Жоғары қысымды бұрғылау қондырғыларымен реактивті граутингтің артында қандай ғылым бар?

Жоғары қысымды бұрғылау қондырғыларымен реактивті граутингтің артында қандай ғылым бар?

Реактивті грутинг, орындаған ажоғары қысымды айналмалы реактивті бұрғылау қондырғысы, алдамшы қарапайым болып көрінетін, бірақ сұйық динамикасының, топырақ механикасының және реологияның күрделі принциптерімен негізделген жерді жақсарту әдісі. Процесс топырақ-цемент деп аталатын инженерлік композициялық материалды құра отырып, жердегі топырақты эрозияға ұшырату және араластыру үшін өте жоғары қысымда цемент ерітіндісін бүркуді қамтиды. Бұл әдістің ғылыми тиімділігі топырақ тінін бұзу үшін кинетикалық энергияны бақыланатын қолдануда және жаңа, жақсартылған материалды жасайтын келесі химиялық және физикалық байланыста жатыр.

Негізгі ғылыми принцип гидравликалық энергияны когерентті сұйықтық ағынында кинетикалық энергияға айналдыру болып табылады. Жоғары қысымды айналмалы реактивті бұрғылау қондырғысы ерітінді ерітіндісін әдетте 400 және 600 бар арасындағы деңгейге дейін қысымдау үшін қуатты сорғыларды пайдаланады. Содан кейін бұл жоғары қысымды сұйықтық монитордағы шағын диаметрлі саңылаулардан (әдетте 1,5-тен 3,0 мм-ге дейін) ығыстырылады. Сұйықтық динамикасының принциптеріне сәйкес, топырақтағы жоғары қысымды аймақтан атмосфералық қысымға бұл кенеттен кеңею сұйықтықты дыбыстан жоғары жылдамдыққа дейін жеделдетеді, үлкен кинетикалық энергиясы бар ағын жасайды. Бұл ағынның когеренттілігі — оның қашықтыққа бағытталған ағын ретінде бірге тұру қабілеті — өте маңызды және оған саптаманың дизайны, сұйықтықтың тұтқырлығы және қос және үш сұйықтық жүйелеріндегі ауа қалқандарын пайдалану әсер етеді.

Бұл жоғары энергия ағыны мен топырақ массасы арасындағы өзара әрекеттесу топырақ механикасы мен эрозия теориясымен реттеледі. Реактивті ағын топырақтың ығысу және созылу беріктігінен әлдеқайда асатын кернеумен топыраққа соғады. Түйіршікті топырақтарда (құмдар мен қиыршық тастарда) ағын жеке бөлшектерді ығыстыру және түйіршік аралық құлыптарды бұзу арқылы жұмыс істейді. Біріктірілген топырақтарда (балшықтар мен шөгінділер) механизм топырақ матасын қырқуды және қайта қалыптауды қамтиды. Ағын лезде толтырылған және ерітіндімен гидравликалық жарылған қуысты жасайды. Ең бастысы - бір мезгілде эрозия мен араластыру. Жоғары қысымды айналмалы реактивті бұрғылау қондырғысы өңделген топырақтың көлемін және соңғы қоспаның біртектілігін анықтайтын осы процестің кинематикасын - айналу және алу жылдамдықтарын басқарады. Осы параметрлер мен алынған баған диаметрі арасындағы байланыс ағынды грутинг ғылымының негізгі бағыты болып табылады.

Алынған топырақ-цемент композитінің қасиеттері бастапқы топырақтың минералогиясы мен цемент химиясының функциясы болып табылады. Судағы цемент бөлшектерінің суспензиясы болып табылатын ерітінді суспензиясы топырақ бөлшектерімен және кеуекті сумен әрекеттеседі. Бетон технологиясына ұқсас процесте цемент кальций силикатты гидраттарын (C-S-H) және топырақ бөлшектерін бір-бірімен байланыстыратын басқа қосылыстарды түзе отырып, гидраттайды. Топырақ-цементтің соңғы шектелмеген қысу беріктігі мен өткізгіштігі тек ерітінді қоспасына байланысты емес, өзара әрекеттесу өнімі болып табылады. Құмды топырақ, инертті болғандықтан, цемент пастасы қатты бөлшектерді байланыстыратындықтан, әдетте жоғары беріктік материал береді.жоғары қысымды айналмалы реактивті бұрғылау қондырғысыБелсенді минералдары бар сазды топырақ күрделірек реакцияларға түсуі мүмкін, бірақ саз қалдықтарының пластикалық қасиетіне байланысты беріктігі жиі төмен болады. Жоғары қысымды айналмалы реактивті бұрғылау қондырғысының рөлі колоннаның бойына дәйекті қасиеттерге қол жеткізу үшін біркелкі қоспаны қамтамасыз ету болып табылады.

Сондықтан жоғары қысымды роторлы реактивті бұрғылау қондырғысымен реактивті ерітінді жасау ғылымы пәнаралық сала болып табылады. Ол эрозиялық қол жеткізуді оңтайландыру үшін ағынның сұйықтық механикасын, өңделген көлемді болжау үшін жылдам гидравликалық жүктемеге топырақтың реакциясын және соңғы өнімнің геотехникалық қасиеттерін құру үшін араластыру кезінде химиялық-физикалық өзара әрекеттесулерді түсінуді талап етеді. Бұл ғылыми негіз инженерлерге іргетастың немесе жерді ұстау жобасының нақты талаптарын қанағаттандыру үшін беріктігі, қаттылығы және өткізгіштігінің ерекше сипаттамалары бар реактивті ерітінділерді өңдеу бағандарын жобалау арқылы эмпирикалық өнерден болжамды модельдеуге негізделген тәжірибеге көшуге мүмкіндік береді.