Снижение энергоемкости процесса образования горизонтальных скважин способом прокола грунта вибрационным наконечником

• Автор: Михельсон, Игорь Станиславович
• Шифр специальности: 05.05.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Орел
• Количество страниц: 125 с. : ил.

Содержание !

Введение '

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА

ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Обзор исследований по внедрению в грунт деформаторов

1.2. Краткий обзор способов и устройств для проходки скважин без 14 экскавации фунта
1.3. Анализ физико-механических свойств фунтов при проходке 24 горизонтальных скважин
1.4. Выводы

1.5. Цель и задачи исследования

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭНЕРГОЁМКОСТИ

ПРОЦЕССА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НАКОНЕЧНИКА С ГРУНТОМ ПРИ ПРОХОДКЕ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН СПОСОБОМ ВИБРОПРОКОЛА
2.1. Структурная схема рабочего процесса проходки горизонтальных 35 скважин установкой вибропрокола
2.2. Физическая картина процесса проходки горизонтальной скважины 40 вибрационным рабочим наконечником с учётом упруго-пластичновязких свойств фунта
2.3. Математическая модель для определения лобового сопротивления 43 внедрению вибрационного рабочего наконечника в зависимости от
скорости проходки
2.3.1 .Определение усилия статического прокола
2.3.2.Определение напряжений в фунте
2.3.3.Определение усилия вибрационного прокола
2.4. Определение мощности вибрационного прокола при проходке 57 скважины
2.5. Численный анализ -зависимости для определения усилия 63 внедрения рабочего наконечника
2.5. Выводы
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
ЭНЕРГОЁМКОСТИ ПРОЦЕССА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
НАКОНЕЧНИКА С ГРУНТОМ
3.1. Программа экспериментальных исследований, параметры 69 изменяемые и контролируемые в ходе проведения экспериментов
3.2. Описание экспериментальной установки и методика проведения 71 экспериментов
3.2.1. Описание экспериментальной установки
3.2.2. Планирование эксперимента
3.2.3. Результаты экспериментальных исследований
3.2.4. Сравнение результатов теоретических и экспериментальных 90 исследований
3.3. Выводы
ГЛАВА 4. МЕТОДИКА ИНЖЕНЕРНОГО РАСЧЕТА
РАЦИОНАЛЬНЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ И РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ НАКОНЕЧНИКА УСТАНОВКИ ДЛЯ ВИБРОПРОКОЛА ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН
4.1 .Методика инженерного расчёта параметров наконечника установки 94 для вибропрокола
4.2. Оценка экономической эффективности применения установки для 103 вибропрокола
4.2.1 .Техническая информация и исходные данные для расчёта
4.2.2. Расчёт технико-экономических показателей установки ВГП для 105 проходки горизонтальных скважин
4.3. Определение безопасного расстояния до действующих
сооружений при применении установки для вибропрокола Основные выводы и результаты исследования
Список использованных источников
Приложения

Введение
Актуальность работы.
Рост российских городов приводит к развитию подземных коммуникаций различного назначения, увеличению интенсивности их эксплуатации. При этом современное состояние подземных трубопроводов российских городов характеризуется значительным износом в 70-80% и постоянной угрозой возникновения различных чрезвычайных ситуаций. Ремонт или прокладка инженерных коммуникаций в условиях небольших глубин и наличия на поверхности различных препятствий обуславливают необходимость создания технических средств, обеспечивающих образование горизонтальных выработок с минимальными затратами, сохранением природного ландшафта и исключением техногенного воздействия на окружающую среду. Анализ типоразмера инженерных коммуникаций РФ-показывает, что 70% подземных трубопроводов имеют диаметр до 300 мм.
В значительной степени этим условиям и такому типоразмеру коммуникаций отвечают бестраншейные машины, реализующие технологию прокладки коммуникаций методом статического прокола. Способ статического прокола наиболее простой с конструктивной точки зрения и дешевый с экономической, кроме того при проколе обеспечивается сохранение устойчивости и целостности грунтового массива и стенок скважины. Несмотря на свою конструкгивную и технологическую простоту, он имеет ряд существенных недостатков: большие напорные усилия, низкую точность проходки. Одним из путей повышения эффективности процесса бестраншейной прокладки трубопроводов способом прокола является применение вибрации или удара. Существующие устройства для прокола с использованием динамического интенсификатора можно объединить в три группы.
Первая группа - это устройства, образующие скважины путем вдавливания грунта в стенки скважины рабочим наконечником, на который кроме статической нагрузки действует вибрационная, создающая осевые

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭНЕРГОЁМКОСТИ ПРОЦЕССА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НАКОНЕЧНИКА С ГРУНТОМ ПРИ ПРОХОДКЕ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН СПОСОБОМ ВИБРОПРОКОЛА
2.1. Структурная схема рабочего процесса проходки горизонтальных скважин установкой вибропрокола
Исследование процесса проходки горизонтальных скважин при бестраншейной прокладке коммуникаций с использованием установки вибропрокола, а также определение влияния конструктивных и режимных параметров установки на технико-экономическую эффективность процесса образования скважин целесообразно проводить на базе системного анализа [51]. Комплекс оборудования для проходки горизонтальных скважин может быть разделен на ряд подсистем, соединенных функционально линиями прямой и обратной связи, с выделением параметров входа, внутренней структуры и параметров выхода. Схема системы применительно к анализу процесса проходки горизонтальных скважин при бестраншейной прокладке коммуникаций способом вибропрокола без экскавации грунта приведена на рис.2.1.
Параметрами входа системы являются: физико-механические
характеристики грунта (тип грунта, г - сопротивление грунта сдвигу, ар-предел структурной прочности грунта, влажность, п — пористость грунта, р - плотность грунта, / - коэффициента внешнего трения грунта и др.); эксплуатационные показатели (ДК1, - диаметр скважины, Ьскв - длина проходки скважины, /гс,,п - глубина образования скважины, у - скорость проходки и
др.); параметры управления (функции оператора - Д<роп); размеры рабочего и приемного котлованов (ширина Вр и Впр; длина Гр и Ьпр, глубина Нр и Нпр);