автореферат диссертации по строительству, 05.23.08, диссертация на тему:Разработка технологии рыхления мерзлого грунта с применением бульдозеров с рыхлителями

л ; !

{

ГОССТРОЙ СССР

ЦЕНТРАЛЬНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ И ПРОЕКТНО-ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ ОРГАНИЗАЦИИ, МЕХАНИЗАЦИИ И ТЕХНИЧЕСКОЙ ПОМОШИ СТРОИТЕЛЬСТВУ (ЦНИНОМТП)

На правах рукописи

ГОРЯЧЁВ Василий Иванович

УДК 624.139.0025(0433)

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ РЫХЛЕНИЯ МЕРЗЛОГО ГРУНТА С ПРИМЕНЕНИЕМ БУЛЬДОЗЕРОВ С РЫХЛИТЕЛЯМИ

Специальность 05.23.08 - Технология и организация , промышленного и гражданского строительства

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА-1989г.

Работа выполнена в Центральном научно-исследовательское проектно-экспериментальном институте организации, механизаци! технической помощи строительству (ЦНИИОМТП) Госстроя СССР.

Научный руководитель: доктор технических наук И. П. Балбачан

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Ю. И. Беляков кандидат технических наук А. С. Менэуренко

Ведущая организация: ДальНИИС Госстроя СССР

Защита состоится __19,0^ года в •/'/

сов на заседании специализированного Совета К. 033.08.01. Центра ного научно-исследовательского и проектно-экспериментального ститута организации, механизации и технической помощи строител] ву Госстроя СССР.

Адрес: 127434, г. Москва, Дмитровское шоссе, д. 9, ЦНИИОМТП.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института.

Автореферат разослан " '/Д,_19 8^) г.

Отзывы на автореферат в двух экземплярах с подписью, завер ной печатью, просим Вас направлять в адрес специализированного вета.

Учёный секретарь специализированного Совета, кандидат технических наук

М. Д. Полосин.

.....J 74 ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

'.^■^Актуальность работы.Ускоренное развитие производительных зил районов Сибири.Дальнего Востока.Крайнего Севера и Нечерноземной зоны РСФСР,в свете решений ШП съезда КПСС предусыат- • гавает активное внедрение достижений научно-технического прогресса,повышение степени индустриализации и комплексной иехани-!ации строительно-монталных работ,выполнение возросших объоиов троительства за счёт повышения производительности труда боа воличенип численности рабочих,в тон числе в районах распроот-аненип мёрзлых и вечноыёрзлых грунтов.

Анализ региональных данных показал,что на территории ССР распространены грунты сезонного проиерзания и на 47;&-ыко-втне-1!ёрзлые грунты. На значительной территории страны верхняя ють грунта в зимний период.длявдйсп 'н-7 ыесяцев, проиорзаот \ глубину 1-2,5 Петра.

Производство строительно-ионтаяных работ связано с выпод-iHiieu больших объёмов зеиляяых работ.которые еяегодно увеличился и составляют в настоящее вреыя около 17 ылрд.и3. Из ахо-

о

объёма более 1,2 илрд.ы грунта разрабатывается в мёрзлой стоянии,с тенденцией увеличения в последующе годы.Известно, о на I «лн.руб. стсоительно-аонтажннх работ в средней пркхо-тся IP'-cOO тыс.ы3 зеиляннх работ,в гидромелиоративном строительстве,полу чивпеы особенно широкое развитие,этот объём сос-авляет 2,0-2,5 илн.н3.

Стоимость разработки мёрзлых грунтов,как правило,» 5 я iee раз превышает стоимость разработки незямёрзших грунтов.

Поэтому разработка и совершенствование технологии разра-■ки ыёрзлых грунтов с применением современных средств «ехани-ии с использованием высокопроизводительных землеройно-транс-тных капин в зимний период имеет важное народно-хозяйствен-

нов значение.

£ результате анализа отечественного и зарубежного опыта производства земляных работ в зшших условиях выявлено, что не лее прогрессивный направлением в этой области является исподы вание бульдозеров о рыхлителями, имеющими иараллелограммную ш веску и именуемыми в дальнейшей рыхлителями статического дейс: и используемыми для рыхления сдоя мерзлого грунта, с последуй удалением разрыхленного грунта землеройно-транспортными машин

В то же время существующая технология разработки мерзлого грунта с использованием рыхлителей статического действия не Д1 ёт возможности оущественног.о повышения производительности рых' ления и не обеспечивает выбор рыхлителей необходимого тяговоп класса г зависимости от прочностных свойств мёрзлого грунта и их изменения по глубине промерзания, а так же не учитывает во можности снижения буксования.

Цель работы - разработка усовершенствованной технологии р ния мерзлого грунта рыхлителями статического действия на осно классификации мерзлого грунта по трудности разработки, обеспе вающей выбор рыхлителей необходимого тягового класса.

Идея работы заключается в использовании нового подхода к определению технологических параметров рыхления мёрзлого груд • рыхлителями статического действия на основе оценки состояния мёрзлого грунта в массиве и его прочностных характеристик.

Основные научные положения, выносимые на защиту.

1. Результаты теоретических и экспериментальных исследс кий с оценкой влияния прочностных свойств мёрзлых грунтов ш

' процесс их рыхления и разработки рыхлителями статического д< : • твия в комплексе с землеройно-транспортными машинами.

2. Экспериментально установленные зависимости влияния j постных свойств мерзлых грунтов и :ix распределение но глуби:

дологические параметры процесса их рыхления рыхлителями ота-аского действия,трудность их разработки и производительность пения.

3. Рекомендации по распределении мёрзлых грунтов на группы трудности пх разработки рыхлителями статического действия на ове нового подхода к оценке их состояния в пассиве о исполь-зниоы пистолета-штампа.

(». Рекомендации по технологии разработка мёрзлых грунтов рыхли-таи статического действия,с учётом изменения прочностных ха-геристкх ыёрзлых грунтов по глубине проыорзания с контролен состояния в массиве экспресс-методом. Научная новизна работы состоит в ело душем: I. В определении корреляционной связи показателей итаила-голета с показателями классификации проф.А.Н.Зеленина,харак-азущимн усилия резания.

I. В определения влияния прочностных характеристик мёрзлых (пов.пзменявадхсл по глубине промерзания грунта,определяе-зяспресс-иетодои.на технологические параметры рыхлителя ота-эского действия.

$. В разработке классификации мёрзлых грунтов по трудности работки рыхлителями статического действня,обеспечивающей вы-рыхлятелей определённого тягового класса. Ь. В установлении характера изменения технологических пара-ров рыхления,влияющего на производительность рыхлителей разнос тяговых классов.

3. В установлении зависимостей для определения оптимального I рыхления,позволяющего получать максимальную площадь сече-бороэды в области отрыва грунта,от заданной глубины рыхле-,из условий минимальной энергоёмкости процесса рыхления, б. В количественном определении прочностных характеристик

б

мёрзлых грунтов с помощью экспресс-метода,с целью установле оптимальных технологических параметров рыхления и на их оси разработки технологии производства земляных работ в мёрзлых грунтах.

Обоснованность и достоверность научных полонений.выводов рекомендаций подтверждены экспериментально в результате мате тической обработки представительного числа данных,с определе см надёжности результатов,хорошей воспроизводимостью устано! ленных закономерное той,сходимостью данных,полученных в проце экспериментальных исследований,с результатами их прошшлошк внедрения.

Значение работы.Научное значение работы заключается в тоь что в работе впервые рассмотрено влияние неоднородности пёр; лых грунтов по прочности,меняющейся с глубиной,на процесс ю рыхления рыхлителями статического действия и на технологию производства работ.

Объектами исследований являлись модели",образцы и массив! мёрзлых грунтов в натура,на опытных и производственных учас: ках г.г. Архангельска,Онеги,Ковдора,ст.Обозерская.

Комплекс проведённых теоретических и экспериментальных исследований послукил научным обоснованием технологических 1 раметроз.

Практическое значение работы состоит в разработке оффа; ной технологии рыхления мёрзлых грунтов рыхлителями статичс го действия.Применение разработанной технологии рыхления мё лого^грунта рыхлителями статического действия повышает прои водительность труда на 22-25 % по сравнению о общепринятой нологией.Использование предложенного экспресс-метода для оп деления относительного параметра.прочностных характеристик

мёрзлых грунЗЪв в массиве сокращает время подобных исследований в 50-100 раз по сравнению с традиционный методой с использованием динамического плотномера ДорНИИ.

Апробация работы. Оснозные результаты и научные положения диссертации дояояены автором на научно-технических конференциях ЩШИОНТП ( 1984-1987 г.г.),на секциях технологии строительного производства ЦНШЮМТП, на совещании актива треста "Строй-механизация" ТСО "Архаигельскстрой" (г.Архангельск,1987 г.).

Публикации. По результатам теоретических и экспериментальных исследований автором по теме диссертации опубликовано пять работ, в том числе одно изобретение.

Структура и объём работы. Диссертации состоит из вводейия, четырех глав, общих выводов, списка литературы и приложений* Работа изложена на 126 страницах машинописного текста, содержит 35 рисунков, 21 таблицу, включает список литературы из 118 наиш-нований и приложения на 20 страницах, включая акты и протоколы экспериментального и производственного внедрения.

Экспериментальное внедрение результатов исследований . осуществлено на объектах ТСО "Архаигельскстрой" Иинсевзапстроя СССР и Ковдорского горно-обогатительного комбината Uli СССР, что позволило получить экономический эффект в размере более 53 тыс. pyd.

Автор выражает признательность сотрудникам треста "Строй-механизация" ИХ) "Архаигельскстрой" Цинсевзанстроя СССР, научному руководителю доктору технических наук Ьалбачан И.И., а так же кандидатам технических наук т.т. ШлиИдо Г.А., Голубу А.14. за ценные советы и замечания, учтенные автором в процессе выполнения диссертационной работы.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Анализ исследовании в области подготовки мёрзлых грунтов к разработке указывает на.эффективность использования для атой цели рыхлителей статического действия.Бысокая еффективность данного способа и работы по созданию мощных отечественных рыхлителей на базе тракторов тягового класса 35-50 позволяет значительно повысить производительность труда при производство зешшнцх работ в зиш;ео время и разрабатывать мёрзлые грунты практически любой прочности.

Теоретические исследования в области разработки земляных сооружений в зимнее время с учётом прочностных характеристик ыэрз-лого грунта получили развитие в трудах Н.Г.Доыбровского,А.Н.¿Слонина,В.И.Баловнева,Ю.И.Белякова,П.П.Балбачан.Ю.А.Ветрова.И.А.Не-дорезова,П.И.Сорокина,!}.В.Сурикова,Д.Н.Фёдорова,Л.Л.Хиары,Г.А. Шлойдо.а так ко нашли отражение в работах Б.З.Захарчука,А.В.Голуба. и др.

Анализ опубликованных материалов и оСгйдоние опыта строительных организаций по производству земляных работ в вшшео Броня показывают, что резервом повышения производительности труда при рыхлении мёрзлых грунтов рыхлителями статичзского действия является использование технологии рыхлония,учитывающей прочностные характеристики мёрзлых грунтов.

Анализ исследований в области оценки сопротивляемости мёрдых грунтов разруионию рыхлителями' статического действия указывает на то,что в настоящее время существует ряд классификаций,ограза-вдих прочностные характеристики мёрзлых грунтов по трудности их разработки землеройными машинами.Однако имеющиеся классификации мёрзлых грунтов весьма трудоёмки,как например классификации ! Кг'п!роустроя,кли классификации,за обобщающий параметр в которых

принят показания динамического плотномера ДорШШ. Практически отсутствуют зависимости технологических параметров при разработке мёрзлых грунтов рыхлителями статического действия от прочностных характеристик мёрзлого грунта, изменяющихся по глубине промерзания.

Поэтому в диссертационной работе, в результате анализа состояния вопроса, поставлены задачи исследования, обоснован выо'ор исходных данных для разработки рациональной технологии рыхления мёрзлых грунтов рыхлителями статического действия, с учётом прочностных характеристик мёрзлого грунта.

Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:

1. Разработка экспресс-метода определения прочностных'характеристик мёрзлого грунта с разработкой пистолета-штампа усовершенствованной конструкции.

2. Установление корреляционной связи показателей экспресс-метода с классификацией проф. А.Н.Ьеленина и разработка классификации мёрзлых грунтов по трудности их разработки рыхлителями

статического действия различных тяговых классов на основе экспресс-метода.

3. Исследование прочностных характеристик мёрзлых грунтов по глубине промерзания с установлением интервалов прочности для рыхлителей различных тяговых классов.

Исследование техиоло1ических параметров рыхления при

разработке мёрзлых грунтов с различными прочностными характерно»

тиками с целью установления оптимальных зависимостей параметров рыхления и тяговых характеристик базового тягача рыхлителя от технологии рыхления для выявления технологических операций, обеспечивающих снижение буксования и повышение производительности рыхлителей.

Ркппериментальные исследования по определению групп мёрзлых грунтов по трудности их разработки рыхлителями статического действия на основе экспресс-метода определения прочностных характеристик мёрзлых грунтов. Теоретическими исследованиями установлено, что прочностные характеристики мёрзлых грунтов следует определять при скоростях возрастания нагрузки,близких к скоростям возрастающей нагрузки при разрушении грунта рабочим органон рыхлителя статического действия в интервале 1500-2000 МПа в минуту, В результате анализа способов определения прочностных свойств мёрзлых грунтов автором предловен экспресс-йетод и устройство для его осуществления,удовлетворяющие указанным условиям (заявка на изобретение Кг 4044510/33),

Особенностью экспресс-метода является возможность опрадол ння прочности мёрзлого грунта через относительный каранотр,выражаемый величиной внедрения рабочего органа в испытываемый мёрзлый грунт, когда скорости возрастания нагрузки при испытаниях, близки к скоростям возрастания нагрузки при отделении олемен-та стружки мёрзлого грунта навесными рыхлителями.

В соответствии с методикой,на первом этапе проведены по-олодования в лабораторных условиях на искусотвонно приготовленных кубиках мёрзлого грунта заданного гранулометрического состава, влажности и величины отрицательной температуры.На втором этапе исследования проводились в полигонных условиях на массивах грунта различного гранулометрического состава и влажности,в пор: оды с различной величиной отрицательной температуры грунта.Доо-товещюсть результатов теоретических исследований,лабораторных 1 натурных экспериментов определена сопоставлением их о результатами экспериментов в производственных условиях.Количэсвво повторных опытов для одинаковых условий принималось в зависимости'

>т дисперсии йЬнерлемой величины с учётом требуемой надёжности )езультатов.Надёжность результатов при построении тарировочных графиков принималась равной 0,95, а при исследованиях технологи-гэских параметров- 0,90. Использован аналитический метод обработ-си результатов исследований.

• В результате исследований получены функциональные шкалы фочностных характеристик мёрзлых грунтов различного гранулометрического состава,влажности и величины отрицательной темпера-;уры.Выявлена корреляционная зависимость менду показаниями при-5ора и показаниями динамического плотномера ДорНИИ,описываеиая уравнениями:

а) в интервала Нэ<и> от 10 до 64 т

74,5 - Н э.м. 0 ■ -Б7Ш5--( I )

б) в интервале Нэ<ц> от 65 до 100 ым

С - 1610.3

на.м. - 57 ( 2 )

где С - 'число удаиов динамического плотномера ДорНИИ:

На>ц>-глубина внедрения птампа пистолета,мм.

Данная зависимость позволяет использовать разработанную проф.А.Н.Зелениным теорию резания мёрзлого грунта при раочёхе усилий резания рыхлителями и прогнозирования производительности рыхлителей.

В процессе проведения экспериментальных исследований получена зависимость между прочностью грунта,характеризующейся показаниями прибора,и оптимальной глубиной рыхления рыхлителями различных тяговых классов. Получены оптимальные значения шага рыхления в диапазонах различных глубин рыхления для различных видов грунтов и тяговых классов рыхлителей из условия максимальной производительности рыхления.

Предложена классификация мёрзлых грунхов по хрудноохи их разработки рыхлителями различных тяговых классов ( хабл.1).

Таблица I

Классификация мёрзлых грунхов по хрудноохи их раврабохки • рыхлителями статического действия.

¿арка Марка Тяговый _ JJaT^fia^jigKaspttBjiEHgofiabqi]

рыхлителя базового клаоо иянпп „

тягача то м£|вв 45-60 б0г-70 70-85 85-100

—26 С

3-II6 ХЛ T-I30 то - У

3-II7 ХЛ 1.Г.1 10

ДЗ-35

Л-22 С T-I80 Г 15 - - ___? _ _1У _ _ _

ДО-34 С

ДП-9 С ДЭТ-250И 25 - - У 1У III

. Л%126_А____;__________________________

ДЭ-94 С ДО-ГО С

Д-672 С Т-330 . 25 - - У 1У III'

. а^129_хл ____•;____ _ _;_________. _;____________

ДЭ-355А-1 35 - У 1У III И

Д-455 А ' 45 ' У 1У III II 1

Примечания: ■

1. Прочерки в таблице обозначают,что разработка мёрзлых грунхов рыхлителем данного тягового класса в указанных интервалах показаний прибора экономически не целесообразна.

2. Для рыхлителей тягового класса 10-35 группы грунтов по хрудноохи разработки для которых заканчиваются У?П, логическим продолке-нием будет таблица распределения талых грунтов по трудноотп равра-

. ботки,производство земляных работ в которых без предварительного рыхления затруднено.

акопериментальпые исследования по определению рациональной

технологии рыхления мёрзлого грунта рыхлителями статического дейс-

_твцд.£ксперЮ1ен:гальные ^следования в натурных условиях по опреде-

лению парааефов рациональной технологии рыхления мёрзлых грунтов рыхлителями статического действия . осуществлялись в производственных условиях Архангельской и Мурманской областей для грунтов различного гранулометрического состава,влажности и величины отрицательной температуры*

Методикой выполнения экспериментальных исследований в производственных условиях предусмотрены исследования технологических параметров разрушения мёрзлых грунтов рыхлителями о дальнейшей разработкой разрыхленного грунта землеройными малинами. Методика исследований включала также обоснование требований к оборудование и разрабатываемым мёрзлым грунтан(вид грунта,его влажность, величина отрицательной температуры).Вкоперименты проведены на натурных грунтах о относительными параметрами прочности Н э>н> соответственно 45-60,60-70,70-85,85-100 единиц показаний прибора,что соответствует грунтам о относительными параметрами прочности 280-560,140-280,70-140 и 35-70 ударов по динамическому плотномеру ДорНИИ. Исоледованный диапазон изменения прочностных характеристик мёрзлых грунтов охватывает основные условия-их разработки.Управляемыми факторами исследований были приняты:тяго-вый класс рыхлителя.прочность грунта,глубина рыхления,шаг рыхле-' ния,угол пересечения борозд,тип рабочего органа рыхлителя.Кроме управляемых факторов исслёдовались:путь,время,размеры поперечного сечения борозд,эффективная глубина рыхления (пооле уборки

разрыхленного грунта бульдозером).Глубина вылета стойки рыхлите-«

ля определялась о помощью разработанного автором устройства,кре-пящегося.к рыхлителю. Данное устройство (заявка на изобретение К? 4301159/03) содержит стрелочный индикатор со шкалой,установленной на раме рыхлителя,и механизм датчика,установленный на гидроцилиндре подъёма« опускания рыхлителя,соединённые между собой зубчатым сектором,являющимся чувствительным элементом механизма датчика.

На основании анализа результатов исследований предложена фор' мула эффективной глубины рыхления:

где глубина рыхления,с которой начинается развал борозды,м; ^ - ширина накоиечника зуба рыхлителя и нижней части борозды,и; 1Г- угол развала борозды,град. ¡При этом 7Г определяется по номо грамме в зависимости от вида грунта и его прочности,выранаемой через параметр С,определяемый по формулам ( I ) и (2) с использованием показаний пистолета-штампа.

Предложена формула оптимального шага рыхления (4) для конкретных грунтовых условий: \

где ^ - глубина рыхления,и$ -угол развала боровды.град.

На основании формул (3) и ( 4) получена формула определен! технической производительности рыхлителя (5). ;

=г к т) *г

где - глубина рыхления,м; "у - угол развала борозды,град.; 1}р - скорость рыхления; ¡1мр~ коэффициент перекрытия воц рыхления; А/ - коэффициент характера проходов» П^- число проходо: по глубине промерзания.

Установлено,что производительность рыхления,при прочих равных условиях(шаг и глубина рыхления,вид и прочность грунта,! говый класс рыхлителя)в значительной степени зависит от тягово-сце!Й1х качеств базового тягача. Анализ зависимости

где ¿х. - коэффициент трения стали о грунт; & - нормальная нагрузка на гусеницы;" с -жёсткость грунта МПй ; 1Н - ког

ициент,характеризующий распределение упорных реакций грунта а гусеницы} Г - упорная площадь гусениц; - допустимое бук-ование гусениц,* - коэффициент сцепления—отношение силы цепления гусениц с грунтом в данных условиях к весу трактора; У а ^^^5Позволил установить, что сила тяги гусеничных тяга-ей рыхлителей статического действия зависит от буксования гу-ениц и свойств грунта. Буксование 5" - учитывает потерю око-ости V" из-за горизонтальной деформации грунта,направленной ротив движения,и влияет на технологию и производительность ыхленил.

Установлено,что для повышения тягового усилия рыхлителя ледует применять технологию,обеспечивающую передычу сцепления усениц о массивом на непосредственно,а через слой грунта,в езультате чего происходит трение грунта о грунт,а не грунта о еталл, и значительно сокращается буксование движителя.

В результате исследований предложена технология,обеспечи-

I

агощая снижение эффекта буксования при разработке мёрзлых грун-оз рыхлителями (полозгательное решение по заявке № 4303013/03). ри этом установлено,что данная технология позволяет повысить роизводительность рыхления мёрзлого грунта на 22-25$ по срав-виию с общепринятой технологией рыхления.

Натурные исследования влияния неоднородности слоя мёрзло-э грунта по прочности.изменяющейся в зависимости от глубины. а технологию разработки земляных сооружений в мёрзлых грунтах, юперимонтальные исследования проводились в 1984-88г.г. на мёр-иых грунтах в условиях северо-западного региона страны (Архан-зльская и Мурманская области) с использованием рыхлителей тя-эвых классов 10,15,25 и 35.

Для поиска оптимальных режимов рыхления на различной глуше и в различных грунтовых условиях использован разработанни:!

Боксом метод эволюционного планирования гкоперименха ( ЭВОП), используемый для исследований технологических процессов. Обще« число опытов при использовании полного факторного эксперимент! определялось выражением:

У= 2Л+ 1 , (7)

где п, - количество независимых переменных.

Регистрацию и обработку результатов зкспериментов проводи.

о помощью специальных рабочих листков. РазностьДтмежду сред

«

ним значением целевой величины по наблюдениям во всех точках плана и по всем циклам,и средним значением целевой величины в центре плана (1Рт) ./•

/ V" п

(8)

характеризует эффект изменения среднего в области эксперимент рования. Еоли значимо меньше нуля,мы имеем дело о максиму мом;если Луп значимо болыве нуля - о минимумом. Для проверки значимости эффектов вычислялись величины доверительного интер вала для эффектов факторов и аффектов взаимодействия:

А 2 £

& для тех же эффектов измерения среднего

. \ < .

С учётом формулы ( 7) при У »5 получаем для доверительной в ролтности Р с 0,95 значение Ь = 2 и,следовательно,

(ю) С11)

где Р - число циклов, S ~ среднее предыдущих циклов.

На основании выполненных экспериментальных исследований вы-шлена зависимость технологических параметров рыхления мёрзлых •рунтов рыхлителями отатического действия от интервалов прочнос-:и мёрзлого грунта ( рис.1) и глубины рыхления ( рис.2).

ё о — С в»"

ж э- £

о е. — sw-

с: в 5

$ — %#*■

«а а. U1 t— ч X

t а и»

— » Н

2 I»

о *

«а ««

•а

а.

£ в з:

ф ДА 0.6 hji

DiySHH* РНХЛЕНИЯ,М

а)

с

аГ

г <10-|

«с «о

IVH

J tfi

с

jf ffl

I IB

« 05 *

о tr

_ ^s fa J ОД Q4 0,6 0,0

h,n

Глубина рьшення,м f)

Рис.1. Зависимость глубины рыхления -к от интервалов прочности грунта и тягового класса рыхлителя:а)в начале зимы (декабрь),б)в конце зимы ( март).

X 3 U

А , (Л g 1,0

АО

0,6

ь. * OA

^ * Э в 0,1

4

i t-

У -f /

Рис.2.Зависимость шага параллельных проходок 4 , при условии максимальной по-пере!чной площади разрушения грунта между ними,от глубины рыхления л. .

• # ,

Глубина Рыгланм^м На осповании выраяения (5) о учётои исследований КИСИ по-гена формула удольной полезной работы выполняемой комплектом мнтоль-бульдоsep.

^XfifMi 'tff'i,-я-пр , Утп .rtlT?)

^' ^Шт^ШоЩЩЩт-J п7 и Ц 1Z1

I Jfp -мощность рыхлителя,KBTj jf? -мощность бульдозера,кйт; ГГ -техническая производительность бульдозера м3/ЧзС;

^ -тяговый КПД рыхлителя; ^,-тяговый Ш1Д бульдозера; -коэф< циент использования рыхлителя; ^.-коэффициент использования бульд< зера.

Выражение(12) является математической моделью процесса рыхления грунта комплектом " рыхлитель - бульдозер".построенной на оси ве'учёта энергозатрат,необходимых для выполнения работ на произво, ственном участке и позволяющая управлять распределением работы ме ду рыхлителем и бульдозером при выборе комплекта машин.

Технология разработки земляных сооружений в мёрзлых грунта рыхлителями статического действия с контролем состояния грунта в сиво.В процессе исследований установлено,что производительность р ления при прочих равных условиях (шаг и глубина рыхления,вид и пр ность грунта,тяговый класс базового тягача)в значительной мере за сит от тягово-сцепных качеств базового трактора.Выявлено,что коэ$ циент буксования,являющийся одной из основных тяговых характерно! трактора,влияет на технологию и производительность рыхления.

Для повышения тягового усилия базового трактора,автором при разработке рациональной технологии,предложена технологцческш схема,в которой обеспечивается передача тягового усилия трактора посредством движителя не непосредственно на массив грунта,а черег разрыхленный слой.При этом коэффициент сцепления гусениц в разры? ленном слое определялся не трением гусениц о грунт,а трением гру! та о грунт.

Методика исследований технологических параметров в натурных условиях предусматривала определение элементов продолжительности цикла и технической производительности рыхлителя,которая определялась расчётом по известным формулам с учётом времени и полезного объёма разрыхленного грунта.Точность результатов тсорс' тических исследований определялась сопоставлением с результатами производственных экспериментов.и учетом требуемой надёжности ре-

'льтатов,равной 0,9,количество повторных опытов принималось зависимости от дисперсии измеряемой величины.

Полученные технологические параметры позволили разработать ншципиалыю новую технологию рыхления мёрзлых грунтов рыхлите-ши статического действия на основе классификации мёрзлого грун-I по трудности разработки,обеспечивающей выбор рыхлителей необутого тягового класса,о использованием способа,влияющего на пиениз еффекта буксования ( положительное решение по заявке '1303013/03). При реализации технологии мёрзлый грунт на пионер-)й захватке рыхлится челночным способом на минимально возможную чубину рыхления,задаваемую в зависимости от прочностных харак-зристик грунта.Прочность грунта определяется по относительному араиотру - глубине Н э#м> внедрения рабочего органа пистолета-гампа. По полученным результатам Нэ>ц> и результата:-! проведение ранее исследований назначается минимальная глубина рыхления покерной захватки.Контроль глубины рыхления осуществляется по калэ стрелочного индикатора прибора для определения глубины ахлония,установленного на раму рыхлителя.Для увеличения степени вмельчония разрыхленного грунта наносятся перекрестные рези од углом 45-70°, при этом одгозремонно осуществляется дробление ускоз грунта гусеницами базового тягача. Данный приём увеличивает тепоиь използчения иускоз в 1,3-1,5 раза и обеспечивает наимень-ув Епергоёпкосх'Ь рыхления. Перемещение разрыхленного таким об-аоом грунта осуществляется отвалом бульдозерно-рыхлительного грэгата с шшнешшй захватки на последующую,подлеаацую рыхлению

?

ахватку.Б процесса перемещения грунт распределяется равномерно, лоем 8-10 см,по поверхности захватки ( рис.3).

a) 5) О

Piiü.3. Технологическая cxena разработки мерзлого грунта рых лителями статического действия. I -г Ч - боковые захватки; 5- Ш' норная захватка{6- бульдозер;7- рыхлитель.

На подготовленных таким образом захватках рыхление осуществх етоя рыхлителями в интервалах прочности слоя мёрзлого грунта пс глубине поомерзания,соответствующих тяговым классам рыхлителей ( рис. 4 ).Таким образом доставленная в диссертационной работе целы разработка принципиально новой технологии рыхления '&ёрзлс грунта рыхлителями статического действия на основе класскфикащ мёрзлого грунта по трудности разработки,обеспечивающей выбор pi телей необходимого тягового класса с использованием способа,вл] щего на снижение эффекта буксования ( положительное решение по явке te 4303013/03) - решена. Использование технологии наиболее фективно при разработке значительных по объёму земляных сооруж< о глубиной промерзания грунта более 1,2 метра.

Технология внедрена на строительных объектах ТСО "Арханге. строй" Минсевзапстроя СССР и Ковдорского горно-обогатительного бината МЧМ СССР с экономическим эффектом 53,172 тыс.руб.

лт

с

м

^т-п:г,"Р'тгтгт-гтгТ-

"ТГТ_ГТГ7"ГГГГГГ

/' I Ч 'Г1'1 Т1 Р Р1 *"Г

I

о с

<У О о е о о

о о <*

о

I; Щ

2Х

I! I

о о о У

о о в о

«, 1 » " \" о л

. „ 3 О о 6 ■• . _ ,

Т\ "о «

г * е ^ <-

12

я О о -

0 3

--'Л'

* 9* Г с I

I ' Л«6 » * С с

о ,

«/' . с ; - О . •

г ? ~ . <* О о .» .> с

> ч

I' I ч I

I.

'1

V 1 *

I

I

Ч '

ч I

Та

5

■ ! 1 1 1 1 1 1 1 ! ■ ■ 1 ' г 1 1 ! 1 > • 1 1 I ■ ! I ! 1

| | 1 1 Ч ' 1 1 1 ' • ' | 1 1 1 1 ' ' ' ' • 1 1 | 1

А-А

Л.

И

Я « Л

V V'«ГУ"*

\

Ч2_

¿¡Он

Рис.4. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ С .1 [ И А РАЗРАБОТКИ 1!£РЗЛ0Г0 ГРУ ¡{ТА РЫХЛИ ТЕ Л Я 11 И ПО ПРЕДЛАГАЕМОЙ ТЕХНОЛОГИИ

1+4 номера захваток; 5т8 - рыхлители 10,15,25,35 тс; Э - бульдозер; 10 - мерзлы,1 грунт; II - подготовительный слой;12 - разрыхленный слой

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

I. Разработана классификация мёрзлых грунтов по тр^ ности их рыхления рыхлителями статического действия на оснс предложенного автором экспресс-метода.Классификация позволг проектировать технологию разработки мёрзлых грунтов с учёте их прочностных характеристик,влияющих на выбор рыхлителей ( ределённых тяговых классов.

2.Разработана методика определения прочностных ха] теристик мёрзлых грунтов экспресс-методом с распределением на группы по трудности разработки рыхлителями статического действия.Доказано,что использование экспресс-метода сокращ ег сроки определения прочностных характеристик мёрзлых гру в 50-100 раз по сравнению с традиционным способом,с приме нием динамического плотномера ДорНИИ.

3. Получены формулы,выражающие корреляционную свя показателей экспресс-метода с оценкой прочностных свойств злых грунтов по проф.А.Н.Зеленину.позволяющие использован орию резания при расчёте усилий резания мёрзлого грунта р1 лителями статического действия и прогнозировании их ироиз! дителыюсти.

4. Получены численные значения относительных пар; ров прочностных свойств мёрзлых грунтов и их интервальные чения по глубине промерзания,являющиеся оптимальными для 1 пользования рыхлителей определённых тяговых классов,с цел: установления технологических параметров рыхления, и,на их ноге, проектирования технологии производства земляных раб в мёрзлых грунтах.

5. С учётом интервальных значений прочности по глу--бине промерзания исследована работа рыхлителей статического действия различных тяговых классов о целью выявления себестоимости производства работ.

6. Определена зависимость ыилду прочностными характеристиками мёрзлого грунта и глубиной рыхления рыхлителями различных тяговых классов. Выявлены значения шага рыхлоиия в диапазонах заданной глубины для различных видов грунтов и тяговых классов рыхлителей из условий оптимальной производительности процесса рыхления.

7. Установлены зависимости оптимального шага рыхления, для получения максимальной площади сечения борозды в области отрыва грунта, от заданной глубины рыхления из условия минимальной энергоёмкости рыхления.

8. Получена формула, являющаяся математической моделью процесса разработки мёрзлого грунта кошлектим рыхлитель -бульдозер, построенной на основе учёта энергозатрат, что позволяет управлять распределением работы ме:хду рыхлителем и бульдозером.

9. Разработана усовершенствованная технология рыхления мёрзлого грунта рыхлителями статического действия на основе классификации мёрзлого грунта по трудности разработки, обеспечивающей выбор рыхлителей необходимого тягового класса с использованием способа, влияющего на снижение буксования ( а.о, 1506033). Применение технологии позволяет повысить производительность рыхлителей на 22 - 25 % и получить экономический эффект 180 руб. на 1000 и° мёрзлого грунта.

10. Технология внедрена на ихроихелышх объектах ТОО-"ЛрхангсльскстроИ" Шшсевзапстроя СССР и Ковдорского горнообогатительного комбината МЧИ СССР о экономическим эффектом более 53 тыс.руб.

Диссертационная работа вшюлнена в соответствии и планом научно-исследовательских работ ЦИИШШИ Госстроя СССР на 1986 - I9B8 г.г. в рамках общесоюзной программы 0.55.18.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1. Горячев В.И.Определение ирочпостных характеристик мёрзлых грунтов экснреса-методом ЦОрганизация, механизация

и технологии строительного производства^.науч.тр./цШйШШг U., 1987.- Деп. во ВНИШЮ 13.04.87 »вып.4i-K/?842rU. 90-98.

2. Горячив В.11. Способ оиредилиния групп мёрзлых грунтов по трудности их разработки. Информационный листок

о научно-техническом достижении, ü 87-6, Архангельский Д1Ш1, 1987 г., 4 о. . и» .

3. Горячев В.И. Повышение произвол тельноети рыхлителей при разработке мёрзлых грунтов.Информационный листок

й 23-87, Архангельский Ц111И, 1987 , 3 и,

4. Горячев В.И. Разработка мёрзлых грунтов бульдозерами с рыхлителями //Механизация строительства.-1989.-й 12.

5. A.c. 1506033 СССР, Ы.Кл h 02F 5/30.Способ разработки мёрзлого грунта / Горячев B.1I.( CCCPj.-L' 4303013/2543 \ Заяв.07.09.87$ 0пу0л.23.08.89,Бюл.1^3 // Открытия.Изобрете-

• ния.-1989.-1ёЗЗ.