Разработка конструкции и обоснование основных параметров раскатывающего рабочего органа для проходки скважин в грунте

• Автор: Лис, Виктор
• Шифр специальности: 05.05.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 182 с. : ил.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА МЕХАНИЗАЦИИ ПРОХОДКИ СКВАЖИН В ГРУНТЕ УПЛОТНЕНИЕМ
1.1. Анализ существующих способов и средств проходки скважин уплотнением
1.2. Классификация средств проходки скважин уплотнением
1.3. Обзор исследований рабочих органов машин для
проходки скважин методом уплотнения
1.4. Выводы. Цель и задачи исследований
2. АНАЛИТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ РАСКАТЫВАЮЩЕГО РАБОЧЕГО ОРГАНА С ГРУНТОМ
2.1. Анализ процесса проходки скважин раскатыванием
2.2. Кинематические исследования раскатывающего рабочего органа и определение основных геометрических параметров контактной поверхности его катков
2.3. Математическая модель процесса взаимодействия раскатывающего рабочего органа с грунтом при вертикальной проходке скважин
2.4. Определение силы сопротивления грунта перекатыванию
катка раскатывающего рабочего органа
2.5. Определение осевой силы действующей на раскатывающий рабочий орган
2.6. Определение силы сопротивления внедрению наконечника
2.7. Анализ силовых и энергетических характеристик процесса проходки вертикальных скважин в грунте раскатыванием
2.8. Выводы

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ РАСКАТЫВАЮЩЕГО РАБОЧЕГО ОРГАНА С ГРУНТОМ
3.1. Цель и задачи экспериментальных исследований

3.2. Условия и порядок проведения экспериментов
3.3. Приборы и оборудование, использованные при проведении экспериментальных исследований
3.4. Обработка результатов экспериментов
3.5. Результаты экспериментальных исследований
3.6. Выводы
4. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
4.1. Методика выбора основных параметров и расчета

конструкции раскатывающего рабочего органа
4.2. Конструкция раскатывающего рабочего органа, разработанного на основе результатов исследований
4.3. Примеры применения раскатывающего рабочего органа
4.4. Практические результаты применения раскатывающего проходчика скважин
4.5. Технико-экономические показатели раскатывающего проходчика скважин
4.7. Перспективные направления дальнейших исследований
5. ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
Наиболее ответственным и трудоемким этапом в строительстве является возведение оснований и фундаментов [1]. В 1990 году затраты на фунда-ментостроение в СССР составили примерно 6 млрдруб. На нужды фунда-ментостроения было израсходовано: 55 млн.м3 бетона, что составляло около 22% общего его расхода в строительстве; 2,3 млн.т. металла; 2,3 млн.м3; древесины; 13 млн.т.усл. топлива (с учетом добычи сырья и изготовления материалов).
Вследствие наращивания объемов строительства, которое отмечается в последние годы в России, растут и объемы работ по устройству оснований и фундаментов. Подготовка оснований и возведение фундаментов в грунтовых условиях западно-сибирского региона, значительная часть территории которого представлена недоуплотненными пылевато-глинистыми грунтами, требует применения специальных технологических приемов и методов, способных обеспечить повышение несущей способности грунта и снизить, за счет этого, удельный вес применения природных материалов, исчерпаемость которых становится все более очевидной.
Одним из видов фундаментов, позволяющих наиболее эффективно использовать физико-механических свойств грунта оснований, являются фундаменты из набивных свай. Но их удельный вес в общем объеме всех видов свай не превышает 12%, что объясняется недостаточной вооруженностью строительства эффективными машинами и оборудованием для проходки скважин под набивные сваи.
По методу устройства набивные сваи можно подразделить на сваи, устраиваемые без уплотнения (буронабивные) и с уплотнением грунта. В первом случае скважины образуются бурением (с обсадными трубами или без таковых), во втором - образованием скважин в грунте без его экскавации (про-давливанием, пробивкой, раскатыванием), с уплотнением в зоне расположе-

Длина окружности произвольного 1-го сечения катка определяется выражением:
1,= 2я^, (2.34)
где ц - радиус произвольного ьго сечения катка.
Длина окружности ьго сечения скважины, соответствующего ьму сечению )-го катка определяется следующей зависимостью:
2п •
Ц= (2.35)
cosYj
где Яу - радиус сечения скважины; у} - угол скрещивания оси катка с осью скважины (рис.2.5).
Выразив радиус скважины Яу через соответствующий радиус сечения катка Гу, получим следующее выражение:
Ц = 271.(г«+е«1 (2.36)
СОБУ;
где еу - эксцентриситет произвольного сечения катка, определяемый выражением (2.5).
Подставив выражения (2.34) и (2.36) с учетом (2.5) в равенство (2.33), получим:
—^— = ... = г» Гщ (2.37)
Го, + ^ Г; + д/е* + К ■ Ъ2Ч! ’
откуда радиус произвольного ьго сечения катка:
г„.
(2.38)

Полученное уравнение полностью совпадает с уравнением (2.32), что подтверждает правильность установления профиля контактной поверхности катка исходя из поставленных условий.
Пространственная схема расположения катка в скважине представлена на рисунке 2.6. Отрезок [Ну М<у] является линией контакта катка с грунтом, причем он же является прямолинейной образующей боковой поверхности катка.