Методология прогнозирования эффективности использования траншейных экскаваторов для разработки мерзлых грунтов

• Автор: Васильев, Сергей Иванович
• Шифр специальности: 05.05.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 314 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА СЕЗОННО-МЕРЗЛЫХ
И ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ
1.1. Обзор ранее известных классификаций пород,
описание процесса разработки грунта
1.2. Существующие методические подходы к описанию процессов деформирования и разрушения пород при различных
режимах разрушения
1.3. Общие характеристики сезонномерзлых и условно-талых грунтов
Задачи исследования
2. ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ ВОСТОЧНОЙ СИБИРИ
2.1. Вероятностные физико-механические характеристики мерзлых грунтов
2.2. Закономерности формирования пиковых давлений в гидроприводе роторных траншейных экскаваторов при разработке мерзлых грунтов
Выводы
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ГИДРОМЕХАНИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ ПРИВОДА ТРАНШЕЙНОГО ЭКСКАВАТОРА ПРИ РАЗРАБОТКЕ МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ
3.1. Разработка имитационной динамической модели
траншейного экскаватора
3.2. Исследование адекватности вариантов имитационной математической модели гидромеханической системы привода
рабочего органа роторного траншейного экскаватора
3.3. Исследование динамических процессов в системе привода рабочих органов траншейных экскаваторов при воздействии
нагрузок первого типа
3.4. Исследование динамических процессов в системе привода рабочих органов траншейных экскаваторов при воздействии
нагрузок второго типа
3.5. Исследование динамических процессов в системе привода
рабочих органов траншейных экскаваторов нагрузок третьего типа
3.6. Исследование динамических процессов гидромеханической системы привода роторного рабочего органа при изменении фазы установки гидромотора
Выводы

4. КОМПЛЕКСНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ ПРОЧНОСТИ
МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ ВОСТОЧНО-СИБИРСКОГО РЕГИОНА
4Л. Обоснование критерия классификации мерзлых грунтов.
Выбор эталонного грунта
4.2. Коэффициент прочности мерзлых грунтов
4.3. Технико-экономические показатели работы траншейных экскаваторов
в различных грунтовых условиях
4.4. Метод оценки эффективности разработки мерзлых грунтов
Выводы
5. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ОБОСНОВАНИЮ ЭКСПЛУАТАЦИОННЫХ СВОЙСТВ ПОРОПЛАСТОВ ДЛЯ ПРЕДОХРАНЕНИЯ ГРУНТОВ
ОТ УПРОЧНЕНИЯ ПРИ СЕЗОННОМ ПРОМЕРЗАНИИ
5.1. Эксплуатационные свойства композиционных
карбамидных поропластов
5.2. Физико-химические способы повышения прочности
карбамидных поропластов
Выводы
6. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ХАРАКТЕРИСТИК УТЕПЛЕННЫХ ГРУНТОВ
6.1. Оценки теплоизоляционных свойств карбамидных поропластов.
6.3. Исследование влияния поропластов на окружающую среду
6.4. Результаты исследования влияния карбамидных поропластов
на экологическое состояние утепляемых грунтов
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
Приложение П1. АКТЫ ВНЕДРЕНИЯ
Приложение П2. ПОДТВЕРЖДЕННЫЙ ЭКОНОМИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ
Приложение ПЗ. ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ НА ПОРОПЛАСТЫ
ПАСПОРТ БЕЗОПАСНОСТИ НА ПОРОПЛАСТЫ
ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Индустриальное развитие Сибири не повторяет общероссийских тенденций, имеет свою региональную специфику, более выражена специализация на разведке, добыче углеводородного сырья, электроэнергии, продукции лесной и лесоперерабатывающей промышленности. При этом удельная доля машин непрерывного действия, в числе которых значима и доля роторных траншейных экскаваторов, используемых при производстве землеустроительных работ, возрастает. Открытие и освоение месторождений полезных ископаемых на территории Восточно-Сибирского региона связано с выполнением большого объема строительных работ, которые в основном ведутся в зонах расположения сезонно-мерзлых и вечномерзлых грунтов. Эффективная эксплуатация землеройных машин невозможна без детального изучения физико-механических свойств сезонно-мерзлых однородных грунтов и грунтов с каменистыми включениями с учетом зоны распространения сезонного промерзания и температурных профилей промерзания грунтов. В большой степени это объясняется своеобразием грунтовых условий, сложными пространственноклиматическими условиями, характеризующихся широким распространением мерзлых грунтов и грунтов с каменистыми включениями, недостаточной изученностью характеристик грунта, процесса резания, а также параметров, влияющих на производительность. Северная часть Восточно-Сибирского региона - это высокоширотная часть территории России, характеризующаяся суровыми природно-климатическими условиями, жесткостью климата, обуславливающими повышение затрат на производство продукции и жизнеобеспечение населения. Северные территории играют ключевую роль в национальной экономике, обеспечении безопасности и геополитических интересов России. Здесь сосредоточены основные запасы углеводородного, фосфорно и алюмиево содержащего сырья, алмазов, редких металлов, добывается более 90 % природного газа, около 75 % нефти, включая газовый конденсат, около 100 % алмазов,

Под понятием «трудность разработки грунта» подразумевают [60] кинематическую сложность необходимых рабочих движений машины, пиковую нагрузку, ее вариации, переменность направления и среднее значение, удельные затраты энергии и времени, удельную стоимость разработки.
Наиболее общим из этих критериев являются удельные затраты энергии разработки. С помощью этого показателя можно оценивать машины всех типов и процессы земляных работ всех видов, поскольку он характеризует и сопротивление грунта разработке, и пригодность машин для преодоления этих сопротивлений. При разработке системы категорий грунтов рекомендуется сначала определить диапазон энергоемкости копания машинами для земляных работ, разделить его на интервалы, соответствующие категории грунтов, а затем установить перечень грунтов, относящихся к каждой категории. Поскольку выполнить это в производственных условиях трудно, Ю.А. Ветров предлагает диапазон энергоемкости копания грунтов в первом приближении определить путем анализа результатов исследований копания.
В работе [60] Ю.А. Ветров на основе анализа средней удельной силы копания бульдозерами показывает принципиальную возможность категорирова-ния грунтов по этому критерию, но при этом делает замечание о необходимости проведения анализа для других типов землеройных машин.
Ю.И. Беляков предложил [31] обобщенную классификацию грунтов и горных пород по трудности выемки экскаваторами. Обобщенной она названа потому, что в основе своей содержит принципы построения классификаций ЕНиР, ЕВВ-79, данные классификаций Н.Г. Домбровского, Ю.А. Ветрова, В.В. Ржевского, а также включает некоторые дополнения ним в связи с более широким диапазоном изменения величины Кр грунтов и пород в различных состояниях (при промерзании, разной степени разрыхления, трещиноватости, выветренности).
Распределение грунтов и пород по категориям в этой классификации дается по величине Кр и относительной продолжительности цикла экскаватора /ц, при этом за базовую (/„ = 100 %) может быть принята I или II категория.