उच्च दबाव रिग्स के साथ जेट ग्राउटिंग के पीछे का विज्ञान क्या है?

उच्च दबाव रिग्स के साथ जेट ग्राउटिंग के पीछे का विज्ञान क्या है?

जेट ग्राउटिंग, एक द्वारा निष्पादितउच्च दबाव रोटरी जेट ड्रिलिंग रिग, एक जमीनी सुधार तकनीक है जो भ्रामक रूप से सरल प्रतीत होती है लेकिन द्रव गतिशीलता, मृदा यांत्रिकी और रियोलॉजी के जटिल सिद्धांतों पर आधारित है। इस प्रक्रिया में अति-उच्च दबाव पर सीमेंट ग्राउट घोल को इंजेक्ट किया जाता है, जिससे मिट्टी का क्षरण होता है और वह यथास्थान मिट्टी में मिल जाता है, जिससे एक इंजीनियर्ड मिश्रित सामग्री बनती है, जिसे मिट्टी-सीमेंट के रूप में जाना जाता है। इस विधि की वैज्ञानिक प्रभावशीलता मिट्टी के ढांचे को बाधित करने के लिए गतिज ऊर्जा के नियंत्रित अनुप्रयोग और उसके बाद रासायनिक और भौतिक बंधन में निहित है जो एक नई, बेहतर सामग्री बनाती है।

मुख्य वैज्ञानिक सिद्धांत एक सुसंगत द्रव जेट के भीतर हाइड्रोलिक ऊर्जा को गतिज ऊर्जा में परिवर्तित करना है। उच्च दबाव वाली रोटरी जेट ड्रिलिंग रिग ग्राउट स्लरी पर आमतौर पर 400 और 600 बार के बीच के स्तर पर दबाव डालने के लिए शक्तिशाली पंपों का उपयोग करती है। फिर इस उच्च दबाव वाले तरल पदार्थ को मॉनिटर पर छोटे-व्यास वाले नोजल (आमतौर पर 1.5 से 3.0 मिमी) के माध्यम से डाला जाता है। द्रव गतिकी के सिद्धांतों के अनुसार, उच्च दबाव क्षेत्र से मिट्टी में वायुमंडलीय दबाव तक यह अचानक विस्तार तरल पदार्थ को सुपरसोनिक वेग तक तेज कर देता है, जिससे अत्यधिक गतिज ऊर्जा वाला एक जेट बनता है। इस जेट की सुसंगतता - दूरी पर एक केंद्रित धारा के रूप में एक साथ रहने की इसकी क्षमता - महत्वपूर्ण है और यह नोजल डिजाइन, द्रव चिपचिपाहट और डबल और ट्रिपल तरल प्रणालियों में वायु कफन के उपयोग से प्रभावित होती है।

इस उच्च-ऊर्जा जेट और मिट्टी के द्रव्यमान के बीच की बातचीत मिट्टी यांत्रिकी और क्षरण सिद्धांत द्वारा नियंत्रित होती है। जेट मिट्टी पर ऐसे तनाव से टकराता है जो मिट्टी की कतरनी और तन्य शक्ति से कहीं अधिक होता है। दानेदार मिट्टी (रेत और बजरी) में, जेट व्यक्तिगत कणों को विस्थापित करके और अंतर-दानेदार ताले को तोड़कर काम करता है। एकजुट मिट्टी (मिट्टी और गाद) में, तंत्र में मिट्टी के कपड़े को काटना और फिर से ढालना शामिल होता है। जेट एक गुहा बनाता है जो ग्राउट द्वारा तुरंत भर जाता है और हाइड्रॉलिक रूप से टूट जाता है। मुख्य बात एक साथ क्षरण और मिश्रण है। उच्च दबाव वाली रोटरी जेट ड्रिलिंग रिग इस प्रक्रिया की गतिशीलता को नियंत्रित करती है - रोटेशन और वापसी की गति - जो उपचारित मिट्टी की मात्रा और अंतिम मिश्रण की एकरूपता निर्धारित करती है। इन मापदंडों और परिणामी स्तंभ व्यास के बीच संबंध जेट ग्राउटिंग विज्ञान का प्राथमिक फोकस है।

परिणामी मिट्टी-सीमेंट मिश्रित के गुण मूल मिट्टी के खनिज विज्ञान और सीमेंट रसायन का एक कार्य हैं। ग्राउट घोल, पानी में सीमेंट कणों का निलंबन, मिट्टी के कणों और छिद्रित पानी के साथ संपर्क करता है। कंक्रीट तकनीक के समान प्रक्रिया में, सीमेंट हाइड्रेट होता है, जिससे कैल्शियम सिलिकेट हाइड्रेट्स (सी-एस-एच) और अन्य यौगिक बनते हैं जो मिट्टी के कणों को एक साथ बांधते हैं। मिट्टी-सीमेंट की अंतिम अप्रतिबंधित संपीड़न शक्ति और पारगम्यता पूरी तरह से ग्राउट मिश्रण पर निर्भर नहीं है बल्कि बातचीत का एक उत्पाद है। रेतीली मिट्टी, निष्क्रिय होने के कारण, आम तौर पर उच्च शक्ति वाली सामग्री उत्पन्न करेगी क्योंकि सीमेंट का पेस्ट कठोर कणों को बांधता है।उच्च दबाव रोटरी जेट ड्रिलिंग रिगएक चिकनी मिट्टी, अपने सक्रिय खनिजों के साथ, अधिक जटिल प्रतिक्रियाओं में संलग्न हो सकती है, लेकिन मिट्टी के अवशेषों की प्लास्टिसिटी के कारण ताकत अक्सर कम होती है। उच्च दबाव रोटरी जेट ड्रिलिंग रिग की भूमिका पूरे कॉलम में लगातार गुण प्राप्त करने के लिए एक समान मिश्रण सुनिश्चित करना है।

इसलिए, उच्च दबाव रोटरी जेट ड्रिलिंग रिग के साथ जेट ग्राउटिंग का विज्ञान एक अंतःविषय क्षेत्र है। इसकी क्षरणकारी पहुंच को अनुकूलित करने के लिए जेट के द्रव यांत्रिकी की समझ, उपचारित मात्रा की भविष्यवाणी करने के लिए तेजी से हाइड्रोलिक लोडिंग के लिए मिट्टी की प्रतिक्रिया, और अंतिम उत्पाद के भू-तकनीकी गुणों को इंजीनियर करने के लिए मिश्रण के दौरान कीमो-भौतिक बातचीत की समझ की आवश्यकता होती है। यह वैज्ञानिक आधार इंजीनियरों को एक अनुभवजन्य कला से पूर्वानुमानित मॉडलिंग-आधारित अभ्यास की ओर बढ़ने की अनुमति देता है, जो नींव या पृथ्वी प्रतिधारण परियोजना की सटीक मांगों को पूरा करने के लिए ताकत, कठोरता और पारगम्यता के लिए विशिष्ट विशेषताओं के साथ जेट ग्राउटिंग कॉलम डिजाइन करता है।