bereich, in dem sich diese Umlagerung ergibt, hat im wesentlichen einen parabelförmigen Querschnitt mit senkrechter Achse, der oben waagerecht abgeschnitten ist und dessen Brennpunkt ungefähr an der Auslaßstelle des Zuführungsrohres 3 liegt.The ground in the vicinity of the The outlet opening of the supply pipe 3 floated and set in motion. Included a separation of the finer and coarser material occurs more or less quickly. The finer material is washed upwards, while the coarser material is washed up drops down near the feed pipe. The area in which this rearrangement occurs essentially has a parabolic cross-section with a vertical axis, which is cut off horizontally at the top and its focal point approximately at the outlet point of the supply pipe 3 is located.

Die Darstellung nach Fig. ? ist nach einem tätsäc'..lichen Versuchsergebnis gezeichnet. Sie zeigt das Zuführungsrohr 3 ungefähr im Brennpunkt einer parabelförmigeri Fläche, in der die Umschichtung erfolgt ist. Im unteren Teil dieser Fläche liegen die größten Steine a und darüber kleinere Steine b, wobei der übergang der Korngrößen bei der praktischen Durchführung allmählich erfolgt. Darüber nimmt die Korngröße weiterhin ab. In der oberen Zone c befindet sich nur feiner oder feinerer Sand. Die durch die Steine a. und b gebildeten Zonen sind somit wesentlich wasserdurchlässiger als das die dargestellte Parabelzone umgebende unveränderte Bodenmaterial. Andererseits ist die Zone c in der Regel wesentlich undurchlässiger für Wasser als das unveränderte Bodenmaterial. Das Grundwasser kann daher aus dem Boden durch die von den gröberen Steinen gebildete Zone in den Schacht i abgeleitet werden. Es genügt dazu, die in der Wand des Schachtes i für das Zuführungsrohr 3 vorgesehene Öffnung offenzulassen, nachdem man das Rohr 3 herausgezogen hat. Man kann aber auch ein kleines Stück des Rohres 3 in der Wand i sitzenlassen.The representation according to Fig. is drawn according to an actual test result. It shows the feed pipe 3 approximately at the focal point of a parabolic surface in which the rearrangement has taken place. In the lower part of this area are the largest stones a and above the smaller stones b, the transition in grain sizes taking place gradually in practice. Above this, the grain size continues to decrease. In the upper zone c there is only fine or finer sand. The through the stones a. The zones formed and b are thus much more permeable to water than the unchanged soil material surrounding the parabolic zone shown. On the other hand, zone c is generally much more impermeable to water than the unchanged soil material. The groundwater can therefore be drained from the ground through the zone formed by the coarser stones into the shaft i. It is sufficient to leave open the opening provided in the wall of the shaft i for the feed pipe 3 after the pipe 3 has been pulled out. But you can also let a small piece of the pipe 3 sit in the wall i.

Schließlich kann man das Verfahren nach der Erfindung auch in der Weise zum Gewinnen von Grundwasser verwenden, daß man in das gemäß der Erfindung umgeschichtete Gebiet ein Filterrohr einschiebt. Die Einführung eines Filterrohres in die Bodenschichten aus einem Schacht ist an sich bekannt. In vorliegendem Fall kann das Filterrohr, welches das Zuführungsrohr 3 umgibt, zusammen mit dem Rohr 3 vorgeschoben werden, wobei das Rohr 3 um einige Zentimeter aus dem Filterrohr vorragt, so daß der Kopf des Filterrohres innerhalb der oben beschriebenen Parabelzone liegt und somit durch die vom Druckwasser bewegte Bodenschicht leicht vorgetrieben werden kann. Um die im allgemeinen empfindliche Oberfläche das Filterrohres zu schützen, wird man es in der Regel mit einem Mantelrohr versehen. Das Zuführungsrohr 3 sowie das Mantelrohr werden später in den Schacht zurückgezogen, so daß nur das Filterrohr im Erdboden verbleibt.Finally, the method according to the invention can also be used in the Way to use for extracting groundwater that one in the according to the invention pushes a filter tube in the rearranged area. The introduction of a filter tube into the soil layers from a manhole is known per se. In the present case can the filter tube which surrounds the supply tube 3, together with the tube 3 are pushed forward, the tube 3 a few centimeters out of the filter tube protrudes so that the head of the filter tube is within the parabolic zone described above and thus easily driven forward by the layer of soil moved by the pressurized water can be. To protect the generally sensitive surface of the filter tube, it is usually provided with a jacket pipe. The feed pipe 3 as well the jacket pipe will later be pulled back into the shaft, so that only the filter pipe remains in the ground.

Die Erfindung ist nicht beschränkt auf Verfahren zum waagerechten Anzapfen des Grundwassers. Man kann beispielsweise das Zuführungsrohr 3 auch in einem Winkel zur Waagerechten eintreiben, sei es, daß man auch dann Wasser gewinnen will, sei es, daß man andere Wirkungen erzielen will. Beispielsweise kann man eine Sehwemmsandschicht, welche die Gründung eines Fundaments erschwert, dadurch in die Nähe und unter Umständen bis in die Höhe des Erdbodens treiben, daß man senkrecht von oben her oder auch waagerecht Rohre in der Weise eintreibt, wie es bei der Schilderung der Fig. i für das Rohr 3 beschrieben worden ist.The invention is not limited to methods for horizontal Tapping the groundwater. You can, for example, the feed pipe 3 in drive in at an angle to the horizontal, be it that one also gains water then wants, be it that one wants to achieve other effects. For example, you can have a Sehwemmsandschicht, which makes the foundation of a foundation difficult, thereby into the Drift near and possibly up to the level of the ground so that one is vertical Drives in pipes from above or horizontally in the manner as described in the description the Fig. i for the tube 3 has been described.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Process for the rearrangement of the grain fractions in the soil or other different-grain material in size decreasing from bottom to top in the area of action of a pressure fluid used for this purpose, e.g. B. water, which is fed to the soil or other material from below, characterized in that the liquid, without removing soil material, ie sending, with such pressure and in such an amount and for so long is introduced into the material that during The movement imparted to the grain fractions by the energy of the water results in an upward movement of the smaller grain fractions compared to the larger ones and at the same time a decrease in the larger grain fractions compared to the smaller ones to the largest grain fractions that have remained in the vicinity of the point of introduction for the pressurized water and are displaced there.

2. The method according to claim i, characterized in that da.ß the water pressure is briefly increased periodically.

3. The method according to claim i or 2, characterized in that the water pressure at larger time intervals is briefly brought to a complete lowering. q ..

Method according to one of the Claims i to 3, characterized in that a feed pipe open at the front in the ground is driven, water is introduced under pressure into this pipe, this pressure is briefly increased periodically by 1 to 5 atmospheres and that the supply pipe is propelled at a speed of about 20 to zoo cm per hour.

5. The method according to claim 3 or q., Characterized in that the feed pipe, after it is advanced to the desired length has been, is pulled out of the ground.

6. The method according to claim 5, characterized in that that when pulling out the supply tube, liquid under pressure continues in the pipe is initiated.

7. The method according to claim .5 or 6, characterized in that a filter tube surrounding the feed pipe is introduced at the same time as this, which remains in the ground after the feed pipe has been pulled out. Publications considered: Schweizerische Bauzeitung, June 1949, p. 326; German patents No. 875 503, 674 822.