Создание и исследование рабочего оборудования для крупноблочной разработки мерзлых грунтов

• Автор: Иванников, Петр Александрович
• Шифр специальности: 05.05.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 190 с.

1 СТОЯНИЕ ВОПРОСА, ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Обзор и анализ существующих схем и средств разработки мерзлых грунтов

1.2 Анализ бесковшовых траншеекопателей для крупноблочной разработки мерзлых грунтов

1.3 Краткая характеристика грунтового фона эксплуатации машин в зимний период

1.4 Выводы по разделу

2 МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

2.1 Общие положения

2.2 Экспериментальные установка и методика проведения полевых экспериментов

2.3 Методика проведения лабораторных исследований, обработка экспериментальных данных

2.4 Стенд для лабораторных исследований процесса разрушения блоков мерзлого грунта

2.5 Выводы по разделу

3 ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ КАК РАЗРУШАЕМЫХ СРЕД
3.1 Исследование закономерностей распределения влажности, температуры и прочности по глубине промерзания в течение зимнего периода
3.2 Аналитическое представление распределения прочности и температуры по глубине промерзания
3.3 Разработка модели грунта для лабораторных исследований
3.4 Выводы по разделу
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ И ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
4.1 Экспериментальные исследования и разработка математической модели взаимодействия рабочего органа с разрушаемым меж щелевым целиком
4.2 Исследования по определению площади приложения нагрузки для отделения блока грунта, от межщелевого целика
4.3 Определение усилий, площади и координат приложения сосредоточенной нагрузки для отделения блока грунта от целика.
4.4 Выводы по разделу
5 МЕТОДИКА РАСЧЕТА И СОЗДАНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ КРУПНОБЛОЧНОЙ РАЗРАБОТКИ МЕРЗЛЫХ ГРУНТОВ
5.1 Общие требования, предъявляемые к оборудованию (скалывателям) для разработки мерзлого грунта
5.2 Схемы оборудования для рыхления мерзлого грунта
5.3 Расчет скалывателя с подвижными роликовыми обоймами
5.4 Расчет скалывателя, с криволинейными рыхлящими плитами
5.5 Расчет роликового скалывателя
5.6 Установление параметров навески, обеспечивающей непрерывный процесс работы щелерезной машины
5.7 Определение эффективности подготовки мерзлых грунтов к выемке с использованием скалывателей
5.8 Выводы по разделу
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
Ведение строительных работ, а так же проведение аварийно восстановительных работ на инженерных коммуникациях в зимний период требуют применения специализированных машин для рыхления мерзлого грунта.
Высокая механическая прочность мерзлых грунтов, в десятки раз превышающая прочность грунтов в талом состоянии, не позволяет непосредственно разрабатывать их обычными землеройными машинами.
Наиболее широкое распространение, подготовки мерзлых грунтов к последующей его разработке, несмотря на относительно высокую энергоемкость, получил механический способ.
Механический способ рыхления мерзлого грунта получил широкое применение из-за относительно надежных и простых в эксплуатации машин, а также ввиду его автономности, по сравнению с оттаиванием, буровзрывным и т.д.
Выявлению закономерностей механического разрушения мерзлых грунтов посвящены научно-исследовательские работы А.Н. Зеленина, Н.Г. Домбровского, Ю.А. Ветрова, О.Д. Алимова, К.А. Артемьева, И.А. Недорезова, В.Л. Баландинского, Д.П. Волкова, ИТ. Басова и др., результаты, которых позволяют обосновано подойти к выбору параметров некоторых видов машин и созданию новых устройств для рыхления мерзлых грунтов.
На кафедре «Строительные и дорожные машины», Томского государственного архитектурно-строительного университета под руководством к.т.н., профессора Е.С. Полянского, к.т.н, профессора Ф.Ф. Кириллова, ведутся работы по исследованию разрушения мерзлых грунтов, конструкции машин и устройств для этих целей и методике их расчета, по совершенствованию технологии использования этих машин.
известной плотности грунта уг из выражения % = уг(1 + аФизико-механичесьсие свойства грунтов в экспериментах определялись по известным методикам [80] в следующей последовательности; находилась суммарная весовая влажность, влажность за счет не замерзшей воды, плотность, гранулометрический состав, относительная, объемная влажность. Тип грунта определялся по среднему размеру частиц. Средний размер частиц грунта вычислялся по кумулятивным кривым гранулометрического состава.
Данные, полученные исследователями [19, 38, 84] влияние диаметра частиц и относительной, объемной влажности на прочность мерзлого грунта, позволили получить графическую зависимость, характеризующую изменение асж от изменения относительной, объемной влажности V, диаметра частиц грунта с1 для температуры грунта / = -1 °С (рис.2.12).
Размеры, форма образцов и место приложения сосредоточенной разрушающей нагрузки в процессе исследований изменялись, согласно условий проведения экспериментов (табл.2.1), которые были сформулированы с учетом того, что процесс отделения куска (блока) описывается системой параметров (2.1). Ширина, отделяемого куска модели составляла, В = 80 мм. Численным значением параметра,« задавался характер изменения прочности по высоте образца. Отделяемый кусок, от модели имеющий в сечении вид прямоугольника, соответствовал вечно мерзлым грунтам, прочность которых по высоте величина постоянная. Сечение, имеющее вид трапеции и меньшим основанием, обращенным вниз, в зависимости от численного значения нижнего основания соответствовал условию разработки траншеи на всю глубину слоя промерзания или части слоя. Боковые поверхности, отделяемого куска модели в сечении имели вид вогнутой кривой, выпуклостью обращенной внутрь массива. Меньшей величине нижнего основания соответствовало условие, кода траншея в мерзлом слое грунта разрабатывается до уровня нахождения нулевой изотермы.