Автоматизация технологического процесса рыхления грунтов при проведении строительных работ

• Автор: Гришин, Александр Александрович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 140 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СПОСОБЫ РАЗРАБОТКИ ТЯЖЕЛЫХ ГРУНТОВ
1.1. Способы разработки тяжелых грунтов в строительстве
1.2. Магнитострикционный вибровозбудитель
1.3. Процессы разрушения грунтов динамическими рабочими
органами
1.4. Цель и задачи исследований
ГЛАВА 2. ОСОБЕННОСТИ СОГЛАСОВАНИЯ
МАГНИТОСТРИКЦИОННОГО РАБОЧЕГО ОРГАНА С ГРУНТОМ
2.1. Понятие согласования для системы магнитострикционный
вибратор - грунт
2.2. Изменение свойств грунта при воздействии на него интенсивных колебаний
2.3. Анализ взаимодействия с грунтом резонансного высокочастотного рабочего органа
2.4. Определение степени рассогласования резонансного вибратора при нагружении
2.5. Выводы к главе
ГЛАВА 3. СИСТЕМЫ ЭКСТРЕМАЛЬНОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ РАССОГЛАСОВАНИЯ РАБОЧЕГО ОРГАНА ПО ЧАСТОТЕ
3.1. Задачи систем экстремального регулирования
3.2. Выбор способа поиска экстремума
3.3. СЭР с запоминанием экстремума
3.4. Структура взаимодействия физических параметров рыхлителя с магнитострикционным рабочим органом
3.5. Функциональная схема СЭР
3.6. Функциональная схема блока экстремального регулирования

3.7. Выбор структуры магнитострикционного рабочего органа как объекта управления
3.8. Исследование переходных процессов СЭР
3.9. Учет влияния случайных возмущений на работу СЭР
магнитострикционного рабочего органа
ЗЛО. Работоспособность СЭР при дрейфе характеристики объекта
3.11. Улучшение качества CAO
3.12. Выводы к главе
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ МАГНИТОСТРИКЦИОННОГО РАБОЧЕГО ОРГАНА С ГРУНТОМ
4.1. Задачи экспериментальных исследований
4.2. Обоснование выбора грунта для проведения экспериментальных исследований
4.3. Экспериментальное оборудование
4.4. Изготовление образцов грунта
4.5. Предварительная оценка необходимого числа повторных опытов
4.6. Методика экспериментальных исследований
4.7. Экспериментальное получение интерполяционной модели
4.8. Сравнительная оценка результатов теоретических и экспериментальных исследований
4.9. Выводы к главе
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Большое значение в сбалансированном росте экономики страны имеет развитие районов Севера, Сибири и Дальнего Востока с суровыми климатическими условиями и наличием многолетних мерзлых и сезонно мерзлых грунтов. Многолетнемерзлые грунты занимают около 49% всей территории страны, а вместе с сезонно мерзлыми грунтами почти 90%. При этом в северных районах зимний период длится 6 ... 8 месяцев, а глубина мерзлого слоя достигает 2,5 м [63, 89].
Одними из самых трудоёмких являются земляные работы на выполнение которых требуется до 15 % стоимости и до 20 % трудозатрат от общего объёма строительных работ. По статистике там занято 10 % от общего числа рабочих.
Рост объемов земляных работ требует решения задачи создания эффективных технических устройств для выполнения наиболее трудоемких и дорогостоящих в строительстве операций разработки мерзлых грунтов.
В практике строительства наряду с традиционными (механическими, взрывными) все больше внимания уделяется новым способам разработки мерзлых грунтов, основанным на последних достижениях физики, химии, электротехники и других наук. Все чаще применяются комбинированные способы разрушения.
В настоящее время на стройках страны работает значительный парк машин, оснащенных режущими рабочими органами, например, фрезерные, дискофрезерные и бурильные машины. Высокая энергоемкость (более 0,5 кВт*ч/м3), низкая эффективность (225 ... 399 м3 в смену) высокие эксплуатационные расходы при использовании этого оборудования ограничивает его широкое внедрение в практику строительства и область применения.
В сравнении с ними более эффективна разработка мерзлых грунтов с предварительным рыхлением навесными рыхлителями на мощных тягачах и взрывным способом. Увеличение мощности землеройных машин не обеспечивает пропорционального роста их производительности и позволяет рацио-

сиве создаются условия для линейного или сложного напряженного состояния.
При высокочастотном знакопеременном воздействии импульсов, когда звуковое давление не превосходит сил сцепления грунта, разрушение может принять усталостный характер. Особенность такого разрушения состоит в том, что при переменных: циклических нагрузках в грунте накапливаются повреждения и в некоторый момент времени прочность грунта падает до значения действующего статического напряжения. Тогда разрушение происходит из-за концентрации напряжений в зонах контакта отдельных зерен грунта.
В работе, используя известные условия прочности грунта, определена интенсивность акустического поля, необходимая для его усталостного разрушения при линейном сложном напряжении. Значение разрушающей интенсивности волн, дает возможность определения мощности и параметров отдельного и группового излучателей.
Большие энергетические возможности группового рабочего органа проявляются, только при согласовании его с тяжелым грунтом, что является далеко не решенной задачей, поэтому только небольшая часть энергии излучателей передается в грунт [35, 94]. Такая ситуация объясняется неправильными в ряде случаев представлениями механизма взаимодействия магнитост-рикционного рабочего органа с нагрузкой, а также тем, что, магнитострикци-онные рабочие органы сконструированы без учета специфики волнового воздействия и объекта воздействия - мерзлого грунта.
При взаимодействии с мерзлым грунтом к резонансной колебательной системе магнитострикционного рабочего органа, присоединяется реактивная инерционная или упругая нагрузка грунта. Такая система будет обладать измененной собственной частотой не равной исходной частоте вынужденной силы. Подстройка системы в резонанс приведет к смещению узловых сечений, а элементы крепления подвергнутся вибрационному воздействию с одновременным уменьшением интенсивности излучения. Это приведет к тому,