WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 ||

где 1 - прочность грунта на дне траншеи.

В естественных условиях значение коэффициента, а изменяется в пределах 0 а > -1.

а) б)

а – полевые условия; б – в относительных координатах.

Рис. 4. Изменение прочности по глубине промерзания

В полевых условиях наименьшая прочность грунта на дне траншеи может быть принята равной прочности талого грунта. Прочность талого грунта на один два порядка меньше прочности мерзлого грунта, поэтому при проходке траншей на глубину слоя промерзания, значение может быть близким к минус единице. За основу разработки модели грунта была принята зависимость, определяющая напряжение в консольной балке = 6Рl/HB2 или В2 =6Рl/H и равенство сопротивления сечения блока разрушению

В2i = Вi 2о. (8)

Проведя преобразования уравнения (8), с использованием зависимости (6), было получено математическое выражение для определения размеров и формы модели грунта для разнообразных природных условий (рис.5)

Вi 2 = В2[ а(Нi/H)0.5 + 1], (9)

а) в)

а – а = 0; б – а = -0,94

Рис.5. Вид лабораторной модели грунта

Сравнение результатов полевых и лабораторных экспериментов показало хорошую сходимость и позволило результаты полевых экспериментов включить в результаты полнофакторного эксперимента для создания математической модели. Расхождение результатов составляло не более18% (рис.6)

1- а = -0,94; 2 - а = -0,47; 3 - а = -0;В / l= 0,9

Рис.6. Зависимость функции отклика в

полевых () и лабораторных () экспериментах

В четвертой главе приводятся результаты экспериментальных исследований по определению математической модели взаимодействия исполнительного органа с разрушаемым межщелевым целиком.

Были проведены экспериментальные исследования по методике полнофакторного эксперимента (таб.1).

Таблица 1 - Условия проведения эксперимента

Уровни факторов

Обозна-ния

В/ l

B/ h

а

Х1

Х2

Х3

Основной

Х0i

1.25

0.85

-0.47

Интервал варь-ния

Хi

0.35

0.15

0.47

Верхний

+1

1.60

1.0

0

Нижний

-1

0.9

0.7

-0.94

Результаты обработки экспериментов позволили получить уравнение регрессии в кодированных переменных

Y= 0.642 + 0.078Х1 +0.090Х2 +0.256Х3 +0.070Х2Х3. (10)

После подстановки в уравнении (10) натуральных значений уравнение имеет следующий вид

10Р/сжF= 0.22(В1/ l1) +1.07(В1/ h1) - 0.30 а + (а В1/ h1) -0.29. (11)

Результаты изменения функции отклика от изменения натурального значения варьируемых факторов представлены на рис. 7.

Рис.7. Значения функции отклика

Преобразовав уравнение (11), получено выражение для определения силы отделения блока грунта от межщелевого целика

Р = 0,1сжВ[H/sin + L(a+1)] (0,22B/l + 1,07B/h –

- 0,30a +aB/h – 0,29). ( 12)

В практике строительства прочность грунта определяется ударником ДорНИИ и оценивается показателем С. Показатель С с достаточной точностью определяет прочность суглинистых и супесчаных грунтов. Используя корреляционную зависимость между сж и С, и учитывая что член L(a+1) имеет малую величину, получено уравнение для определения усилия рыхления грунта блоками

Р = 300-1 СВH/sin (0,22B/l + 1,07B/h –

- 0,30a +aB/h – 0,29). (13)

а) б)

А - зависимость Р= f (l); Г - зависимость Р= f ( Нс);

а - a= - 0,9; б- 1 – В = 0,5м;

2 - В = 0,7м; 3 - В = 0,9м;

1- декабрь; 2 - январь; 3 - февраль; 4 - март;

Рис. 8. Зависимость сил разрушения грунта от координат приложения нагрузки, ширины блока и месяца зимнего периода.

Анализ результатов исследований показывает, что силы отделения блоков не остаются постоянными и изменяются в течение зимнего периода в зависимости от ширины блоков, прочности мерзлого грунта и точки приложения сосредоточенной нагрузки (рис. 8). Наиболее оптимальное расположение силового устройства от забоя и дневной поверхности грунта находится на расстоянии 0,6...0,8 м.

В пятой главе представлена методика расчета и рассмотрены вопросы создания силового оборудования (скалывателей) для разрушения мерзлого грунта блоками и соединение его с щелерезным рабочим органом, позволяющего реализовать наиболее эффективный способ рыхления мерзлого грунта.

Силовые устройства должны создавать необходимые усилия для реализации процесса скола, иметь высокую надежность, размещаться в траншеях шириной 120…140 мм, создавать ход рабочих поверхностей оборудования 80…100 мм и обеспечивать минимальную энергоемкость процесса рыхления комбинированным способом.

Автором были разработаны схемы скалывающих устройств к траншейным бесковшовым экскаваторам и крепления их к раме рабочего органа (рис.11а, б, в).

а) б) в)

Рис.9. Схемы скалывающих устройств

Скалывающие устройства представляют собой стандартный гидроцилиндр с усилием на штоке 100…150 кН и механический усилитель, размещаемый в траншее.

Определена эффективность работы щелерезной машины, осуществляющей комбинированный способ подготовки грунта к выемке с использованием скалывающих устройств, и проведено сравнение существующей технологии подготовки мерзлого грунта при нарезании взаимно перпендикулярных щелей.

Для оценки способа подготовки мерзлого грунта к выемке принят коэффициент технологии производства работ кm, представляющий отношение объема подготовленного грунта к выемке Vп, к объему грунта VР, который был непосредственно разрыхлен подготовительной машиной (в нашем случае щелерезной машиной), то есть

кт= Vп/ Vр, (14)

где кт – коэффициент технологии производства работ.

Объем разрыхленного грунта щелерезной машиной, при подготовке к разработке способом нарезания взаимно перпендикулярных щелей, определяется по формуле

Vp = Вщ Нщ (Lпр n1 + Lпо n2), (15)

где Вщ – ширина щели; Нщ – глубина щели; Lпр и Lпо – размеры площадки соответственно по длине и ширине; n1 и n2 – количество щелей нарезаемых соответственно по длине и ширине площадки.

Величина разрыхленного грунта, Vp2 для способа нарезания продольных щелей с применением скалывающего устройства составит

Vp2 = Вщ Нщ Lпр n1. (16)

Анализ выражений (14...16) говорит о том, что объемы разрыхляемого грунта зависят от количества нарезаемых щелей и ширины применяемого щелерезного рабочего органа, а коэффициент технологии подготовки одного объема грунта к выемке от ширины нарезаемой щели и способа его рыхления (рис. 10).

1-существующая технология; 2-технология с применением

скалывателя

Рис.10. Зависимость коэффициента

технологии от ширины нарезаемых щелей

Способ подготовки с применением скалывающего устройства имеет значение коэффициента кm выше в 2...2,5 раза, по сравнению с технологией нарезания взаимно перпендикулярных щелей.

Следовательно, экономический эффект от применения щелерезных рабочих органов будет повышаться с уменьшением ширины нарезаемых щелей при применении скалывающих устройств.

Конструкции скалывателей и схемы их навески защищены авторскими свидетельствами № 1082912, № 1469051 и №1437485.

На выше указанные устройства были разработаны рабочие чертежи и изготовлены опытные образцы на базе экскаватора - ЭТЦ-165 (рис. 11).

Рис.11. Рабочее оборудование траншеекопателя

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1 На основе экспериментальных исследований прочности грунта получена математическая зависимость изменения прочности по глубине промерзания и разработана физическая модель грунта для экспериментальных исследований.

2 Разработаны и изготовлены лабораторный стенд и оборудование для полевых исследований.

3 Получена математическая модель взаимодействия силового оборудования с разрушаемой средой, учитывающая технологические, конструкторские и прочностные характеристики грунта.

4 Разработана методика расчета и проектирования рабочего оборудования для крупноблочной разработки мерзлых грунтов.

5 При оборудовании щелерезной машины, с шириной разрабатываемой траншеи 120…140 мм, скалывающим устройством, эффективность подготовки грунта к выемке увеличивается в 2,5 раза.

6 Разработанная конструкция рабочего оборудования, для реализации комбинированного способа рыхления мерзлых грунтов на базе траншейного экскаватора ЭТЦ-165, внедрена в производство и удостоена диплома второй степени выставки ВДНХ.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1 А.с. 1082912 СССР, МКИ Е 02 F 5/ 30 Передвижная установка для рыхления мерзлого и плотного грунта / Ф.Ф. Кириллов, П.А. Иванников, В.И. Доблер, А.В. Ковалев (СССР). № 3538335/29-03 ; Заявлено 11.01.83; Опубл. 30.03.84. Бюл. № 12.-5с.

2 Озакономерностях распределения физико-механических характеристик грунта сезонного промерзания по глубине залегания для Западно-Сибирского региона на примере Томской области / Ф.Ф Кириллов, А.П Кузнецов, П.А Иванников; Томск.инж.строит.ин-т.-Томск, 1985.- 8 с. Библиогр. 4 назв.- Рус.- Деп. в ЦНИИТЭстроймаше 14.03. 85, № 39-сд-85.

3 Экспериментальные исследования разрушения межщелевых целиков мерзлого грунта./ Ф.Ф Кириллов, А.В. Ковалев, П.А. Иванников; Томск.инж.строит.ин-т.-Томск, 1986 - 20 с. Библиогр. 3 назв.- Рус.- Деп. в ЦНИИТЭстроймаше 07. 03. 86, № 51-сд-86.

4 А.с. 1423700 СССР, МКИ Е 02 F 5/30 / Гидромеханическое скалывающее устройство. / Ф.Ф. Кириллов, П.А. Иванников, А.В. Ковалев (СССР). №4072324/29-03, Заявлено 31.03.86; Опуб.15.09.88. Бюл. № 34.-4с.

5 Иванников П.А. Мобильная баровая машина с гидромеханическим скалывателем/ Кирилов Ф.Ф., Иванников П.А., Ковалев А.В. Механизация строительства.-1986.- №6.- С.15-16.

6 Иванников П.А., Баровая машина с гидромеханическим скалывателем/ Ф.Ф. Кириллов, П.А Иванников, А.В.Ковалев. На стройках России.-1987.-№4.-С12.

7 А.с. 1469051, МКИ Е 02 F 5/30 Скалывающее устройство. Ф.Ф. Кириллов, П.А. Иванников, А.В. Ковалев (СССР). № 4082176/29-0, Заявлено 13.05.86; Опуб. 30.03.89. Бюл. № 12.-4с.

8 А.с. 1437485, МКИ Е 02 F 5/30 Щелерезная машина с гидромеханическим скалывателем. Ф.Ф. Кириллов, П.А. Иванников, А.В. Ковалев (СССР). № 4059153/29-03,Заявлено 22.04.86; Опуб.15.11.88. Бюл. № 42.-4с.

9 Иванников П.А. О параметрах скалывающих устройств // Совершенствование технологии и механизации строительного производства. Томск: Изд-во ТГАСУ, 1990-С.98-101.

10 Кириллов Ф.Ф., Ковалев А.В., Иванников П.А. Гидромеханическое скалывающее устройстводля щелерезных машин. Томск, ЦНТИ, Информационный листок №125-91, 1991.-С.4.

11 Иванников П.А. Некоторые вопросы крупноблочной разработки мерзлых грунтов. // Материалы, технология, организация строительства: Материалы научно-технической конференции. Новосибирская госуд. акад. строит.- Новосибирск: Изд-во.НГАС, 1995. – С. 75-76.

12 Иванников П.А. Крупноблочная разработка мерзлых грунтов. / И.Г.Басов, Ф.Ф.Кириллов, П.А.Иванников // Строительные и дорожные машины и их использование в современных условиях: Материалы республиканской научно-технической конференции, 23-24 мая 1995 г.- С.-Пб: Из-во С.-Пб.: гос. технич. ун-т, 1995.-С.4.

13 Иванников П.А., Кириллов Ф.Ф., Южаков Б.И. Определение параметров лабораторной модели грунта с изменяющейся прочностью по высоте. // Сборник трудов. Лесотехнический институт ТГАСУ.- Томск: Изд-во ТГАСУ, 2003.- Вып.2 – С.16-18.

Pages:     | 1 ||






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»