Результат интеллектуальной деятельности: Способ уплотнения массива просадочного грунта

Предполагаемое изобретение относится к строительству, преимущественно к замачиванию просадочных лессовых грунтов в основании мелиоративных сооружений на орошаемых землях.

Известен способ уплотнения лессовидного просадочного грунта, включающий бурение скважин и размыв грунта по поверхности ее стенок на всю глубину уплотнения путем подачи рабочей жидкости струями, перемещаемыми снизу вверх по винтовой линии расходом, согласующимся со скоростью впитывания воды в грунт. (Ав. Св. СССР, №1158681, МПК E02D 3/10. Бюл. №20, 1985 г.)

Недостатком этого способа является большая трудоемкость, связанная с необходимостью бурения скважин, а также ограниченные размеры замачиваемой площадки. Этот способ наиболее пригоден для замачивания площадок для установки свай.

Известен способ уплотнения массива просадочного грунта, включающий выполнение на поверхности массива водораспределительных элементов в виде перпендикулярных полос и квадратных площадок, последующую подачу по ним воды до промачивания на глубину просадочного слоя. (Ав. Св. СССР №1300092, МПК E02D 3/10. Бюл. №12, 1987 г.)

Недостатками этого способа являются потери воды, связанные с ее инфильтрацией в стороны от уплотняемого массива по его периметру в связи с напорной подачей ее в полосы, неравномерность поступления воды в грунт непосредственно под полосами и в межполосном пространстве, как следствие неравномерное уплотнение по площади массива с нарушением равномерности водоподачи по полосам, с избыточным проседанием русла полос на одних участках и недостаточным - в других.

Устранить указанные недостатки позволяет способ уплотнения массива просадочного грунта, включающий подачу на его поверхность воды до достижения промачивания на глубину просадочного слоя грунта, в котором согласно предполагаемому изобретению, по периметру уплотняемого массива нарезают прорезь на глубину просадочного слоя и заполняют ее гидрофобным материалом, затем по поверхности массива размещают трубки с водовыпусками капельной подачи воды, сообщенные с источником воды, накрывают поверхность массива экраном из водонепроницаемого материала и производят подачу воды капельным способом расходом, не превышающим впитывающую способность грунта, при этом продолжительность подачи воды рассчитывают по формуле:

где t - время замачивания,

s - площадь замачиваемого массива,

h - глубина уплотняемого слоя грунта,

v - скорость установившейся фильтрации воды в замачиваемом грунте,

α - пористость грунта просадочного слоя.

Новый положительный результат от применения предложенного способа состоит в том, что сочетание создания по контуру массива прорези, заполненной гидрофобным материалом, с капельной подачей воды расходом, не превышающим впитывающую способность грунта, и укрытие массива водонепроницаемым экраном позволяет полностью исключить непроизводительные потери воды и обеспечить равномерное промачивание грунта на глубину просадочного слоя.

Сущность предложения поясняется чертежом, где на фиг. 1 представлен общий вид уплотняемого массива сверху, а на фиг. 2 - его вид в разрезе.

Предлагаемый способ уплотнения массива просадочного грунта осуществляют следующим образом:

Предварительно определяют площадь S уплотняемого массива 1, h - глубину уплотняемого слоя грунта, v - скорость установившейся фильтрации воды в замачиваемом грунте, α - пористость грунта просадочного слоя. Зная v - скорость установившейся фильтрации воды, объем sh замачиваемого массива, его пористость α, время замачивания t и расход одной капельницы q, определяют необходимое количество капельниц на участке и, соответственно, количество трубок с капельницами. Затем по контуру участка 1 узкотраншейным экскаватором отрывают прорезь 2 и заполняют ее гидрофобным материалом 3, например резиновой крошкой. По периметру прорези из извлеченного грунта отсыпают валики 4. Затем по поверхности массива 1 раскладывают трубки 5 с капельницами 6 и подключают к трубопроводу 7 от водоисточника. Поверхность участка 1 накрывают полимерной пленкой 8, закрепляя ее края на бортах валиков 4. После завершения монтажа оборудования по трубопроводу 7 подают воду в трубки 5. Вода из них через капельницы 6 поступает на поверхность участка 1, впитывается грунтом и передвигается под действием капиллярных сил, формируя смыкающиеся контуры. Одновременно происходит капиллярный перенос влаги в глубину уплотняемого грунта. Подача воды происходит преимущественно по капиллярам грунта со скоростью установившейся фильтрации v. При этом воздух из капиллярных пор последовательно вытесняется, что позволяет обеспечить равномерное насыщение грунта водой и равномерное его уплотнение по всей толще уплотняемого массива. В процессе движения влаги в глубину возможен перенос ее и на периферию массива 1. Гидрофобный материал 3 в прорези 2 создает разрыв капиллярного тока влаги и ограничивает ее перемещение за пределы участка 1. Полимерный экран 8 предотвращает испарение с поверхности участка 1. Поэтому вся вода, поданная на поверхность этого участка капельным способом, расходуется на замачивание и уплотнение данного массива просадочного грунта. Контроль продвижения влаги в грунте производится с помощью датчиков, установленных на заданной глубине (на рисунке не показано). По истечению расчетного времени замачивания и получении информации датчика о достижении заданной глубины замачивания грунта подачу воды в трубопровод 7 прекращают, экран 8 убирают и после высыхания поверхности грунта сеть капельной подачи воды демонтируют, а валики 4 разравнивают.

Таким образом, применение предложенного способа уплотнения массива просадочного грунта позволяет полностью исключить непроизводительные потери воды и обеспечить равномерное промачивание и, соответственно, равномерное уплотнение грунта на глубину просадочного слоя.