Обоснование принципиальной схемы и конструктивных параметров грунтопроходчика

• Автор: Воронцов, Денис Сергеевич
• Шифр специальности: 05.05.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 123 с. : ил.

1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЙ

1.1. Обзор исследований по внедрению в грунт деформаторов

1.2, Краткий обзор способов образования скважин для прокладки подземных коммуникаций
1.2.1. Устройства, образующие скважины путем вдавливания грунта в стенки, образуемой скважины
1.2.2. Устройства, образующие скважины путем удаления грунта из сечения образуемой скважины
ВЫВОДЫ
2. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ГРУНТОПРОХОДЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА НА ДЛИТЕЛЬНОСТЬ ПРОХОДКИ СКВАЖИНЫ. ВЫБОР КОНСТРУКТИВНОЙ СХЕМЫ ГРУНТОПРОХОДЧИКА
2.1. Основные элементы грунтопроходческого комплекса, последовательность выполнения работ

2.2. Зависимость скорости проходки скважины от основных параметров системы

2.3. Выбор конструктивной схемы грунтопроходчика ВЫВОДЫ

3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ОБРАЗОВАНИЯ СКВАЖИНЫ КОМБИНИРОВАННЫМ СПОСОБОМ
3.1. Оборудование и последовательность проведения экспериментов
3.2. Результаты экспериментальной проверки технических решений
3.3. Сопротивление извлечению модели грунтопроходчика из скважины

3.4. Средняя скорость грунтопроходчика при заборе грунта
3.5. Работа рассекателя
ВЫВОДЫ
4.ПОСТРОЕНИЕ РАСЧЕТНОЙ СХЕМЫ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ГРУНТО- 73 ПРОХОДЧИКА С МАССИВОМ
4.1. Расчетная схема процесса образования горизонтальной скважины грун- 73 топроходчиком
4.2. Проверка расчетной схемы взаимодействия грунтопроходчика с мае- 80 сивом по результатам натурных измерений на его физической модели
4.3. Методика упрощенного расчета
ВЫВОДЫ
5. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ УДАРНОГО ПРИВОДА С УЧЕТОМ ОСОБЕННОСТЕЙ ГРУНТОПРОХОДЧИКА
5.1. Обоснование принципиальной схемы ударного привода
5.2. Исследование работы воздухораспределителя инерционного типа
5.3. Анализ результатов моделирования и практические рекомендации
5.4. Расчет ударного привода грунтопроходчика
ВЫВОДЫ
6. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ГРУНТОПРО- 108 ХОДЧЕСКОГО КОМПЛЕКСА
6.1. Расчет параметров лебедки и грунтопроходческого комплекса
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Список литературы

Актуальность темы. Бестраншейные технологии прокладки подземных коммуникаций находят все более широкое распространение и в развитых странах становятся преобладающими. Это предопределено существенным ущербом, к которому приводит рытьё траншей в жилых и промышленных зонах.
В основе бестраншейных способов лежит процесс образования скважин в грунтовом массиве. При этом особую сложность представляет проходка скважин, так называемого «непроходного» сечения (диаметром менее 1м), так как управление технологическим процессом в этом случае может осуществляться только снаружи. Применяемые в настоящее время устройства можно объединить в две группы:
Первая группа - это устройства, образующие скважины путем вдавливания грунта в стенки образуемой скважины. Она представлена в основном пневмопробойниками. Так получают скважины не более 300 мм. Увеличение диаметра требует значительных энергозатрат.
Вторая группа - это устройства, образующие скважины путем удаления грунта из сечения образуемой скважины. Она включает устройства для ударного внедрения стальных труб открытым концом, с последующей их очисткой. Однако, стальные трубы дороги и в грунте подвержены быстрому разъеданию ржавчиной. В связи с появлением легких и долговечных полиэтиленовых труб широкое распространение получили зарубежные установки для бурения приповерхностных скважин с временным подкреплением стенок скважины буровым раствором. Это установки штангового бурения и микрощиты. Выбуривание грунта по всему сечению скважины и необходимость обеспечить циркуляцию и регенерацию бурового раствора предопределяют высокие энергозатраты, сложность и дороговизну буровых комплексов. Кроме того, гидравлический принцип поддержания временной устойчивости скважины резко усложняет работу при низких температурах.
Наличие отмеченных ограничений делает актуальным создание более простых и менее затратных устройств, позволяющих применять трубы из любого ма3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПРОЦЕССА ОБРАЗОВАНИЯ СКВАЖИНЫ КОМБИНИРОВАННЫМ СПОСОБОМ
Как уже отмечалось (раздел 1.1) в известных исследованиях изучалось внедрение в грунт только тел со сплошным поперечным сечением. Кольцевая форма поперечного сечения грунтопроходчика, несомненно, должна вносить в этот процесс свои особенности. Например, очевидно, что при одном и том же наружном диаметре внедряемого в грунт сплошного и полого цилиндров площадь поперечного сечения последнего существенно меньше, соответственно меньше лобовое сопротивление, но при этом на полый цилиндр действует дополнительная сила сопротивления, обусловленная трением керна о внутреннюю поверхность цилиндра. Кроме того, на величину и соотношение сил сопротивления внедрению может оказывать влияние не только толщина стенки полого цилиндра, но и форма продольного сечения ее передней части, которая определяет, какая часть грунта окажется снаружи, а какая внутри цилиндра.
В связи с вышесказанным и принимая во внимание соображения, изложенные в разделе 2.3 можно сформулировать задачи экспериментальных исследований:
1. Оценить приемлемость конструктивных решений, направленных на увеличение проходного сечения грунтозаборника, обеспечение сохранности керна и быстрой разгрузки грунтоприемной капсулы от грунта.
2. Определить величину и характер изменения силы сопротивления при извлечении грунтопроходчика из скважины.
3. Определить среднюю скорость движения ГП при заборе грунта и влияние на нее конструктивных элементов грунтозаборника.
4. Оценить влияние формы рассекателя на распределение грунта на удаляемую и вдавливаемую в стенки скважины части.
5. Получить первичные данные, которые позволили бы оценить специфику процесса и послужили достаточным основанием для обоснования расчетной оценки скорости грунтопроходчика при заборе грунта.