SU1098998A2 - Method of thermal consolidation of soil - Google Patents

Method of thermal consolidation of soil Download PDF

Info

Publication number
SU1098998A2
SU1098998A2 SU833594497A SU3594497A SU1098998A2 SU 1098998 A2 SU1098998 A2 SU 1098998A2 SU 833594497 A SU833594497 A SU 833594497A SU 3594497 A SU3594497 A SU 3594497A SU 1098998 A2 SU1098998 A2 SU 1098998A2
Authority
SU
USSR - Soviet Union
Prior art keywords
wells
soil
bitumen
walls
well
Prior art date
Application number
SU833594497A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Альберт Павлович Юрданов
Original Assignee
Московский Ордена Трудового Красного Знамени Текстильный Институт Им.А.Н.Косыгина
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Московский Ордена Трудового Красного Знамени Текстильный Институт Им.А.Н.Косыгина filed Critical Московский Ордена Трудового Красного Знамени Текстильный Институт Им.А.Н.Косыгина
Priority to SU833594497A priority Critical patent/SU1098998A2/en
Application granted granted Critical
Publication of SU1098998A2 publication Critical patent/SU1098998A2/en

Links

Landscapes

  • Pit Excavations, Shoring, Fill Or Stabilisation Of Slopes (AREA)

Abstract

СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТА, .преимущественно в виде замкнутого контура на откосе, по авт.св. № 927897, отличающийс  тем, что, с целью обеспечени  укреплени  грунтов повышенной влажности, после нагнетани  гор чих газов производ т охлаждение стенок скважин до температуры, равной 160-180 С, а затем через каждую вторую скважину ввод т в грунт разм гченный Ритум под давлением 0.10 .2 МПа, одновременно с этич создают в смежных скважинах вакуум, который поддерживают до по влени  в них битума. (Л :о сх со со 00METHOD OF THERMAL SOIL STRENGTHENING, mainly in the form of a closed contour on a slope, according to the author. No. 927897, characterized in that, in order to ensure the reinforcement of soils of high humidity, after the injection of hot gases, the walls of the wells are cooled to a temperature of 160-180 ° C, and then, after each second well, the softened Rhytum is injected into the soil under pressure 0.10 .2 MPa, simultaneously with ethich, vacuum is created in adjacent wells, which is maintained until the appearance of bitumen in them. (L: about sh with so 00

Description

Изобретение относитс  к строител ству, в частности к укреплению грун термическим воздействием, и может выть использовано дл  возведени  по земных сооружений. По основному авт.св. № 927897 из вестен способ термическбго укреплени  грунта преимущественно в виде з кнутого контура на откосе, вкл1очак д бурение горизонтальных скважин по к туру на рассто нии между центрами, определ емсж-из. соотношени  Hc |4Fifp . () где fo - радиус скважины, MJ Н - глубина скважины, м В - минимальна  толщина стенок контуру, М} . d - опытный коэффициент скорое ти укреплени , 1- - продолжительность укреплени  грунта, ч, образование расположенных в шахматном пор дке в скважинах боковых стенок контура, направленных вверх углублений, герметизацию.скважин, подачу и одновременное сжигание во всех скважинах горючих смесей, нагнетание гор чих газов в грунт, армирование стенок скважин и введение в НИХ заполнител , в качейтве последнего дл  нижних скважин примен ют , дренирующий материал tlj. Существенным недостатком известного способа  вл етс  ограничение о ласти применени  грунтов, наход щих с  в твердом состо нии, в то врем  как основное большинство глинистых грунтов имеют более повышенную влаж ность, что вызывает необходимость проведени  дополнительных работ по гидроизол ции термогрунтовых подзем ных сооружений. Цель изобретени  - обеспе 1ение /креплени  глинистых грунтов повыщенной влажности. Поставленна  цель достигаетс  те что согласно способу термического укреплени  грунта, преимущественно в виде ,замкнутого контура на откосе , включающему бурение горизонталь ных скважин по контуру на рассто ни между центрами, определ емом из соотношени  радиус скважины, м где Го Н глубина скважины, м минимальна  толщина стенок контура, Mf опытный коэффициент скорос ти укреплени , м /ч; продолжительность укреплени  грунта, чобразование расположенных в шахматном пор дке в скважинах боковых стенок контура, направленных вверх углублений, герметизацию скважин, подачу и одновременное сжигание во всех скважинах горючих смесей, нагнетание гор чих газов в грунт, армирование стенок скважин и введение в них заполнител , в качестве последнего дл  нижних скважин примен ют дренирующий материал, после нагнетани  гор чих газов производ т охлаждение стенок скважин до температуры, равной 160-180с, а затем через каждую вторую скважину ввод т в грунт разм гченный битум под давлением 0,1-0,2 МПа, одновременно с этим создают в смежных скважинах вакуум, который поддерживают до по влени  в них битума. На фиг. 1 представлена скважина и подземна  выработка, поперечный разрез; на фиг.2 - горизонтальные скважины, размещенные на откосе, фрагмент продольного разреза. Технологи  способа заключаетс  в следукндем. Вначале бур т горизонтальные скважины 1 на рассто нии между центрами , определ емом из соотношени  1 , и образуют в них углублени  2, герметиз .ируют скважины 1 затворами 3 с форсунками 4 и отводами 5. После этого подают через лорсунки 4 в скважины 1 горючие смеси и сжигают Их одновременно во всех скважинах 1, а гор чие газы нагнетают в укрепл емый грунт 6, пока расчетна  температура , например 600-900с, не достигнет внешнего контура 7. Затем через форсунки 4 подают атмосферный воздух и охлаждают им стенки скважин 1 до 1бО-180 С, отключгиот форсунки 4 и в каждую вторую скважину 1 через отвода 5 подают под давлением 0,1-0-,2 МПа разм гченный нефт ной или сланцевый битум 8 в количестве, определ емом из соотношени  (2), создава  одновременно в смежных скважинах 1 через отводы 5, подключенные к вакуум-насосу , вакуум, пока в этих скважинах не по витс  битум. Sn. . -(.4.|) где Kj - коэффициент, учитывающий непроизводительные потери битума за пределы расчетного сечени  Kj - коэффициент, учитывающий степень заполнени  пор и трещин обожженного грунта битумом W - суммарна  пористость и трещиноватость обожженногс грунта - радиус скважины, м; Н - минимальна  толщина стенок контура, м; Hg - рассто ние между центрами скважин контура, м, f - объемна  масса битума,кг/м После этого из замкнутого скважи нами 1 контура извлекают неукреплен ный грунт 9, скважины 1 армируют и ввод т в них заполнитель 10, например твердеющий раствор или бетон, а затем внутреннюю поверхность 11 выработки выравнивают по слою грунта 12, нагретого до 600-900°С и покрывают ее, например, торкретбетоном по сетке 13. Контроль избыточного давлени  и вакуума в скважинах 1 осуществл ют манометрами 14, а температуру системой термопар с регистрирующими приборами (не показаны). Температурный интервал охлаждени  стенок скважин до 1бО-180°С огр ничиваетс  максимально допустимой кратковременной температурой нагревани  разм гченного битума с учетом непрерывно уменьшающейс  температуры грунта, по которому распростран  етс  битум под действием избыточного давлени  и вакуума, а также с учетом технических возможностей и точности примен емых дл  контрол  термопар и оптических пирометров. Ограничение избыточного давлени  в скважинах интервалом 0,1-0,2 МПа обусловлено тем, что при давлени х ниже 0,1 МПа битум слабо проникает в грунт даже при сочетании давлени  с вакуумом и оседает около стенок скважин 1, через которые он нагнета етс  в массив грунта. При дальнейшем повышении избыточного давлени  наблюдаетс  направленное перемещение битума, однако уже при О,2 МПа имеет место выход разм гченного битума за контур расчетного сечени  гидроизол ционной конструкции и, прежде всего, в зоне стенок нагнета тельной скважины 1. Дальнейшее повышение давлени  свыше О,2 МПа существенно увеличивает потери битума , что видно из данных табл.1. Пример . На участке работ осуществл етс  термическое укрепление грунта в контуре подземного сооружени  длиной 20 м и периметром поперечного сечени  23 м. Грунт лессовидный суглинок, степень влаик .ности 74,3%, глубина залегани  18 м исключает возможность развити  оползневых  влений ввиду пологости откоса и отсутстви  напорного гори зонта вод. Скважины 1 в количестве 16 шт. пробуривают установкой БГМ на длину 22 м диаметром 0,15 м. Врем  обжига грунта равно 126 ч, минимальна  толщина стенок контура 0,5 м. По опытам коэффициент скорости укреплени  ,3 . Величина Н определ етс  из соотношени  (1. Углублени  2 в стенках скважин 1 выполн ютс  с по- . мощью вдавливаклдего приспособлени  диаметром 0,03 м на высоту 0,15 м с обеих сторон. В с1 важинах 1 устанавливаютс  герметизирующие их Затворы 3 с форсунками 4 и отводами 5. Сжигаетс  жидкое топливо с теплотой горени  42 МДж/кг, сжатый воздух подаетс  в скважины 1 от передних компрессоров ЗИФ-55 производительностью 6 MVMHH. Горючие смеси сжигаютс  одновременно во всех скважинах 1 и гор чие газы нагнетаютс  в укрепл емый массив грунта 6, пока расчетна  температура 600°С не достигнет его внешнего контура 7. Затем форсунки 4 отключают и в скважины 1 нагнетаетс  только атмосферный воздух дл  охлаждени  их стенок до 160 и , что фиксируетс  показани ми многоточечных термопар TXA-XHI с самопишущими приборами ЭПП-9М2. Затем Форсунки 4 перекрывают, а в отводы 5 в каждую вторую скважину 1 под давлением 0,1,0,15 и 0,20 МПа подаетс  нефт ной битум БМ-0 в количестве , определ емом из соотношени  (2 ), и одновременно в смежных скважинах 1 к отводам 5 подключают вакуум-насосы РМК-4 производительностью 5 мVмин и давлением до 0,18 МПа, Вакуумирование и нагнетение битума осу1т1ествл етс , пока в вакуумируемых скважинах 1 не по витс  битум, что провер етс  визуально через смотровые глазки, смонтированные на затворах 3, а вокруг скважин 1 по габаритам их диаметров не образуетс  сплошной слой гидроизол ционной конструкции 8. . После этого неукрепленный грунт 9 внутри контура подземного сооружени  извлекают экскаватором Беларусь и производ т проверку качества образованного гидроизол ционного сло  8 путем поверхностного сплошного прозвучивани  импульсным ультразвуковым прибором ИМ-2. После этого, когда требуемое качество гидроизол ции установлено, скважины 1 армируютс  и заполн ютс  бетоном 10 марки 200 на цементе ВРЦ с помощью бетононасоса С-296. Затем внутреннюю поверхность 11 выработки выравнивают по слою грунта 12, нагретому до , отдельные участки подземного сооружени  дополнительно покрывают гидроизол ционным слоем-Оклейкой из трех слоев гидроизола с защитной железобетонной стенкой и торкретбетоном по сетке 13. Сравнительный анализ расхода материально-технических и денежных средс-гв известным и предлагаемьлм способами приведены в табл,2, S которую включены затраты без учета работ по извлечению неупрочненнрго грунта, возведению торцевой стенки и входного портала, а также демонтажа оборудовани  и инженерных сетей, благоустройства территории. Применение м гких битумов в предлагаемом способе обеспечивает высокую пластичность изготовленной гидроизол ционной конструкции и ее дол говечность/ исключает хрупкое разру шение в услови х влажной среды, Использование м гких битумов наиболее эффективно учитывает реальные услови , так как равномерно прогретый массив грунта способствует полному заполнению, пор и трещин и образующийс  слой гидроизол ции резко сокращает капилл рный подсос влаги и надежно защищает подземное сооружение от поступлени  в него поверхностных и грунтовых вод. Таким образом, предлагаемый способ позвол ет расширить область применени  на влажные грунты и снизить расходы на изготовление гидроизол ционных конструкций подземных сооружений на 22-30%, а также сократить трудоемкость на 30,9-36,8%. ТаблицаThe invention relates to the construction, in particular to the strengthening of the soil by thermal impact, and can be used for the construction of earth structures. According to the main auth. No. 927897, the well-known method of thermally strengthening the soil is predominantly in the form of a closed contour on the slope, including the drilling of horizontal wells along the tour between the centers, determined by the outflow. ratios Hc | 4Fifp. () where fo is the well radius, MJ H is the depth of the well, m B is the minimum thickness of the contour walls, M}. d - experienced rate of reinforcement speed, 1- - duration of soil reinforcement, h, formation of lateral contour walls located in a staggered pattern in the wells, upward depressions, sealing of the well, supply and simultaneous burning of combustible mixtures in all wells, injection of hot gases into the soil, the reinforcement of the walls of the wells and the introduction of a filler in THIS, in the latter for the lower wells, drainage material tlj is used. A significant disadvantage of the known method is the limitation of the use of soils with a solid state, while the majority of clay soils have a higher moisture content, which necessitates additional work on the waterproofing of thermal soil underground structures. The purpose of the invention is to provide / fasten clay soils with increased humidity. The goal is achieved by the fact that, according to the method of thermal strengthening of the soil, mainly in the form of a closed contour on the slope, including the drilling of horizontal wells along the contour over the distance between the centers, determined from the ratio of the radius of the well, m where Go H is the depth of the well, m is the minimum thickness contour walls, Mf, the experimental rate of reinforcement, m / h; the duration of soil reinforcement, formation of lateral contour walls in wells in upward direction, upward depressions, sealing of wells, supply and simultaneous burning of combustible mixtures in all wells, injection of hot gases into the soil, reinforcement of well walls and introduction of aggregate into them As the latter, a drainage material is used for the lower wells, after the injection of hot gases, the walls of the wells are cooled to a temperature of 160-180 ° C, and then every second well Well introduced into the ground softened bitumen under pressure 0.1-0.2 MPa, at the same time create a vacuum in adjacent wells, which is maintained until the occurrence therein of bitumen. FIG. 1 shows the well and underground development, cross section; figure 2 - horizontal wells placed on the slope, a fragment of a longitudinal section. The technology of the method consists in the following. At the beginning horizontal wells 1 are drilled at a distance between the centers determined from ratio 1, and they form depressions 2 in them, pressurize wells 1 with gates 3 with nozzles 4 and outlets 5. Thereafter, combustible mixtures are fed through wells 1 into wells 1. They are burned simultaneously in all wells 1, and hot gases are injected into reinforced soil 6 until the design temperature, for example 600-900s, reaches the external circuit 7. Then atmospheric air is supplied through nozzles 4 and the walls of wells 1 are cooled to 1bO. -180 С, disconnection from nozzle 4 and in to Each second well 1 is fed under pressure of 0.1-0-, 2 MPa softened oil or shale bitumen 8 in a quantity determined from relation (2), creating simultaneously in adjacent wells 1 through outlets 5 connected to vacuum pump, vacuum until bitumen is not in these wells. Sn. . - (. 4. |) where Kj - coefficient taking into account unproductive losses of bitumen beyond the design section Kj - coefficient taking into account the degree of filling of the pores and cracks of burnt soil with bitumen W - total porosity and fracturing of burnt soil - well radius, m; H - the minimum thickness of the contour walls, m; Hg is the distance between the centers of the contour wells, m, f is the volume mass of bitumen, kg / m. After that, uncured soil 9 is extracted from the closed well of the first contour, wells 1 are reinforced and aggregate 10 is introduced into them, for example, hardening mortar or concrete and then the inner surface 11 of the excavation is aligned with the layer of soil 12 heated to 600-900 ° C and covered with, for example, shotcrete on the grid 13. The overpressure and vacuum in wells 1 are monitored with pressure gauges 14, and the temperature of the thermocouple system with recording devices (not yet Ana). The temperature interval for cooling the borehole walls to 1bO-180 ° C is limited by the maximum permissible short-term heating temperature of the softened bitumen, taking into account the continuously decreasing temperature of the soil over which bitumen spreads under the action of excessive pressure and vacuum, and also taking into account the technical capabilities and accuracy of for monitoring thermocouples and optical pyrometers. The limitation of overpressure in wells in the range of 0.1-0.2 MPa is due to the fact that at pressures below 0.1 MPa, bitumen weakly penetrates into the ground even when pressure is combined with vacuum and settles near the walls of wells 1, through which it is pumped into array of soil. With a further increase in overpressure, directional movement of bitumen is observed, but already at 0, 2 MPa, softened bitumen overshoots the contour of the design section of the waterproofing structure and, above all, in the zone of the walls of the injection well 1. A further increase in pressure over 0, 2 MPa significantly increases the loss of bitumen, as can be seen from the data table.1. An example. Thermal strengthening of the soil in the contour of the underground structure 20 m long and the perimeter of the cross section of 23 m is carried out at the site. The soil loess loam, moisture content 74.3%, depth of 18 m excludes the possibility of the development of landslide effects due to the slope of the slope and the lack of pressure burn umbrella waters. Wells 1 in the amount of 16 pcs. They are drilled with a BGM installation for a length of 22 m with a diameter of 0.15 m. The firing time of the soil is 126 hours, the thickness of the contour walls is minimal at 0.5 m. According to the experiments, the strengthening speed factor is 3. The value of H is determined from the ratio (1. Depths 2 in the walls of boreholes 1 are made with the help of pushing tools with a diameter of 0.03 m to a height of 0.15 m on both sides. In c1, the gates 3 with nozzles are installed 4 and taps 5. Liquid fuel is burned with a heat of combustion of 42 MJ / kg, compressed air is supplied to wells 1 from front compressors MIF-55 with a capacity of 6 MVMHH. Combustible mixtures are burned simultaneously in all wells 1 and hot gases are injected into the reinforced soil mass 6, until the calculated temperature the ur 600 ° C will not reach its external circuit 7. Then the nozzles 4 are turned off and only atmospheric air is injected into the wells 1 to cool their walls to 160 and that is recorded by the TXA-XHI multipoint thermocouple readings with EPP-9M2 recorders. Then the Nozzles 4 the bitumen BM-0 is supplied in an amount determined from the relation (2) and simultaneously in adjacent wells 1 to the outlets 5 into each second well 1 under pressure 5,1,0,15 and 0,20 MPa. the outlets 5 are connected to the RMK-4 vacuum pumps with a capacity of 5 mVmin and a pressure of up to 0.18 MPa, Evacuation and injection of bitumen is carried out until there is no bitumen in evacuated wells 1, which is checked visually through the inspection eyes mounted on valves 3, and a continuous layer of waterproofing structure 8 is formed around the wells 1 by dimensions. After that, the unfortified soil 9 inside the contour of the underground structure is removed by a Belarus excavator and the quality of the formed waterproofing layer 8 is checked by surface continuous sounding with an IM-2 pulse ultrasonic device. Thereafter, when the required quality of waterproofing is established, the wells 1 are reinforced and filled with concrete 10 of grade 200 on the CGW cement using a C-296 concrete pump. Then, the inner surface 11 of the excavation is aligned with the layer of soil 12 heated to, separate areas of the underground structure are additionally covered with a waterproofing layer-pasting of three layers of waterproofing with a protective reinforced concrete wall and a shotcrete concrete 13. Comparative analysis of the consumption of material and monetary funds-gv well-known and proposed methods are given in Table 2, S which includes the costs without taking into account the work on the extraction of non-reinforced soil, the erection of the end wall and the entrance portal, as well as installation of equipment and engineering networks, landscaping. The use of soft bitumen in the proposed method provides high plasticity of the waterproofing structure made and its durability / eliminates brittle fracture under wet conditions. The use of soft bitumen most effectively takes into account real conditions, since a uniformly heated soil mass contributes to complete filling, and cracks and the resulting layer of waterproofing dramatically reduces the capillary suction of moisture and reliably protects the underground structure from surface and ground penetration. x waters. Thus, the proposed method allows to expand the scope of application to wet soils and reduce the cost of manufacturing waterproofing structures of underground structures by 22-30%, as well as reducing labor intensity by 30.9-36.8%. Table

Claims (2)

СПОСОБ ТЕРМИЧЕСКОГО УКРЕПЛЕНИЯ ГРУНТА, .преимущественно в ви де замкнутого контура на откосе, по авт.св. № 927897, отличающийся тем, что, с целью обеспечения укрепления грунтов повышенной влажности, после нагнетания горячих газов производят охлаждение стенок скважин до температуры, равной 160-180 С, а затем через каждую вторую скважину вводят в грунт размягченный битум под давлением 0.ΙΟ.METHOD FOR THERMAL STRENGTHENING OF SOIL, mainly in the form of a closed loop on a slope, according to auth. No. 927897, characterized in that, in order to ensure the strengthening of soils of high humidity, after injection of hot gases, the walls of the wells are cooled to a temperature of 160-180 C, and then softened bitumen is introduced into the soil through each second well under a pressure of 0.ΙΟ. 2 МПа, одновременно с этим создают в смежных скважинах вакуум, который поддерживают до появления в них битума.2 MPa, at the same time create a vacuum in adjacent wells, which is maintained until bitumen appears in them. йа.1ya.1
SU833594497A 1983-02-28 1983-02-28 Method of thermal consolidation of soil SU1098998A2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833594497A SU1098998A2 (en) 1983-02-28 1983-02-28 Method of thermal consolidation of soil

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU833594497A SU1098998A2 (en) 1983-02-28 1983-02-28 Method of thermal consolidation of soil

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU927897 Addition

Publications (1)

Publication Number Publication Date
SU1098998A2 true SU1098998A2 (en) 1984-06-23

Family

ID=21064581

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU833594497A SU1098998A2 (en) 1983-02-28 1983-02-28 Method of thermal consolidation of soil

Country Status (1)

Country Link
SU (1) SU1098998A2 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
1. Авторское свидетельство СССР I 927897, кл. Е 02 D 3/11, 1980. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20030205174A1 (en) Grout compositions for construction of subterranean barriers
SU1098998A2 (en) Method of thermal consolidation of soil
RU2348759C2 (en) Method of building of pile foundation and pile foundation
RU2039158C1 (en) Method for erecting piles in permafrost ground
RU2449088C2 (en) Method to strengthen landslide-hazardous boards of opencast mines
SU927897A1 (en) Method of thermal consolidation of soil
RU2095574C1 (en) Method for construction of mine shafts in watered unstable rocks
Wind The soil-freezing method for large tunnel constructions
Cassani et al. Auxiliary methods technology: Ground reinforcing, ground improving and pre-support technology
US20040071512A1 (en) Preferential fracturing of soil and material implantation
RU1770573C (en) Shaft lining hydroinsulation method
Schmall et al. Ground freezing a proven technology in mine shaft sinking
CN110454211B (en) Shallow oxygen-control suffocation treatment method for coal field fire region with mine fire and surface fire coexisting
RU2769622C1 (en) Method for constructing a pit for a horizontal flare
RU2275467C1 (en) Sliding slope consolidation method
SU1435704A1 (en) Method of thermal consolidation of soil
SU1350252A1 (en) Method of thermal consolidation of soil body
SU1700253A1 (en) Method of water proofing of mine shaft lining
SU1507910A1 (en) Method of constructing sinkable well
RU2275468C2 (en) Method for frozen ground consolidation in thawed zone
SU1325130A1 (en) Method of thermal consolidation of soil
SU953091A1 (en) Method of thermal consolidation of soil
SU417570A1 (en)
Manassero General Report on design and application of ground improvement for underground construction
RU2278267C1 (en) Vertical excavation liquidation method