RU1779274C

RU1779274C - Method of consolidating building foundations

Info

Publication number: RU1779274C
Application number: SU904892811A
Authority: RU
Inventors: Виктор Николаевич Бакулин; Андрей Викторович Бакулин
Original assignee: Виктор Николаевич Бакулин
Priority date: 1990-11-15
Filing date: 1990-11-15
Publication date: 1992-11-30

Abstract

Использование: строительство, упрочнение грунтов и горных массивов. Сущность изобретени : создают гидроизолирующий экран вокруг основани путем бурени вер- тикальных скважин вокруг сооружени . Размещают в скважинах виброисточники и создают в грунте нарастающие по амплитуде виброколебани до величины, не превышающей 0,5 напр жени разрушени . Определ ют частоту собственных колебаний грунта. Нагнетают в скважины закрепл ющий раствор и поэтапно возбуждают колебани в диапазоне 60-1500 Гц с последующим вибровоздействием с частотой соб- ственных колебаний массива. Вертикальные скважины бур т по окружности с шагом 15-30&deg; на рассто нии 150-300 м от сооружени и производ т в них гидроразрыв . На удалении 500-700 м от основани сооружают вертикальную шахту глубиной , равной высоте основани , из забо которой в направлении главного напр жени грунта основани проход т штольню длиной, равной радиусу гидроизолирующего экрана. Вдоль вертикальной шахты с шагом 5-10 м бур т горизонтальные скважины через всю толщу основани сооружени . После этого нагнетают в вертикальные и горизонтальные скважины закрепл ющий раствор с одновременным вибровоздействием величиной, равной 0,2-0,3 величины разрушающих грунт напр жений, до момента достижени раствором 0,5-0,6 заданной прочности с последующим вибровоздействием частотой 60-1500 Гц и амплитудой, равной 0,1-0,2 величины разрушающих грунт напр жений. Гидроразрыв и нагнетание закрепл ющего раствора осуществл ют виброисточниками, размещенными в вертикальных скважинах с шагом 3-5 м, в створах горизонтальных скважин. По ходу осуществлени всех работ осуществл ют посто нный геомеханический контроль за состо нием грунта. В качестве закрепл ющего раствора и используют гелеобразую- щий водонепроницаемый раствор с 3-5%-ным содержанием поверхностно-активных веществ. 3 з.п.ф-лы. (Л С vj -vl Ю К VI Јь СА)Usage: construction, hardening of soils and mountain ranges. SUMMARY OF THE INVENTION: create a waterproofing screen around a base by drilling vertical wells around a structure. Vibration sources are placed in the boreholes and create vibrations in the soil, increasing in amplitude, to a value not exceeding 0.5 of the fracture stress. The natural vibration frequency of the soil is determined. Fixing solution is injected into the wells and oscillations are gradually phased in the range of 60–1500 Hz, followed by vibration with the frequency of natural oscillations of the array. Vertical wells are drilled around the circumference in increments of 15-30 &deg; at a distance of 150-300 m from the structure and hydraulic fracturing is carried out in them. At a distance of 500-700 m from the base, a vertical shaft is constructed with a depth equal to the height of the base, from the side of which an adit with a length equal to the radius of the waterproofing screen passes in the direction of the main stress of the base soil. Horizontal wells are drilled along the vertical shaft in increments of 5-10 m across the entire thickness of the base of the structure. After that, a fixing mortar is injected into vertical and horizontal wells with simultaneous vibration exposure equal to 0.2-0.3 of the value of soil destructive stresses until the solution reaches 0.5-0.6 specified strength with subsequent vibration exposure at a frequency of 60-1500 Hz and an amplitude equal to 0.1-0.2 of the magnitude of the stresses that destroy the soil. Hydraulic fracturing and injection of the fixing solution are carried out with vibration sources located in vertical wells with a step of 3-5 m, in horizontal wells. In the course of all the work, constant geomechanical monitoring of the soil condition is carried out. A gel-forming waterproof solution with 3-5% surfactant content is used as a fixing solution. 3 C.p. (Л С vj -vl Ю К VI Јь СА)

Description

Изобретение относитс к строительству и может быть использовано дл упрочнени грунтов и горных массивов.The invention relates to construction and can be used to strengthen soils and mountain ranges.

Известен способ инъектировани укрепл ющего раствора путем энергии взрыва, вA known method of injecting a strengthening solution by the energy of the explosion, in

котором наполненный раствором конус с герметично закрывающейс крышкой и предохранительным клапаном, манометром,wherein a solution-filled cone with a hermetically sealed lid and a safety valve, pressure gauge,

через нагнетательную сеть иньектирует раствор через запорную арматуру в породы.through the injection network injects the solution through the shutoff valves into the rocks.

Известный способ трудоемок, требует периодической остановки процесса и большого объема бурени скважин и шпуров,The known method is time consuming, requires periodic shutdown of the process and a large amount of drilling of wells and holes,

Известен также способ упрочнени горных пород, включающий бурение вертикальных скважин вокруг сооружений, установку в скважинах виброисточников, возбуждение виброколебаний а массиве, постепенное увеличение их амплитуды до величины, при которой напр жени в мае-. сиве достигнут половины от разрушающих и нагнетание в шпуры скрепл ющих растворов , причем перед нагнетанием определ ют частоту собственных колебаний грунта з массиве. Виброколебани возбуждают поэтапно , первоначально в диапазоне 60-1500 Гц, а затем переход т на частоту, равную частоте собственных колебаний массива.There is also known a method of hardening rocks, including drilling vertical wells around structures, installing vibration sources in wells, exciting vibrations in the array, gradually increasing their amplitude to a value at which the stresses are small. half of the destructive ones and injection of binding solutions into bore holes are reached, moreover, before the injection, the frequency of natural vibrations of the soil in the array is determined. Vibration oscillations are excited in stages, initially in the range of 60-1500 Hz, and then go to a frequency equal to the frequency of natural oscillations of the array.

Известный способ не позвол ет качественно укрепл ть грунтовый массив и эффек- тивно стабилизировать основание сооружени .The known method does not allow qualitatively strengthening the soil mass and effectively stabilizing the foundation of the structure.

Цель изобретени - повышение эффективности стабилизации основани .The purpose of the invention is to improve the stabilization efficiency of the base.

Это достигаетс тем, что на удалении от основани 150-300 м по окружности бур т скважины с шагом через 15-30° по периметру окружности, производ т в них гидроразрыв , а трещину гидроразрыва заполн ют гелеобразующими водонепроницаемыми растворами.This is achieved by the fact that at a distance from the base of 150-300 m around the circumference, wells are drilled in increments of 15-30 ° along the circumference of the circumference, hydraulic fracturing is performed in them, and the hydraulic fracture is filled with gel-forming waterproof solutions.

Во врем проведени гидроразрыва осуществл ют вибровоздействи в совокупности с нагнетанием рабочей жидкости в скважину, причем частота вибровоздействи равна частоте нагнетани жидкости во врем гидроразрыва. На удалении от основани 500-700 м проход т ствол вертикальной шахты глубиной, равной высоте основани массива. В основании шахты проход т штольню длиной, равной радиусу гидроизолирующего экрана вокруг основани , причем направление проходки выработки совпадает с направлением одного из главных напр жений, действующих в массиве , из ствола вертикальной шахты с шагом 5-10 м бур т горизонтальные нагнетательные скважины в основании сооружени длиной, ограниченной размерами гидроизолирующего экрана вокруг основани сооружени и нагнетают в скважины поверхностно-активные вещества с концентрацией 3-5% от объема нагнетаемой жидкости .During the fracturing, vibrations are carried out in conjunction with the injection of the working fluid into the well, the frequency of vibrations being equal to the frequency of fluid injection during fracturing. At a distance of 500-700 m from the base, there is a shaft of a vertical shaft with a depth equal to the height of the base of the massif. At the base of the mine, an adit is made with a length equal to the radius of the waterproofing screen around the base, and the direction of the excavation of the mine coincides with the direction of one of the main stresses acting in the array, horizontal injection wells are drilled from the trunk of the vertical mine in increments of 5-10 m at the base of the structure the length limited by the size of the waterproofing screen around the base of the structure and surfactants are injected into the wells with a concentration of 3-5% of the volume of injected fluid.

При нагнетании в скважины скрепл ющих растворов величина вибровоздействи составл ет 0,2-0,3 от величины разрушающих напр жений дл грунтов, слагающих основание сооружени , и вибровоздействи осуществл ют в течение времена, приWhen the bonding solutions are injected into the wells, the magnitude of vibration exposure is 0.2-0.3 of the value of the destructive stresses for the soils composing the base of the structure, and the vibrations are carried out for a period of time, at

котором скрепл ющий раствор не достигает 0,5-0,6 величины нормативной прочности. После этого возбуждают колебани в диапазоне 60-1500 Гц с амплитудой 0,1-0,2 величины разрушающих напр жений и продолжают нагнетать в скважины закрепл ющий раствор.wherein the bonding solution does not reach 0.5-0.6 standard strength values. After that, oscillations in the range of 60-1500 Hz with an amplitude of 0.1-0.2 of the value of destructive stresses are excited and the fixing solution continues to be injected into the wells.

В процессе ведени работ осуществл ют ЕЮСТОЯННЫЙ геомеханический контрольIn the course of the work, they carry out the UNDEFINED geomechanical control

0 состо ни грунта,0 ground conditions,

Способ осуществл ют следующим образом .The method is carried out as follows.

С помощью датчиков давлени горных пород, устанавливаемых в контрольнойUsing rock pressure sensors installed in the control

5 скважине, определ ют поле напр жений и главные векторы в породном массиве основани . На удалении 150-300 мот основани по окружности бур т вертикальные скважины с шагом 15-30 до коренных или скальных пород, на удалении 500-700 м от5 in the borehole, the stress field and principal vectors in the rock mass of the base are determined. At a distance of 150-300 moth of the base, vertical wells are drilled around the circumference in increments of 15-30 to bedrock or rock, at a distance of 500-700 m from

0 основани сооружают вертикальную шахту глубиной, равной высоте основани . Из забо шахты в направлении главного напр жени грунта основани проход т штольню длиной, равной радиусу создаваемого гид5 роизолирующего экрана вокруг основани . Вдоль вертикальной шахты с шагом 5-10 метров бур т горизонтальные скважины через всю толщу основани сооружени . Размещают в вертикальных скважинах0 bases construct a vertical shaft with a depth equal to the height of the base. An adit with a length equal to the radius of the created waterproofing screen around the base passes from the bottom of the shaft in the direction of the main stress of the soil of the base. Horizontal wells are drilled along the vertical shaft in increments of 5-10 meters through the entire thickness of the base of the structure. Placed in vertical wells

0 виброисгочники с шагом 3-5 метров в створах горизонтальных скважин и заполн ют их рабочей жидкостью, например, водой с кварцевым песком или мелкими частицами иного грунта. Производ т в вертикальных0 vibration sources with a step of 3-5 meters in horizontal wells and fill them with a working fluid, for example, water with silica sand or small particles of other soil. Production in vertical

5 скважинах гидроразрыв, путем вибровоздействи а совокупности с импульсным нагнетанием рабочей жидкости. При этом, частоту вибровоздейстаи задают равной частоте импульсов нагнетани жидкости,5 wells are fracked by vibration and combined with pulsed injection of the working fluid. In this case, the vibration frequency is set equal to the frequency of the liquid injection pulses,

0 что повышает площадь гидроразрыва и снижает его врем . Создают в грунте нарастающие по амплитуде виброколебани до величины, не превышающей 0,5 напр жени разрушени грунта. Определ ют часто5 гу собственных колебаний грунта и вновь возбуждают поэтапно виброколебани первоначально с частотой в диапазоне 60-1500 Гц. Одновременно в вертикальные и горизонтальные скважины нагнетают закрепл 0 ющий раствор, в качестве которого используют гелеобрззующий водонепроницаемый раствор с 3-5% содержанием поверхностно-активных веществ.0 which increases the fracture area and reduces its time. Vibration oscillations increasing in amplitude are created in the soil to a value not exceeding 0.5 the stress of soil destruction. Frequently 5g of natural vibrations of the soil are determined and vibrations are again excited in stages, initially with a frequency in the range of 60-1500 Hz. At the same time, a fixing fluid was injected into vertical and horizontal wells, as a gel-forming waterproofing solution with 3-5% surfactant content.

Последние интенсифицируют трещино5 образование, вызванное гидроразрывом. Нагнетают закрепл ющие растворы им- пульсно с частотой, равной частоте собственных колебаний грунта. Одновременное вибровоздействие производ т величиной.The latter intensify the crack5 formation caused by hydraulic fracturing. Fixing solutions are injected in a pulse with a frequency equal to the frequency of natural vibrations of the soil. Simultaneous vibration exposure is produced by.

равной 0,2-0,3 величины разрушающих грунт напр жений до момента достижени раствором 0,5-0,6 заданной прочности. После этого вибровоздействуют частотой 60- 1500 Гц и амплитудой, равной 0,1-0,2 величины разрушающих грунт напр жений. Дл предотвращени оползней, вывалов и подобных осложнений процесса стабилизации основани осуществл ют посто нный геомеханический контроль за напр жен- ным состо нием грунтов.equal to 0.2-0.3 of the value of destructive stresses until the solution reaches 0.5-0.6 specified strength. After that, the vibration is driven by a frequency of 60-1 500 Hz and an amplitude equal to 0.1-0.2 of the magnitude of the stresses that destroy the soil. In order to prevent landslides, dumps and similar complications of the base stabilization process, constant geomechanical monitoring of the stress state of soils is carried out.

Предложенный способ повышает прочность грунтов и увеличивает срок службы оснований под сооружени ми.The proposed method increases the strength of soils and increases the service life of foundations under structures.

Claims

1. A method of stabilizing the bases under structures, including creating a waterproofing screen around the base by drilling vertical wells around the structure, placing vibration sources in the wells and creating vibrations in the soil that increase in amplitude to a value not exceeding 0.5 fracture stress, determining the frequency of natural vibrations soil, injection into the wells of the fixing solution and phased excitation of oscillations in the range of 60-1500 Hz with subsequent vibration exposure with the frequency of natural oscillations massif, characterized in that, in order to increase the stabilization efficiency of the base, vertical wells are drilled around the circumference in increments of 15-30 ° at a distance

150-300 m from the structure and hydraulic fracturing is carried out in them, and at a distance of 500-700 m from the base, a vertical shaft is constructed with a depth equal to the height of the base, from which there is an adit in the direction of the main stress of the base soil equal to the radius of the waterproofing screen , horizontal wells are drilled along the vertical shaft with a step of 5-10 m through the entire thickness of the base of the structure, after which the fixing solution is injected into the vertical and horizontal wells with simultaneous vibration exposure equal to 0.2-0.3 us destroying soil stress, until reaching the desired strength solution of 0.5-0.6, followed by a vibration frequency of 60-1500 Hz and amplitude equal to the magnitude of 0.1-0.2 destroying soil stresses.

2. The method according to claim 1, characterized in that the fracturing and injection of the fixing solution is carried out by vibration sources located in vertical wells with a step of 3-5 m, in horizontal wells.

3. The method according to claim 1, characterized in that constant geomechanical monitoring of the state of the soil is carried out.

4. The method according to claim 1, characterized in that a gelling waterproofing solution with 3-5% surfactant content is used as the fixing solution.