Диссертация (1173099), страница 3
Текст из файла (страница 3)
По теме работы опубликовано 8 научных работ, в том числе 2статьи опубликовано в изданиях, входящих в «Перечень рецензируемых научныхизданий, в которых должны быть опубликованы основные научные результатыдиссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученойстепени доктора наук» по специальности 05.05.04.12Структура и объём диссертации. Диссертационная работа состоит извведения, четырех глав, основных выводов, списка литературы и приложений.Работа содержит 135 страниц основного текста, в том числе 7 таблиц и 53 рисунка.Список литературы содержит 109 наименований.13ГЛАВА 1.
ТЕХНОЛОГИЯ РАЗРАБОТКИ ПРОЧНЫХ ГРУНТОВ1.1. Методы и средства технологических процессов разработки прочныхгрунтовСамыми трудоемкими и при этом недостаточно исследованными являютсяпроцессы разработки прочных грунтов.Увеличениеобъемовземляныхработвызвалоростколичестваспециализированных машин, применяемых в строительстве для разработкипрочных грунтов. Однако возрастание объемов таких работ происходитопережающими темпами в сравнении с темпами совершенствования землеройнотранспортных машин и технологических приемов их применения [47].Отмечаетсянехваткавстроительныхподразделенияхпаркаспециализированных машин и оборудования для разработки прочных грунтов,которые приходится изготавливать зачастую кустарным образом в ремонтныхмастерских.На рисунке 1.1 приведена классификационная схема методов разработкипрочных грунтов.Выбор метода разработки грунта зависит от его вида, климатических условийи экономических факторов производства строительных работ [62].Распространено применение взрывных методов разрушения прочныхгрунтов: внутрискважинные, короткозамедленные, кумулятивные и т.п.
Зарубежом используются пластырные заряды, плотно располагающиеся наповерхности грунта [64]. Повышение эффективности взрывных методовразрушенияпрочныхгрунтовпреследуетсвоейцельюоптимизироватьпоследствия взрыва в зависимости от условий выполнения работ и областивозможного поражения. В связи с этим выработаны приемы и средстваоптимизации энергии взрыва с максимизацией ее доли, потребной для совершенияполезной работы [33].14Широко используется обладающий малой трудоемкостью буровзрывнойспособ разработки прочных грунтов с применением взрывчатых материалов смалой скоростью детонации [6].Рисунок 1.1 - Классификация способов разработки мерзлых грунтовВозникающие при взрыве ударные и акустические волны приводят кразрушению массива грунта и появлению в нем трещин, образующихся отвоздействия ударной волны сжатия и упругой волны растяжения.Методударно–акустическогоразрушениямассиватяжелогогрунтазаключается в воздействии на грунт шпуровых зарядов, которые взрываютсяпоследовательно, с определенной выдержкой времени, вызывая наложенные другна друга упругие колебания в массиве грунта, что приводит к росту значенийразрушающих его напряжений.Взрывной метод используют чаще всего при разработке карьеров ипротяженных выемок.
Он сопровождается операциями бурения шпуров, скважин ищелей [43, 92].Сделаны попытки использования взрывной энергии в землеройнотранспортных машинах с помощью энергии сжатого газа, в результате чего процессразработки грунта ковшовыми рабочими органами становится более интенсивным15за счет газовоздушной смазки. Однако область использования этих машин весьмаограниченаиз-заналичиявысокогоуровняшумаиповышенныхэксплуатационных расходов [24, 56].Точно также ограничено использование взрывных методов разрушениягрунта из-за ряда существенных недостатков, таких как наличие зоны опасногопоражения из–за неуправляемого разлета кусков материала и их выноса наблизлежащие участки строительства.Припроизводствестроительныхработиспользуютсятакжекомбинированные способы разрушения грунтов за счет использования ихнаилучших качеств, например, пневмомеханические (газодинамический, газоимпульсный,взрыво-импульсный).Извсеговозможногоразнообразияиспользуемых методов разработки прочных грунтов наибольший объем работвыполняется механическим методом (рисунок 1.1), развитие которого ведется внаправлении увеличения мощности и энергообеспеченности машин [19].Также для разработки грунтов применяются машины статического действия:многоковшовые экскаваторы, буровые и диско-фрезерные машины и т.п., вкоторых наряду с увеличением мощности используют самозатачивающиеся зубьяс наплавкой их режущей части твердыми сплавами [67].
Недостатки таких машинопределяются их высокой энергоемкостью рабочих режимов.Повышенное сопротивление резанию прочных грунтов в сочетании свысокой абразивностью приводит к интенсивному износу резцов, увеличениювремени на их замену, тем самым снижая эксплуатационную эффективность [31].16Рисунок 1.2 – Навесные рыхлители на тягачахОперации разработки прочных грунтов, например в процессе нарезаниящелей, необходимых для выделения в грунте отдельных блоков для ихпоследующегоразукрупнениядругимимашинами,отличаютсявысокойэнергоемкостью (3-6 кВт ч/м; трудоемкость 0,1 - 0,4 чел.ч/м).Повышения надежности и сроков эксплуатации одноковшовых экскаваторовпри разработке прочных грунтов добиваются за счет оптимальных угловзаострениярыхлительныхзубьевприменениемтвердосплавныхпластин,дополнительных зубьев на ковше, зачистных зубьев и т.п.
[97, 99].Более эффектны навесные рыхлители на тягачах с усилием 300 кН и более(рисунок 1.2), разрушая грунт, как правило, сколом и сдвигом и позволяя темсамым уменьшить сопротивление грунта разрушению в 2 … 4 раза по сравнению ссопротивлением резанию [31, 37].Отечественные рыхлители на гусеничных тягачах выпускаются с тяговымусилием 500, 350, 250 и 150 кН, ведутся разработки рыхлителей на машинах стяговым усилием 800 и 1000 кН. Однако надо отметить, что увеличение мощности17рыхлительных машин не сопровождается пропорциональным увеличением ихпроизводительности [85].
К тому же при разработке прочных грунтов не удаетсямаксимально использовать имеющуюся мощность тягача с большим тяговымусилием по условиям сцепления его движителя с грунтом. Значительныединамические нагрузки на конструктивные элементы таких машин при разработкепрочных грунтов снижают эффективность рыхлителей [90].Машины,использующиедляразрушенияпрочныхгрунтовмалоизменяющиеся статические нагрузки, отдают определенную долю полного запасаэнергиинавозникновениепластическойдеформациигрунтавзонесоприкосновения его с рабочим органом, предшествуя возникновению в грунтенапряжений, достаточных для его скола [89].
Термин «статическое нагружение»требует уточнения, так как относится к силам сопротивления разрушению грунта.Для разработки прочных грунтов применяют машины с рабочими органами,позволяющими отрывать большие земляные куски, используя физическиеособенности сдвига или скола грунта. Использование в качестве рабочего органаклина и анкерного винта (рисунок 1.3) позволяет разрушать прочные грунтыусилием отрыва, которое после заглубления рабочего органа в грунт будетнаправлено вверх и вызывать отрыв объемного блока грунта [91].а)18б)Рисунок 1.3 - Разрушение грунта отрывомh – глубина промерзания; 1 – трактор – тягач; 2 – рама; 3 – гидроцилиндр; 4 –клин; 5 –наконечникНаименьшие энергозатраты такого метода рыхления могут быть получены нагрунтах, промерзающих на глубину до 70 … 100 см. При этом энергетическиезатраты процесса отрыва составляют 0,28 кВт ч/м, а трудоемкость – 0,4 чел.
ч/м.Среди существующих методов разработки прочных грунтов наиболееперспективнымиявляютсядинамическиеспособыразрушения:ударный,виброударный и вибрационный (рисунок 1.4).Мощные импульсные воздействия, передаваемые в грунт, делают болееэффективным процесс заглубления рабочего органа рыхлителя при разрушениивысокопрочных грунтов [5].Приложение переменных динамических усилий к прочным грунтам изменяетих поведение в сравнении с процессами статического разрушения из-за влиянияскорости и ускорения рабочего органа машины на процесс изменения состояниязоны напряжения в массиве грунта, вызывая возникновение ударных волн и очаговразрушения на расстоянии от места соприкосновения рабочего органа с грунтом[57].19Рисунок 1.4 - Рабочие органы машин динамического действия1 – клин; 2 – ударная масса; 3 – боек; 4 – наковальня; 5 – вибратор; 6 – пружинаНа энергоемкость операций разрыхления прочных грунтов влияют как ихфизико-механические характеристики, так и конструктивные размеры рабочихорганов (клиньев), расстояние между клиньями; величина энергии одиночногоудара и ее передача грунту, скорость приложения усилия, продолжительность испособы приложения усилия на грунт.Ударный орган рыхлителя ударяется о прочный грунт, образует в немтрещины, интенсивно разрушая его структуру.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
