DESC015446MA

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Publication number: DESC015446MA
Authority: DE
Publication date: 1956-04-19

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 28. Mai 1954 Bekanntgemacht am 19. April 1956Registration date: May 28, 1954. Advertised on April 19, 1956

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verlagerung der Kornanteile im Erdreich oder anderem verschiedenkömigem 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.The invention relates to a method for relocating the grain fractions in the soil or other different-grain material. The invention Its primary purpose is to create a zone in the natural soil that is opposite to the rest Soil is considerably more permeable to water and therefore z. B. exploited for the extraction of groundwater can be. The groundwater can then z. B. for the purpose of water production such water-permeable zones in the manner of radial or. Horizontal filter sections in a well shaft are fed. However, the method according to the invention can also be used for other purposes be made, for example, by adding aqueous cement to the water-permeable zone is introduced so that concrete forms in the ground. But it is also for other areas of application Process according to the invention suitable. For example, a layer of alluvial sand, which the Establishing a foundation made difficult by the method according to the invention in the vicinity and possibly be driven up to the height 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, daß die Flüssigkeit mit solchem Druck und in solcher Menge und so lange in das Material eingeführtThe invention is based on the measure known per se, into the ground from below To introduce pressurized water, and ^ consists in that the liquid with such pressure and in such Amount and so long introduced into the material

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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 in der Weise stattfindet, daß sich im Einwirkungsbereich, des Druck-ίο wassers eine Umlagerung der Kornanteile in von unten nach oben abnehmender Größe ergibt.becomes that during the movement imparted to the grain fractions by the energy of the water an upward movement 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 those in the immediate vicinity of the entry point for the pressurized water, the largest grain fractions that have remained and are displaced there takes place in such a way that that in the area of action, the pressure ίο water results in a rearrangement of the grain fractions in size decreasing from bottom to top.

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 Ίwesentlichen 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 Parabelflache entsprechende Raum besitzt daher eine große Wasserdurchlässigkeit.The water is preferably introduced through a pipe that is open at the front or with a special jacking head can be provided. It then reforms. the feed tube around a zone that essentially differs from the Supply pipe extends upwardly ascending and in a section transverse to the axis of the pipe has approximately the shape of an upright parabolic surface cut off horizontally at the top, where the feed tube is close to the focal point. In the lower part of this area are the coarse-grained parts of the soil are deposited, while the fine-grained parts are deposited in the upper part this area. But the deposit is such that viewed overall the size of the Grain proportions decrease 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 2-o'atü eingeführt werden, Als besonders zweckmäßig hat es sich erwiesen, den Druck. des Wassers kurzzeitig periodisch um etwa 1 bis 5 atü zu erhöhen. Unter anderem wird dadurch die Umlagerung der Bodenteilchen in kürzerer Zeit bewirkt. Beispielsweise können 50 bis 200 Wasser-, stoße 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 20 und 200 cm in der Stunde liegt.The water can be introduced, for example, at a pressure of 5 to 2-o'atü, as special It has been found appropriate to reduce the pressure. of the water briefly periodically by about 1 to 5 atm to increase. Among other things, this brings about the rearrangement of the soil particles in a shorter time. For example, 50 to 200 water puffs per minute can take place. The feed pipe is slowly advanced during this supply of pressurized water. The speed of the The feed rate results from the type of soil. If there is great resistance when the pipe is advanced, in this way, the water pressure can be turned off completely for a short time and then suddenly back on previous size can be increased. As a rule, the pipe can be advanced at a speed which is between 20 and 200 cm per hour.

Nachdem das Zuführungsrohr in der gewünschten Länge von beispielsweise 5 oder 10 oder 20 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 Zuführurigsfohres erfolgt vorzugsweise, indem weiterhin Druckwasser in der beschriebenen Weise zugeführt wird.After the feed pipe has been driven forward in the desired length of, for example, 5 or 10 or 20 m is, you can pull it out of the ground again, so that only that caused by the rearrangement The filter layer produced by the grain fraction causes the water to flow. Pulling out the feed tube is preferably carried out by continuing to supply pressurized water in the manner described will.

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 dem Verfahren nach der Erfindung in den Erdboden ein Filterrohr eingeführt werden, das beim HerausA short pipe socket can also be left in the ground to carry the water into the Well shaft introduces, the wall of which he penetrates. Furthermore, in connection with the Method according to the invention in the ground a filter tube are introduced, which when out

ziehen des Zuführungsrohres im Erdreich verbleibt. ,pulling the feed pipe remains in the ground. ,

Es ist zwar an sich bereits bekannt, im Erdboden oder einem ähnlichen Material eine Verlagerung der Kornanteiile 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.Although it is already known per se, a shift in the ground or a similar material Bring about grain fractions. The purpose of this. Known However, in contrast to that of the present invention, the method is a denser one Storage of the grain fractions in one another and thus reducing the volume of the treated area to achieve consolidation or compaction of the soil or similar materials. Accordingly, in the known method, the water becomes in the ground under such conditions introduced that this is put in a pulpy or pulpy state; being the mass is shaken at the same time. To carry out the known Process, it is necessary that in the area of the mass to be solidified a uniform spread liquid flow is caused to rise, which is achieved in that the Lowermost, the liquid supply pipes receiving layer formed from coarse grain fractions will. The known method is based on a storage of the grain fractions that are grown in Soil is rarely available, and uses this storage to produce a evenly rising liquid flow with the purpose of a denser storage of all grain fractions bring about into each other.

Demgegenüber soll durch das Verfahren nach der Erfindung in dem vorhandenen Boden ohne zusätzliche Anwendung von fremdem grobkörnigem Material eine aus grobkörnigem Material bestehende Zone erzeugt werden, um bestimmte Zonen des Bodens wasserdurchlässiger zu gestalten oder auch in gewissen Fällen eine nach oben umgelagerte Schicht feiner oder feinster Bodenteile zu entfernen. Demgemäß wird auch bei dem Verfahren nach der Erfindung nicht nur ein breiflüssiges Gemenge erzeugt, sondern die Flüssigkeit mit solchem Druck Und solcher Menge und so lange in den Boden eingeführt, daß die mehrfach erläuterte Umlagerung der Kornanteile im Boden eintritt. Die Erfindung ist in der Zeichnung erläutert. Fig. ι zeigt schematisch eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens;In contrast, by the method according to the invention in the existing soil without additional Application of foreign coarse-grained material a zone consisting of coarse-grained material can be generated to certain To make zones of the soil more permeable to water or, in certain cases, an upwardly relocated one Remove layer of fine or extremely fine soil. Accordingly, the method according to the invention not only generates a pulp liquid mixture, but also the liquid Such pressure and such quantity and so long introduced into the ground that it was explained several times Rearrangement of the grain proportions in the soil occurs. The invention is illustrated in the drawing. Fig. Ι shows schematically an arrangement for performing the method;

Fig. 2 zeigt einen Querschnitt nach Linie II-II der Fig. 1.Fig. 2 shows a cross section along line II-II of Fig. 1.

Nach Fig. 1 wird aus einem Brunnenschacht 1 ein vorn offenes Rohr 3 durch eine in der Wand des Brunnenschachtes 1 liegende Dichtung 2 in den Erdboden unterhalb der Grundwasserlinie 10 vorgetrieben. Mittels einer Öldruckpumpe 5 wird über die Öldruckleitung 6 eine hydraulische Presse g angetrieben, welche den Vortrieb des Rohres 3 bewirkt. Die Vortriebsvorrichtung steht auf einem Tisch 4 auf dem Grund des Schachtes 1. 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. 1, a tube 3 open at the front is driven from a well shaft 1 through a seal 2 located in the wall of the well shaft 1 into the ground below the groundwater line 10. By means of an oil pressure pump 5, a hydraulic press g is driven via the oil pressure line 6, which presses the pipe 3 forwards. The propulsion device stands on a table 4 at the bottom of the shaft 1. A press water pump 7 presses press water via the line 8 into the interior of the pipe 3 and thus leads this water to the ground via the supply pipe.

Je nach Art des Bodens benutzt man höhere oder niedrigere Preßwasserdrücke. Diese Drücke liegenDepending on the type of soil, higher or lower press water pressures are used. These pressures are

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in der Regel bei einigen Atmosphären und gehen herauf bis zu 20 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 50 bis 200. Dem genannten Druck wird vorzugsweise periodisch ein Druck von 1 bis 5 atü überlagert, wobei dieser Druck in schnellen Stoßen von etwa 50 bis 200 je Minute aufgebracht wird.usually a few atmospheres and go up to 20 or more atmospheres. The tighter the bottom is and therefore the greater the water pressure must be, the lower it is in general the amount of water used. 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 50 to 200. The pressure mentioned is preferably periodically from 1 to 5 atmospheres superimposed, this pressure being applied in rapid bursts of about 50 to 200 per minute will.

Durch das eingedrückte Wasser wird der Erdboden in der Umgebung der Ausfiußöffnung 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 Zuführungs-.. rohreis 3 liegt.The ground in the vicinity of the outflow opening of the Supply pipe 3 floated and set in motion. It takes place more or less a separation of the finer and coarser material quickly. The finer material is washed upwards, while the coarser material sinks down to the vicinity of the feed pipe. The area in which this redistribution occurs essentially has a parabolic cross-section with a vertical axis that is cut off horizontally at the top and its focal point lies approximately at the outlet point of the supply .. pipe ice 3.

Die Darstellung nach Fig. 2 ist nach einem tatsächlichen Versuchsergebnis gezeichnet. Sie zeigt das Zuführungsrohr 3 ungefähr im Brennpunkt einer parabelförmigen Fläche, in der die Umschichtung erfolgt ist. Im unteren Teil dieser Fläche liegen die größten Steine α 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 α 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 1 abgeleitet werden. Es genügt dazu, die in der Wand des Schachtes 1 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 1 sitzenlassen. The illustration according to FIG. 2 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 α and smaller ones above: stones b, whereby the transition of the grain sizes takes place gradually during the practical implementation. Above this, the grain size continues to decrease. In the upper zone c there is only fine or finer sand. The zones formed by the stones α 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 diverted from the ground into the shaft 1 through the zone formed by the coarser stones. It is sufficient to leave open the opening provided in the wall of the shaft 1 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 1.

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 de_:r Kopf des Filterrohres innerhalb der oben beschriebenen Parabelzone liegt und somit durch die vom Druckwasser bewegte Bödenschicht leicht vorgetrieben werden kann. Um die im allgemeinen empfindliche Oberfläche des 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 for extracting groundwater by inserting a filter tube into the area redistributed according to the invention. The introduction of a filter pipe into the soil layers from a shaft is known per se. In the present case, the filter tube surrounding the feed pipe 3, together with the tube 3 be advanced, the tube 3 projecting by a few centimeters from the filter tube, so that _de: r head of the filter tube is located within the above described parabolic zone and thus by the soil layer moved by the pressurized water can easily be driven forward. In order to protect the generally sensitive surface of the filter tube, it is usually provided with a jacket tube. The supply pipe 3 and the jacket pipe are later withdrawn 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 Schwemmsandschicht, 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. 1 für das Rohr 3 beschrieben worden ist.The invention is not limited to methods for horizontal tapping of the groundwater. For example, the feed pipe 3 can also be driven in at an angle to the horizontal, be it that one then also wants to obtain water, be it that one wants to achieve other effects. For example, a layer of alluvial sand, which makes it difficult to establish a foundation, thereby drift near and under certain circumstances up to the level of the ground by being vertical Drives in pipes from above or horizontally in the manner as described in the description of Fig. 1 for the pipe 3 has been described.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Process for relocating the grain fractions in the ground or other different grain material by means of hydraulic fluid, z. B. water that is fed to the ground or other material from below, thereby characterized that the liquid with such pressure and in such amount and so long is introduced into the material that during the the grain fractions by the energy The movement of the water imparted an upward movement to the smaller grain fractions the larger and at the same time a decrease in the larger grain proportions compared to the smaller ones on those left in the immediate vicinity of the point of introduction for the pressurized water and the largest grain fractions displaced there takes place in such a way that a redistribution of the Grain proportions in size decreasing from bottom to top.

2. The method according to claim 1, characterized in that that the water pressure is briefly increased periodically.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the water pressure in is brought to a complete decrease for a short time at longer intervals.

4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that a front open feed pipe is driven into the ground, water under pressure in this Pipe is initiated, this pressure is briefly increased periodically by 1 to 5 atmospheres and that the feed tube is advanced at a rate of about 20 to 200 cm per hour will.

5. The method according to claim 3 or 4, characterized in that the feed pipe ,, after advance it to the desired length

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has been driven, is pulled out of the ground ..

6. The method according to claim 5, characterized in that when pulling out the feed pipe liquid continues to be introduced into the pipe under pressure.

7. The method according to claim 5 or 6, characterized in that a filter tube surrounding the supply pipe at the same time with this is introduced, which remains in the ground after pulling out the feed pipe.

Referred publications:

Schweizerische Bauzeitung, June 1949, p. 326; German patents No. 875 503, 674 822.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings