ЭЛЕКТРОД-ИНЪЕКТОР

Полезная модель относится к искусственному закреплению влагонасыщенных грунтов и грунтовых оснований химическими или электрохимическими методами.
Известно устройство по способу электрохимического закрепления грунта, включающее стержневой электрод, инвентарную крышку с патрубками и пористый материал, например песок, заполняющий скважину (а.с. №191418, МПК Е02D 3/14. Способ электрохимического закрепления грунта / В.В.Чепелев; Заявл. 31.07.1965; Опубл. 14.01.1967). В процессе обработки грунта укрепляющий раствор закачивают в пространство скважины, заполненной песком и помещенным в нее стержневым электродом. При этом обеспечивается увеличение площади контактирования раствора со стенками скважины. Недостаток этого устройства состоит в малом полезном объеме скважины, поскольку он определяется пористостью заполняющего его материала, которая для уплотненного песка составляет 20-30%. Вследствие этого необходимо чаще производить заливку раствора или отвод жидкости при осушении, что снижает производительность установки.
Данный недостаток частично устранен в инъекторе для электрохимического укрепления грунтов, включающем перфорированный корпус, изготовленный из токонепроводящего материала, шланг и токопроводящий стержень (а.с. №184729. МПК Е02d 3/14. Инъектор для электрохимического укрепления грунтов / А.Н.Рыбачук; Заявл. 08.11.1965; Опубл. 21.07.1966). Выполнение корпуса из токонепроводящего материала обеспечивает предотвращение засорения отверстий корпуса продуктами твердых химических соединений, образующихся при взаимодействии раствора со средой, а также снижения интенсивности обработки вследствие газообразования в приэлектродной области. Вместе с тем, рабочий объем электрода равен объему корпуса и значительно выше, чем у первого аналога. Недостаток этого аналога заключается в возможности прорыва укрепляющего раствора по скважине на поверхность грунта, поскольку отверстия (перфорация) корпуса беспрепятственно пропускают жидкость, и при недостаточной изоляции устья скважины произойдет его интенсивное вытекание из электрода под действием избыточного давления.
Из известных технических решений наиболее совершенным на настоящий момент устройством является инъектор для искусственного закрепления грунта, принятый за прототип, включающий трубчатый токопроводящий корпус с отверстиями, расположенными в канавках и приспособление для перекрытия отверстий в виде фильтрующего материала (хлопчатобумажной ткани), уложенного в винтовую канавку (а.с. №414360. МПК E02D 3/14. Инъектор для искусственного закрепления грунта / Н.Е.Лаптин, В.В.Чепелев; Заявл. 13.12.1971; Опубл. 05.11.1974). Канавки образуют винтовую линию, что обеспечивает в сочетании с ввинчиванием инъектора в грунт, плотное прилегание фильтрующего материала к поверхности скважины и исключение тем самым прорыва раствора. Перекрытие отверстий в корпусе фильтрующим материалом предотвращает засорение их продуктами химических соединений и образование зон газообразования.
Недостаток прототипа состоит в неполном использовании рабочей поверхности корпуса электрода-инъектора. Поступление раствора в массив происходит только по площади кольцевой канавки с помещенным в нее фильтрующим материалом. Это приводит к следующему: ограничивается производительность электрода, поскольку не используется вся его наружная поверхность; затрудняется возможность извлечения электрода из скважины, т.к. в результате химических процессов (образование твердых продуктов химических реакций, коррозия металла), происходит его консолидация с поверхностью массива. Кроме того, электрод-прототип сложен в изготовлении, поскольку он состоит из отдельных секций, соединенных между собой ниппелями, а нарезание винтовой канавки трудоемко и требует специального оборудования.
Техническим результатом предлагаемого решения является увеличение производительности электрода и улучшение качества укрепления грунта, при одновременном упрощении конструкции электрода-инъектора.
Указанный технический результат достигается тем, что в электроде-инъекторе, включающем трубчатый токопроводящий корпус с отверстиями, конический наконечник и приспособление для перекрытия отверстий из фильтрующего материала, согласно полезной модели приспособление для перекрытия отверстий выполнено в виде сплошной фильтрующей оболочки цилиндрической формы с внутренним диаметром, равным внешнему диаметру корпуса и длиной, превышающей глубину скважины, на коническом наконечнике выполнен уступ, а верхняя часть оболочки прижата хомутом к корпусу инъектора выше уровня земли.
Заявляемое техническое решение поясняется чертежом, где показана конструкция электрода-инъектора.
Основой электрода-инъектора является корпус 1, изготовленный из бесшовной цельнотянутой трубы с отверстиями 2 в нижней части, погружаемой в грунт. Корпус 1 помещен в оболочку из фильтрующего материала 3 цилиндрической формы, которая нижним краем прижата к уступу 4 конического наконечника 5 и зажата торцом корпуса 1 при опускании его в скважину 6. В верхней части оболочка из фильтрующего материала 3 прижата к корпусу 1 выше уровня земли хомутом 7. К корпусу 1 прикреплены заливной патрубок 8, выпускной патрубок 9, проушина 10 и клемма 11. Клемма необходима для соединения электрода-инъектора с электросиловой установкой (на чертеже условно не показана).
Работает устройство следующим образом. При установке в скважину 6 корпус 1 с патрубками 8, 9, проушиной 10, клеммой 11, помещенный в оболочку из фильтрующего материала 3, прижатой к корпусу 1 затянутым хомутом 7 погружается в грунт и фиксирует за счет сил трения нижний край оболочки 3 между корпусом 1 и уступом 4 конического наконечника 5. После установки электрода-инъектора в скважину 6 через заливной патрубок 8 и его внутреннюю трубку заливают укрепляющий раствор 12, при этом выпускной патрубок 9 служит для выпуска вытесняемого воздуха. Клемму 11 соединяют с электросиловой установкой и производят обработку массива грунта, при которой раствор 12 через отверстия 2 в корпусе 1 и оболочку из фильтрующего материала 3 за счет сил электроосмоса насыщает массив грунта через стенки скважины 6. После обработки массива грунта, снимают хомут 7, освобождая оболочку из фильтрующего материала 3, и прикладывая усилие к проушине 10, вынимают корпус 1 из скважины 6. При этом конический наконечник 5 и оболочка из фильтрующего материала 3 остаются в скважине 6.
Преимущества заявленной конструкции по сравнению с прототипом состоят в следующем. В процессе обработки массива грунта в качестве рабочей используется вся внешняя поверхность корпуса 1, за счет чего увеличивается производительность электрода-инъектора. Облегчается извлечение корпуса 1 из скважины 6, поскольку химическое взаимодействие происходит на контакте породы с оболочкой из фильтрующего материала 3, которая не извлекается. Трение между корпусом 1 и оболочкой из фильтрующего материала (хлопчатобумажной тканью) 3 незначительно, поэтому корпус 1 можно извлечь из скважины 6 вручную или с помощью простейших приспособлений.
Упрощение конструкции электрода-инъектора обеспечивается отсутствием сложных конструктивных элементов, а также возможностью изготовления корпуса 1 из бесшовной цельнотянутой трубы требуемого диаметра и длины.