SU914715A1

SU914715A1 - Способ термического укрепления грунта1

Info

Publication number: SU914715A1
Application number: SU802971891A
Authority: SU
Inventors: Albert P Yurdanov
Original assignee: Mo Inzh Str Kb
Priority date: 1980-08-11
Filing date: 1980-08-11
Publication date: 1982-03-23

Description

Изобретение относится к строительству зданий и сооружений на слабых грунтах, в частности к термическому укреплению грунта и может быть использовано для устройства подпорных стенок, укрепления откосов и оснований в лессовых и глинистых грунтах.

Известен способ термического укрепления грунта, включающий бурение скважины, установку затвора, розжиг факе- ⁰ла, поэтапный обжиг грунта с перемещением факела снизу вверх С1].

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ термического укрепления грун· та, включающий бурение скважины, на· гнетание в грунт сжатого воздуха, герметизацию скважины, подачу в нее смеси топлива и воздуха,воспламенение смеси с образованием факела и обжиг грунта при избыточном давлении продуктов горения Е23.

2

Недостаток известных способов заключается в высоком показателе расхода тепловой энергии, достигающей 8000 мДж/м³*, из-за нерационального расхода ее на высокотемпературный нагрев и потерь аккумулируемого массивом грунта тепла, что повьуиает энергоемкость процесса.

Цель изобретения - снижение энергоемкости процесса.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу, включающему бурение скважины, нагнетание в грунт сжатого воздуха, герметизацию скважины, подачу ’в нее смеси топлива и воздуха, воспламенение смеси с образованием факела и обжиг грунта нагретанием в него продуктов горения, после обжига грунта осуществляют образование в стенке скважины симметрично расположенные отверстия, во время обжига грунта ведут ступенчатое перемещение факела снизу вверх с сокращением количества воздуха в горючей смеси

3 91471

на каждой ступени к концу обжига на 0,26-0,27 нм³/мДж до оплавления грунта нагнетанием продуктов горения в радиусе, равном 0,83-0,91 радиуса укреппляемого массива, а нагнетание ежа- 5 того воздуха производят после образования отверстий в стенке скважины.

При этом нагнетание сжатого воздуха ведут под давлением, определяемым из

соотношения 10

1

_УН(^ГР ~ ^гох)

15

где гр и Н - радиус и высота скважины, м;

ар - опытный показатель ско-! рости распространения температуры при охлаждении грунта сжатым воздухом, м^/ч;

θ'- продолжительность нагне- 20 тания сжатого воздуха, ч;

гох - радиус нагнетания продуктов горения, м.

На чертеже схематично изображена 25 скважина и укрепляемый массив грунта с изображением контуров обжига и охлаждения, разрез.

Способ реализуется следующим образом. 30

Вначале бурят скважину 1, герметизируя ее затвором 2 с форсункой 3, подают в скважину 1 горючие смеси, розжигают факел 4 и опускают его в нижнюю часть 5 скважины 1. Обжиг ³⁵

грунта 6 ведут ступенчато, перемещая факел 4 снизу вверх. При этом первоначально грунт 6 обжигают по контуру 7 на глубину, равную 0,83-0,91 радиуса укрепляемого массива. Затем содержание воздуха в горючих смесях сокращают до минимально необходимого

40

для полного сгорания топливаоравного 0,26-0,27 нм⁵/мДж, повышая тем самым температуру внутри скважины 1 ⁴⁵

выше температуры спекания грунта и оплавляют стенки 8 скважины 1 на толщину 1-2 см. После этого факел 4 перемещают в новое положение, а после окончания обжига грунта по всей высо- ⁵⁰те скважины 1 образуют симметрично расположенные отверстия 9 диаметром 3~5 см и нагнетают через них в*грунт сжатый воздух под давлением 0,10,3 МПа. ⁵⁵

Воздух проходит через более нагретый объем грунта у скважины, нагревается и отдает затем полученную теп5 - 4

новую энергию периферийной части укрепляемого массива грунта, нагревая его до расчетной температуры в объеме от контура 7 до контура 10. Нагнетание в грунт 6 сжатого воздуха осуществляют под избыточным давлением, определяемом из соотношения (1)

Нагнетаемый в массив грунта сжатый воздух можно предварительно нагревать. В этом случае расход топлива по сравнению с холодным воздухом возрастает незначительно, порядка 3^_4% на 1 укрепленного грунта, а его стоимость снижается на 3-7% за счет сокращения расхода сжатого воздуха.

Пример. На участке работ проводился обжиг грунта мощностью 12 м отдельными массивами диаметром 2 м с.температурой по контуру 7, равной 400 С. Скважины 1 были пробурены станком ПВВС-15 диаметром 0,2 м и загерметизированы затворами 2 с форсунками 3 для сжигания жидкого топлива. Сжигалось соляровое масло с тепло творной способностью 42 мДм/кг в смеси со сжатым воздухом, подаваемым в скважину 1 через форсунку 3 под давлением 0,07"0,09 МПа от передвижного компрессора ДК-9М.

Обжиг осуществлялся на двух площад ках, на одной из которых сжатый воздух перед нагнетанием его в грунт 6 после окончания обжига предварительно нагревался в калорифере КВЭ-02-64 до температуры 100°С.

Вся скважина 1 была разбита за две захватки соответствующие двум положениям факела 4. После воспламенения смеси факел 4 был перемещен в положение 5 скважины 1 и поддерживался в этом месте пока температура 400°С по показаниям термопар ТХА-УШ не достигла радиуса .0,85 м. Продолжительность этого этапа составила 113 ч.

После этого содержание сжатого воздуха в горючей смеси было уменьшено до 0,2.6 7 нм^в/мДж и температура в зоне факела 4 повысилась до 2200°С, а температура стенки 8 скважины 1 постепенно поднялась до 1400 с, что пре высило температуру спекания грунта и путем постепенного поднятия факела 4 со скоростью 1 м/ч стенка 8 была оплавлена на толщину 1,5 см. Обжиг грунта 6 во втором положении факела 4 занял 86 ч. После этого в стен-¹

5 914715 6

ках 8 скважины 1 были пробиты равномерно расположенные 48 отверстий 9 диаметром 3 см при помощи вдавливающего приспособления на базе станка ПВВС-15 и через них в грунт от компрессора ДК-9М и от калорифера КВЭ-02-64 нагнетался соответственно холодный и подогретый сжатый воздух.·

Для сопоставления эффективности одновременно осуществлялось термичес

5 кое укрепление грунта известным способом, результаты работ приведены в таблице.

-X-___________________А Показатели	Известный способ	Предлагаемый способ
' Холодный воздух	Подогретый ВОЗДУХ
Диаметр укрепляемого массива грунта с температурой по контуру 400^аС, м:	2,0	2,0	2,0
за счет обжига	2,0	1,7	1,6
за счет охлаждения	-	0,3	0,4
Увеличение объема за счет эффекта охлаждения грунта, %	-	38	56
Расход тепловой энергии на 1 м^ укрепленного грунта, мДж/м³	4050	2960	3080
Расход сжатого воздуха, нм³/мДж	0,92	0,78	0,69

Таким образом, применение предлагаемого способа позволяет по сравнению с известным снизить расход тепло- ⁴⁰вой энергии на 31“37%, уменьшить затраты энергии сжатого воздуха в 1,18-1,33 раз и одновременно за счет этого снизить стоимость единицы объема укрепляемого массива грунта на ⁴⁵14-18%.

Claims

Формула изобретения

1. Способ термического укрепления грунта, включающий бурение скважины, нагнетание в грунт сжатого воздуха, герметизацию скважины, подачу в нее смеси топлива и воздуха, воспламенение смеси с образованием факела и обжиг грунта нагнетанием в него продуктов горения, отличающийся тем, что, с целью снижения энергоемкости процесса, после обжига грунта в стенке скважины образуют сим,- _

метрично расположенные отверстия, во время обжига грунта ведут ступенчатое перемещение факела снизу вверх с сокращением количества воздуха в горючей смеси на каждой ступени к концу обжига на 0,26-0,27 нм^/мДж до(Оплавления грунта нагнетанием продуктов горения в радиусе, равном 0,83-0,91 радиуса укрепляемого массива, а нагнетание сжатого воздуха производят после образования отверстий в стенке скважины.
2. Способ по п. 1, о т л и ч а ющ и й с я тем, что нагнетание сжатого воздуха ведут под давлением, определяемым из соотношения

71Н(гр - ΐόχ) лР = '· · ‘ γ·\··"· ,

αφ. С

где Гр и Н - радиус и высота скважины, м;

7 914715 8

а₀ - опытный показатель скорости распространения ' температуры при охлаждении грунта сжатым воздухом, м³/ч; . ₅

Ф - продолжительность нагнетания сжатого воздуха, ч:

г_ох - радиуЪ нагнетания продуктов горения, м.