Обоснование параметров и создание технических средств для гарантированного удаления грунтового керна из скважины

• Автор: Кондратенко, Андрей Сергеевич
• Шифр специальности: 05.05.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 114 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ
1Л Устройства, образующие скважины путем вдавливания грунта в стенки
образуемой скважины
1.2 Устройства, образующие скважины путем удаления грунта из сечения об- 13 разуемой скважины
1.3 Классификация способов удаления грунтового керна из трубы
1.4 Выбор и обоснование способа очистки
ВЫВОДЫ
2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ КОМБИНИРОВАННОГО 34 СПОСОБА ОЧИСТКИ
2.1 Цели и задачи экспериментального исследования
2.2 Выбор основных параметров
2.3 Конструкция экспериментального стенда
2.4. Порядок и условия проведения экспериментальных исследований
2.5 Оценка точности лабораторных исследований
ВЫВОДЫ
3. АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ
3.1. Результаты экспериментальных исследований в лабораторных условиях
3.2 Начальная фаза процесса
3.3 Основная фаза процесса
3.4 Завершающая фаза процесса
ВЫВОДЫ
4. МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА КОМБИНИРОВАННОЙ ОЧИСТКИ 61 ТРУБЫ
4.1 Расчетная схема
4.2 Исходные уравнения
4.3 Движение трубы и керна с проскальзыванием

4.4 Движение трубы и керна без проскальзывания
4.5 Совместное движение в обратном направлении
4.6 Движение керна после контакта трубы с упором
4.7 Моделирование процессов, следующих за ударом пневмомолота
4.8 Моделирование выхода керна в основной фазе очистки трубы
4.9 Перераспределение влаги по сечению грунта в процессе комбинированного воздействия
4.10 Модифицированная модель процесса очистки
4.11 Определение производительности очистки в промышленных условиях с 83 помощью расчетной модели
4.12 Реализация комбинированного способа удаления керна на практике
4.13 Расчет экономической эффективности комбинированного способа
ВЫВОДЫ
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Приложение
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Общеизвестно, что бестраншейный (закрытый) метод сооружения подземных инженерных коммуникаций является наиболее прогрессивным и экологичным. При прокладке коммуникаций под транспортным магистралями, особенно на небольшой глубине заложения, практически безальтернативным является метод , основанный на погружении в грунт трубы с открытым передним торцом, поскольку он в наибольшей степени исключает возможность вспучивания или просадки дорожного полотна. Важной завершающей операцией в этой технологии является удаление из трубы грунтового керна. Производительность очистки трубы от грунта в значительной мере определяет эффективность данной технологии в целом. Применяемые способы очистки имеют недостатки, существенно ограничивающие производительность. Поэтому изыскание и развитие прогрессивных способов удаления керна является актуальным.
Цель работы. Определить влияние основных параметров системы «труба с керном в грунтовом массиве» на производительность нового способа удаления керна, основанного на одновременном статическом воздействии на керн и вибро-ударном воздействии на трубу, оценить производительность такого комбинированного способа и разработать обоснованные рекомендации по его практическому применению.
Объект исследования: система «труба с керном в грунтовом массиве» в условиях виброударного воздействия на трубу и одновременного противоположно направленного статического давления на керн.
Предмет исследования: закономерности, определяющие влияние основных параметров исследуемой системы на производительность процесса очистки, оцениваемую по скорости продвижения керна в трубе.
Задачи исследований:
1. Разработать экспериментальный стенд, позволяющий достаточно полно воспроизвести реальную систему «труба с керном в грунтовом массиве».

Другой важный комплекс факторов связан непосредственно с параметрами генератора ударных импульсов и объектом его воздействия - трубой. Используемая на практике номенклатура применяемых пневмомолотов и диапазон забиваемых труб весьма широки и разнообразны. Об этом свидетельствуют данные таблицы 2.1. Вместе с тем имеется важная относительная характеристика, которая для всего многообразия вариантов имеет почти постоянное
значение. Это удельная энергия удара А, т.е, энергия удара пневмомолота, приходящаяся на единицу массы трубы предельной гарантированно забиваемой длины. При этом важно, что по соображениям прочности машины скорость удара ударника у всех пневмомолотов практически одинакова (~4 м/с), а посадки (т.е. переходные элементы, передающие энергию от ударника на трубу) однотипны. Таким образом, чтобы соответствовать производственным условиям система «ударный привод - труба» в экспериментальном стенде как минимум должна обеспечивать соответствующее значение удельной энергии при скорости удара 4м/с и типовой конструкции переходных элементов.
Таблица 2.1 - Удельная энергия модельного ряда пневмомолотов «Тайфун»
Модель пневмомолота Т-70 Т-130 Т-190 Т-320 Т-500 Т
масса машины, кг 140 280 370 650 1350 1750
Габариты машины (мм) 1400/ 1330/ 1700/ 1920/ 2000/ 2650
длина/диаметр 155 235 235
энергия ударов, Дж 700 1300 2000 3000 4000 6000
диаметр забиваемой трубы, м 0,273 0,325 0,426 0,63 0,72 1
толщина стенки, мм 8 9,5 11
масса трубы с насадкой, кг 3115 4404 8390 11790 11460 22153
удельная энергия А , Дж/кг 0,224 0,295 0,238 0,255 0,241 0