Koks yra reaktyvinio glaistymo aukšto slėgio platformomis mokslas?

Koks yra reaktyvinio glaistymo aukšto slėgio platformomis mokslas?

Reaktyvinis glaistymas, atliktas aaukšto slėgio rotacinis reaktyvinis gręžimo įrenginys, yra grunto gerinimo technika, kuri atrodo apgaulingai paprasta, bet yra pagrįsta sudėtingais skysčių dinamikos, dirvožemio mechanikos ir reologijos principais. Procesas apima cemento skiedinio srutos įpurškimą esant itin aukštam slėgiui, kad jos eroduotų ir susimaišytų su in situ dirvožemiu, suformuojant inžineriškai sukurtą kompozicinę medžiagą, vadinamą dirvožemio cementu. Mokslinis šio metodo veiksmingumas slypi kontroliuojamame kinetinės energijos panaudojime, kad suardytų dirvožemio audinį, ir vėlesniu cheminiu bei fiziniu ryšiu, kuris sukuria naują, patobulintą medžiagą.

Pagrindinis mokslinis principas yra hidraulinės energijos pavertimas kinetine energija koherentinėje skysčio srovėje. Aukšto slėgio rotaciniame reaktyviniame gręžimo įrenginyje naudojami galingi siurbliai, kad skiedinio srutos slėgis paprastai būtų nuo 400 iki 600 barų. Tada šis aukšto slėgio skystis prispaudžiamas per mažo skersmens purkštukus (dažniausiai nuo 1,5 iki 3,0 mm) prie monitoriaus. Remiantis skysčių dinamikos principais, šis staigus išsiplėtimas iš aukšto slėgio zonos į atmosferos slėgį dirvožemyje pagreitina skysčio iki viršgarsinio greičio, sukuriant milžinišką kinetinę energiją turinčią čiurkšlę. Šios srovės nuoseklumas – gebėjimas išlikti kartu kaip sutelktas srautas per atstumą – yra labai svarbus ir priklauso nuo purkštukų konstrukcijos, skysčio klampumo ir oro gaubtų naudojimo dvigubose ir trigubose skysčių sistemose.

Šios didelės energijos srovės ir dirvožemio masės sąveiką reglamentuoja dirvožemio mechanika ir erozijos teorija. Purkštukas atsitrenkia į dirvą su įtempimu, kuris gerokai viršija dirvožemio šlyties ir tempimo stiprumą. Granuliuotame dirvožemyje (smėlyje ir žvyre) srovė išstumia atskiras daleles ir sulaužo tarpgranulines užraktus. Darniuose dirvožemiuose (molis ir dumblas) mechanizmas apima dirvožemio audinio kirpimą ir formavimą. Purkštukas sukuria ertmę, kuri akimirksniu užpildoma ir hidrauliškai suskaidoma skiediniu. Svarbiausia yra tuo pačiu metu erozija ir maišymas. Aukšto slėgio rotacinis reaktyvinis gręžimo įrenginys valdo šio proceso kinematiką – sukimosi ir ištraukimo greitį – tai lemia apdoroto dirvožemio tūrį ir galutinio mišinio homogeniškumą. Ryšys tarp šių parametrų ir gauto kolonėlės skersmens yra pagrindinis reaktyvinio injektavimo mokslo akcentas.

Susidariusios dirvožemio ir cemento kompozito savybės priklauso nuo pradinės dirvožemio mineralogijos ir cemento chemijos. Skiedinio srutos, cemento dalelių suspensija vandenyje, sąveikauja su dirvožemio dalelėmis ir porų vandeniu. Proceso metu, panašaus į betono technologiją, cementas hidratuojasi, sudarydamas kalcio silikato hidratus (C-S-H) ir kitus junginius, kurie sujungia dirvožemio daleles. Galutinis neapribotas grunto ir cemento stiprumas gniuždant ir pralaidumas priklauso ne tik nuo skiedinio mišinio, bet yra sąveikos produktas. Smėlėtas dirvožemis, būdamas inertiškas, paprastai išaugins tvirtesnę medžiagą, nes cemento pasta suriša kietąsias daleles.aukšto slėgio rotacinis reaktyvinis gręžimo įrenginysMolingas dirvožemis su aktyviais mineralais gali įsitraukti į sudėtingesnes reakcijas, tačiau dėl molio likučių plastiškumo dažnai būna mažesnis stiprumas. Aukšto slėgio rotacinio reaktyvinio gręžimo įrenginio vaidmuo yra užtikrinti vienodą mišinį, kad visos kolonėlės savybės būtų vienodos.

Todėl reaktyvinio glaistymo aukšto slėgio rotaciniu reaktyviniu gręžimo įrenginiu mokslas yra tarpdisciplininė sritis. Norint optimizuoti jo erozinį pasiekiamumą, reikia suprasti purkštuko skysčių mechaniką, dirvožemio reakciją į greitą hidraulinę apkrovą, kad būtų galima numatyti apdorotą tūrį, ir chemofizines sąveikas maišymo metu, kad būtų sukurtos galutinio produkto geotechninės savybės. Šis mokslinis pagrindas leidžia inžinieriams pereiti nuo empirinio meno prie nuspėjamuoju modeliavimu pagrįstos praktikos, kuriant specialias stiprumo, standumo ir pralaidumo charakteristikas pasižyminčias reaktyvinio glaistymo kolonas, kurios atitiktų tikslius pamatų ar žemės sulaikymo projekto reikalavimus.