автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.04, диссертация на тему:Снижение энергоемкости процесса образования горизонтальных скважин способом прокола грунта вибрационным наконечником

Мнхельеон Игорь Станиславович

СНИЖЕНИЕ ЭНЕРГОЁМКОСТИ ПРОЦЕССА ОБРАЗОВАНИЯ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН СПОСОБОМ ПРОКОЛА ГРУНТА ВИБРАЦИОННЫМ НАКОНЕЧНИКОМ

05.05.04 - Дорожные, строительные и подъемно-транспортные машины

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Орел-2011

4845739

Работа выполнена в Балаковском институте техники, технологии и управления (филиал) ГОУ ВПО «Саратовский государственный технический университет» на кафедре «Подъемно-транспортные, строительные и дорожные машины»

Научный руководитель:

кандидат технических наук, доцент Земсков Владимир Михайлович

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Савельев Андрей Геннадьевич

Ведущая организация:

кандидат технических наук, доцент Паничкин Антон Валерьевич

ГОУ ВПО «Тульский государственный университет»

Защита диссертации состоится «19» мая 2011 г. в 14 часов на заседании диссертационного совета ДМ.212.182.07 при Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Государственный университет - учебно-научно-производственный комплекс» по адресу: 302030, г. Орел, ул. Московская, д. 77, ауд. 426.

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке ФГОУ ВПО «Государственный университет - учебно-научно-производственный комплекс».

Отзывы на автореферат просим направлять в диссертационный совет по адресу: 302020, г. Орел, ул. Наугорское шоссе, д. 29.

Автореферат разослан и опубликован на сайте www.ostu.ru «15» апреля 2011 г. Ученый секретарь

диссертационного совета Севостьянов А.Л.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследования. Рост российских городов приводит к развитию подземных коммуникаций различного назначения, увеличению интенсивности их эксплуатации. При этом современное состояние подземных трубопроводов российских городов характеризуется значительным износом в 70-80% и постоянной угрозой возникновения различных чрезвычайных ситуаций. Ремонт или прокладка инженерных коммуникаций в условиях небольших глубин и наличия на поверхности различных препятствий обусловливают необходимость создания технических средств, обеспечивающих образование горизонтальных выработок с минимальными затратами, сохранением природного ландшафта и исключением техногенного воздействия на окружающую среду. Анализ типоразмера инженерных коммуникаций РФ показывает, что 70% подземных трубопроводов имеют диаметр до 300 мм. В значительной степени этим условиям и такому типоразмеру коммуникаций отвечают бестраншейные машины, реализующие технологию проходки скважин при бестраншейной прокладке коммуникаций способом статического прокола.

Важным технико-экономическим показателем способов бестраншейной прокладки коммуникаций является энергоёмкость процесса образования горизонтальных скважин, который используется для оценки экономии энергетических затрат. Большие значения энергоёмкости и невысокие значения КПД формирования скважин известными способами делают актуальным исследования процессов образования скважин новыми методами с минимальными затратами энергии и времени.

Диссертационная работа соответствует научному направлению кафедры «Подь-ёмно-транспортные, строительные и дорожные машины» БИТТУ (филиал) ГОУ ВПО «СГТУ» - 13.В.02 «Разработка научных основ оптимального проектирования подъёмно-транспортных, строительных, дорожных и коммунальных машин», (рег.№01201001326, ФГНУ «ЦИТиСОИВ») и выполнена в рамках аспирантского плана научно-исследовательской работы.

Цель работы - повышение эффективности процесса образования горизонтальных скважин способом прокола путём разработки методики расчёта параметров вибрационного наконечника, обеспечивающей снижение энергоёмкости процесса взаимодействия наконечника с грунтом при образовании скважин.

Идея работы заключается в интенсификации процесса уплотнения грунта наконечником установки для образования горизонтальных скважин за счёт разделения подведённой энергии на осевую подачу и в зону структурных деформаций в массиве грунта при рациональных соотношениях значений усилия прокола и скорости осевой подачи по критерию минимальной энергоёмкости.

Для достижения цели в работе были поставлены н решены следующие задачи:

1. Выявлена физическая картина процесса внедрения вибрационного рабочего наконечника в грунт при проколе горизонтальных скважин.

2. Разработана математическая модель для определения лобового сопротивления внедрению вибрационного наконечника в зависимости от скорости осевой подачи.

3. Проведены экспериментальные исследования процесса образования горизонтальных скважин вибрационным наконечником и определены рациональные режимг ные параметры процесса образования скважин. \

4. Проведена оценка энергоёмкости образования скважин вибрационным нако-' нечником на основе установленной зависимости лобового сопротивления внедрению

вибрационного наконечника от скорости осевой подачи с разработкой рекомендаций по выбору режимов работы установки.

5. Разработана методика инженерного расчёта рациональных конструктивных и режимных параметров вибрационного наконечника установки для образования горизонтальных скважин способом прокола с оценкой экономической эффективности.

Объект исследования - энергоёмкость процесса образования горизонтальных скважин вибрационным наконечником.

Предмет исследования - процесс взаимодействия вибрационного наконечника с грунтом при образовании горизонтальных скважин способом прокола.

Методы исследования. В работе применен комплексный подход, включающий: научный анализ и обобщение опыта в области проходки горизонтальных скважин способом прокола, математическое моделирование процесса проходки горизонтальных скважин с проведением численного анализа, экспериментальные исследования. На защиту выносятся следующие основные положения:

• математическая модель для определения лобового сопротивления внедрению вибрационного рабочего наконечника, позволяющая учитывать конструктивные и режимные параметры наконечника, изменение физико-механических свойств грунта при вибрационном воздействии;

• результаты экспериментальных исследований процесса проходки горизонтальных скважин способом вибропрокола;

• методика инженерного расчёта рациональных конструктивных и режимных параметров наконечника установки для вибропрокола горизонтальных скважин в зависимости от эксплуатационных показателей и физико-механических свойств грунта.

Достоверность полученных результатов достигнута путем:

- выбора апробированных методов математического анализа и научных исследований;

- выбора доказательств, базирующихся на законах механики грунтов и теории уплотнения грунтов;

- сопоставление результатов аналитического исследования с данными экспериментов и математического моделирования.

Научная новнзна:

• математическая модель взаимодействия вибрационного наконечника с грунтом, базирующаяся на реологической модели с упруго-пластично-вязкими свойствами грунта, позволяющая учитывать взаимосвязь скорости осевой подачи, амплитудно-частотных параметров колебаний и физико-механических свойств грунта.

• закономерность изменения усилия вибрационного прокола от скорости осевой подачи, физико-механических свойств грунта, учитывающая изменение пористости грунта в зоне структурных деформаций на основе уравнения компрессионной кривой.

• методика расчета рациональных конструктивных и режимных параметров вибрационного наконечника установки для прокола в зависимости от эксплуатационных показателей процесса образования скважины, физико-механических свойств разрабатываемого грунта, учитывая их изменение при вибрационном воздействии, позволяющая определять энергоёмкость процесса образования горизонтальных скважин.

Практическое значение работы заключается в разработанной методике расчёта рациональных конструктивных и режимных параметров вибрационного наконечника установки для прокола, обеспечивающих образование горизонтальных скважин с минимальной энергоёмкостью.

Реализация результатов работы. В конструкторском бюро специальной техники ОАО «ТяжМаш», г.Сызрань, внедрена методика расчета рациональных конструктивных и режимных параметров установки для вибропрокола, которая также используется в учебном процессе в рамках специальной дисциплины «Строительные и дорожные машины», в курсовом и дипломном проектировании при подготовке специалистов по специальности «Подъёмно-транспортные машины, строительные, дорожные машины и оборудование» используются результаты диссертационной работы.

Апробация работы. Диссертационная работа заслушивалась на заседании кафедры «Подъёмно-транспортные, строительные и дорожные машины» Балаковского института техники, технологии и управления СГТУ в 2010 году. Основные результаты исследований докладывались и получили одобрение на Всероссийской научно-практической конференции молодых учёных «Инновации и актуальные проблемы техники и технологий» (Саратов, СГТУ, 2009), Международной научно-практической конференции «Разработка и внедрение ресурсе- и энергосберегающих технологий и устройств» (Пенза, 2010) и Международной конференции по бестраншейным технологиям NO-DIG (Москва, 2010).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 статей в сборниках трудов научно-технических и научно-практических конференций, из них 4 статьи опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, получен 1 патент на изобретение, реализующий образование скважин установкой со встроенным вибратором круговых колебаний.

Структура н объём работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка использованной литературы из 102 наименований, приложения. Общий объём диссертации составляет 125 страниц, в том числе 123 страницы основного текста, 45 рисунков, 14 таблиц, 2 стр. приложений.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность работы, сформулирована цель, приведена общая характеристика работы с формулировкой ее научной новизны и практической ценности.

В первом главе проведен анализ исследований по внедрению в грунт деформа-торов, краткий обзор способов и устройств для проходки скважин без экскавации грунта, анализ физико-механических свойств грунтов при проходке горизонтальных скважин, которые показали, что наиболее эффективными способами проходки скважин для диаметров до 300 мм являются способы, основанные на образовании скважин посредством уплотнения грунтового массива, причём динамическое воздействие на рабочий инструмент значительно повышает эффективность проходки.

Вопросам исследований взаимодействия рабочего инструмента с грунтом посвящены работы A.C. Вазетдинова, Н.В. Васильева, В.К. Тимошенко, И.С. Полтавцева, Н.Е. Ромакина и Н.Ф. Перкова, Н.Я. Кершенбаума и В.И. Минаева, O.A. Савинова и А.Я. Лускина, Д.Д. Баркана, А.Н. Зеленина, К.К. Тупицына, Д.Н. Ешуткина, Н.Я. Хархуты, В.К. Свирщевского, А.Н. Ряшенцева, И.И. Блехмана, Х.Б. Ткача. Анализ работ в области исследований взаимодействия различного рабочего инструмента с грунтом показал, что основной результат выражен в виде эмпирических или полуэмпирических зависимостей, которые не позволяют учесть упруго-пластично-вязкие свойства грунтов из-за сложности расчётных моделей. Кроме того.

динамическое воздействие на грунт весьма значительно изменяет его физико-механические свойства, а прочность грунта существенно зависит от скорости изменения напряжённого состояния.

Существующие сведения по способу вибрационного прокола с колебаниями рабочего инструмента в направлении перпендикулярном оси проходки позволяют характеризовать его значительно меньшей энергоёмкостью процесса, в основном за счёт существенного увеличения скорости проходки.

Технологическая схема образования горизонтальных скважин способом вибрационного прокола реализуется следующим образом (рис. 1): методом статического прокола выполняется проходка лидерной скважины. На вышедшую в

приёмный котлован штангу посредством каната закрепляется конусный наконечник со встроенным вибратором круговых колебаний.

Обратным ходом осуществляется протяжка вибрационного наконечника и формирование скважины с прочными устойчивыми стенками. Также возможна протяжка вибрационного наконечника с одновременным монтажом пластиковой трубы в скважине и замена штанг в лидерной скважине канатом, при этом протаскивание наконечника может осуществляться тяговой лебедкой, что делает процесс образования скважины непрерывным.

На основе проведенного анализа существующих способов и работ в области проходки горизонтальных скважин способом прокола были сформулированы задачи исследования, которые необходимо решить для достижения поставленной цели.

Во второй главе представлена разработанная математическая модель для определения лобового сопротивления внедрению вибрационного рабочего наконечника, позволяющая учитывать конструктивные и режимные параметры наконечника, изменение физико-механических свойств грунта при вибрационном воздействии.

На основе системного анализа определены параметры входа, определяющие процесс образования горизонтальных скважин, внутренняя структура исследуемого оборудования и параметры выхода системы в виде критериев эффективности рабочего процесса (энергоемкость, металлоемкость) и набора наиболее значимых конструктивных и режимных параметров установки.

При формулировке физической картины процесса образования горизонтальной скважины вибрационным рабочим наконечником было определено, что вибрационное воздействие на грунт происходит одновременно с поступательным движением по оси скважины со скоростью у„р. При этом задаваясь различными значениями скорости осевой подачи уп|,, можно получить различные усилия вибрационного прокола /7Л""<5. Эффективность вибрационного воздействия на грунт, характеризуемая снижением трения и сцепления между частицами грунта, определяется величиной ускорения ко-

РисЛ.Технологическая схема процесса вибропрокола

лебаний, развиваемых вибратором. Таким образом, значение скорости осевой подачи i'Ilp при формировании горизонтальных скважин вибрационным рабочим наконечником будет определять необходимое усилие F, которое в свою очередь зависит от двух факторов: вязких свойств грунта и эффективности вибрационного воздействия на грунт. Вязкие свойства грунтов и скорость изменения напряжённого состояния следует учитывать при определении напряжений, действующих в грунте. Кроме того коэффициент внутреннего трения в грунте и сопротивление сдвигу грунтов определяют величину структурной прочности грунтов. На основании этого за критерий оценивающий влияние скорости осевой подачи (и как следствие влияние вязких свойств грунта и эффективности вибрационного воздействия на грунт) были приняты напряжения структурной прочности грунта (предел прочности).

При внедрении наконечника под действием напорной (или тяговой) силы, как при статическом проколе, так и вибрационном, грунт уплотняется в стенки скважины, имея такое свойство, как сжимаемость, обусловленная изменением пористости. Уменьшение пористости грунта в зоне внедрения конусного рабочего наконечника возможно только при изменении структуры грунта при повышенных напряжениях, которые различны при статическом и вибрационном проколе. Таким образом, для определения усилия вибрационного прокола можно использовать зависимость усилия внедрения рабочего наконечника при статическом проколе, с учётом изменения предела прочности грунта. Известные зависимости для определения усилия внедрению рабочего наконечника в грунт на преодоление лобового сопротивления, предложенные A.C. Вазетдиновым, Д.И. Шор, И.С. Полтавцевым, Н.Е. Ромакиным, весьма осреднение характеризуют физическую картину процесса уплотнения грунта в стенки скважины, при этом вязкие свойства грунта не учитываются. Для определения зависимости усилия внедрения рабочего наконечника с учётом указанных замечаний была выявлена качественная картина процесса уплотнения грунта в стенки скважины при статическом проколе.

При проколе происходит уплотнение грунта под нагрузкой значительно превышающей структурную прочность грунта. Напряжённое состояние грунта вокруг рабочего наконечника иллюстрируется рис. 2, с учётом принятых допущений:

1. Грунт изотропен и однороден.

2. Нормальные напряжения вдоль образующей конуса рабочего наконечника принимаются постоянными по результатам исследований В.К.Тимошенко.

При внедрении рабочего наконечника вокруг него образуются две напряжённых зоны:

• зона структурных деформаций, описываемая радиусом /?стрд , в которой возникают напряжения больше структурной прочности грунта (предела прочности);

• зона упругих деформаций, описываемая радиусом , для которой не достигнута величина предела прочности грунта.

При проколе скважины напряжения в грунте изменяются в широком интервале, поэтому сжимаемость грунта при внедрении рабочего наконечника необходимо характеризовать компрессионной кривой К.Терцаги построенной в виде зависимости коэффициента пористости е от давления р:

где е - коэффициент пористости грунта, соответствующий давлению р; ед - начальный коэффициент пористости, соответствующий начальному давлению р0;

Сс - коэффициент компрессии.

Рис.2. Схема напряженного состояния грунта вокруг рабочего наконечника: 1 - грунт с первоначальной пористостью; 2 - грунт с промежуточной пористостью;

3 - грунт с конечной пористостью

Учитывая, что изменение коэффициента пористости до структурной прочности грунта незначительно, можно принять, что первоначальному коэффициенту пористости соответствует величина структурной прочности грунта, то есть ра = />„,,. При этом давления р и р0 сопоставимы по физическому смыслу с радиальными напряжениями, возникающими в грунте при внедрении рабочего наконечника. Таким образом, первоначальный коэффициент пористости е0 грунта соответствует пределу прочности грунта при уплотнении ар, а конечному значению коэффициента пористости е соответствует значение радиальных напряжений в грунте сгг в последней стадии перехода грунта к пористости п.

Приняв, что пористость в зоне 3 массива грунта, характеризуется объёмом пустот равным объёму вытесненных из скважины твёрдых частиц, значение коэффициента пористости после внедрения рабочего наконечника определяется:

п0к +по-1 к2-п0к2-п0

(2)

где к =

Учрл

Г

■ коэффициент, определяющий размеры напряженной зоны грунта, в ко-

торой происходят структурные деформации.

После проведения математических преобразований с учетом допущения о замене давлений радиальными напряжениями в грунте, усилие внедрения рабочего наконечника при статическом проколе выражается зависимостью:

1-2„п

Р^^а^-'Л^-^-пХ Ф*+<Р) (3)

' вша

где г - радиус внедряемого наконечника, м; и - первоначальная пористость грунта. (р - угол трения наконечника о грунт, характеризуемый

соотношением = у - коэффициент трения грунта о наконечник;

Полученная зависимость (3) позволяет определить усилие внедрения рабочего наконечника в зависимости от пористости грунта с учётом размера зоны структурных деформаций в массиве грунта.

Анализ физической картины статического прокола показывает, что уплотнение грунта при образовании скважины проходит без релаксации, поэтому для определения напряжений в грунте была использована упруго-вязко-пластическая модель Бин-гама, механическая форма которой в процессе прокола представлена на рис.3.

Заменив касательные напряжения , ' , х

сдвига т в математической записи модели Бингама на нормальные напряжения <т, уравнение напряжений в массиве грунта при проколе запишется:

а-а"т +77/, (4)

где а"" - статическое разрушающее напряжение, Па; г) - коэффициент вязкости

Па с; у - градиент скорости деформирования, 1/с.

Рнс.З. Реологическая модель процесса прокола грунта

Для процесса статического прокола градиент скорости деформирования у определяется изменением скорости течения частиц с расстоянием от оси проходки. Структурные деформации (течения) частиц грунта происходят в пределах радиуса К.,,,,. При этом скорость течения частиц в пределах радиуса наконечника г будет определяться скоростью проходки 1'„р. На основе анализа траекторий и характера отно-

сительного перемещения частиц градиент скорости деформирования у определяется:

V,,

(5)

В итоге зависимость для определения напряжения (предела прочности), которое необходимо создать для структурных деформаций (течения) грунта при проколе скважины с учётом скорости деформирования запишется:

'+/7

(6)

где а"" - предел прочности грунта в статике (при малых скоростях деформирования), Па.

С целью определения усилия вибрационного прокола в представленной зависимости (6) требуется учесть влияние вибрации на физико-механические свойства грунтов. Прежде всего, вибрация оказывает значительное влияние на внутреннее трение в грунтах. При определённых частотах колебаний грунты приобретают свойства вязкой жидкости, которое принято называть вибровязкостью, и характеризуется коэффициентом вибровязкости 7]j. Технология производства работ по вибропроколу предусматривает предварительное образование лидерной скважины, поэтому при последующем расширении усилие будет большим, чем при проходке скважины номинального диаметра. В соответствии с указанными замечаниями усилие вибрационного прокола запишется в виде:

Г"6 = К тг[аш° + л 'gfc+l') (7)

" l ' 1 R^ps, J sinor '

где K:l - коэффициент увеличения сопротивления грунта расширению; а"""- предел прочности грунта при вибрационном воздействии.

Суммарная мощность установки для вибрационного прокола N)CT будет определяться двумя составляющими: мощностью на преодоление лобового сопротивления внедрения вибрационного наконечника \'<1С и мощностью на привод вибратора наконечника N,„. Мощность ^определяется по зависимости:

(8)

где rjm - КПД привода механизма осевой подачи.

Мощность на привод вибратора наконечника N,

i *«._. а2

3

2А,„

,+*.</'. jg--!_

24'lgaj

-7 4 ' ""-^---—(9)

»7.

где Д,акс- максимальная амплитуда колебаний конуса вибрационного наконечника, м;

6 - коэффициент поглощения энергии колебаний, 1/м. др - величина критического ускорения колебаний в грунте на расстоянии Лстря от оси проходки, м/с2; тп„ - присоединенная масса наконечника, кг; /?|р - плотность грунта, кг/м .

Зависимость (9) определяет мощность на привод вибратора наконечника с учётом влияния физико-механических свойств грунта через его объёмную массу и коэффициент поглощения, а также учитывает амплитудно-частотные параметры работы наконечника.

Представленные зависимости (8) и (9) позволяют определить мощность установки для вибропрокола при проходке горизонтальных скважин и оценить энергоёмкость процесса проходки способом вибрационного прокола с колебаниями перпендикулярно оси образуемой скважины.

Для оценки правильности допущений и принятой качественной картины уплотнения грунта при проколе скважины был проведён численный анализ зависимости (3) с целью сравнения с экспериментальными данными прокола на глине (влажность -20 %, По =0,41), песке (влажность - 10 %, „0 =0,375) и супеси (влажность - 12 %, /10 =0,4)- Отсутствие экспериментальных значений усилия вибрационного прокола и мощности вибратора наконечника не позволило на данном этапе исследований произвести сравнение полученных зависимостей (7) и (9). Сходимость расчётов усилия внедрения рабочего наконечника в грунт с представленными в литературе опытными данными составила не менее 86%, что подтверждает правильность выбора характера изменения напряжений в грунте.

В третьей главе приведены план и методика проведения экспериментальных исследований, определены параметры изменяемые и контролируемые в ходе эксперимента, представлена принципиальная схема экспериментальной установки (рис.4) и результаты экспериментальных исследований.

Экспериментальный стенд имеет рабочий 1 и приёмный 2 котлованы. В рабочем котловане посредством анкеров закрепляется напорная станция 3, которую питает насосная станция 4, расположенная на дневной поверхности. В предварительно образованную лидерную скважину 6 диаметром 70 мм при демонтаже штанг помещается канат 5. В приёмном котловане 2 к канату 5 посредством коушей и зажимов прикрепляется вибрационный наконечник 8, привод которого осуществляется от трехфазной электрической сети и частотного преобразователя 9. Измерение усилия протаскивания фиксировалось с помощью динамометра 7.

Рис. 4. Принципиальная схема экспериментального стенда

Эксперименты по исследованию процесса вибропрокола при проходке горизонтальных скважин проводились в полевых условиях на полномасштабной установке, состоящей из напорной и насосной станций, комплекта штанг, вибрационного наконечника и комплекта вспомогательного оборудования. Разработанная и изготовленная экспериментальная установка может быть использована при прокладке коммуникаций способами вибрационного или статического прокола в промышленных объёмах. Эксперименты проводились на двух типах грунта: глина (влажность - 25 %, р,т = 1950кг/м3) и песок (влажность - 12 %, р,р = 1850 кг/м3). Отдельные этапы экспериментов представлены на рис.5,6. Исследования проводились в два этапа.

Рис.5. Общий вид напорной и насосной станций

Рис. 6. Вибрационный наконечник на входе и выходе в рабочем котловане

На первом этапе изучалось влияние изменяющихся режимных параметров вибрационного наконечника и напорной станции на усилие протаскивания при расширении скважины. На втором этапе проводилось сопоставление и анализ результатов исследований. К числу параметров изменяемых при экспериментах относились: скорость проходки при протяжке наконечника X! и частота вращения дебаланса вибратора Хг. К числу контролируемых параметров процесса проходки горизонтальной скважины относятся: усилие протаскивания вибрационного наконечника при расширении скважины - Г""5, потребляемая мощность вибратора наконечника Л/ш.

Исследования зависимостей функций отклика базировалось на реализации многофакторного ортогонального плана для двух переменных на трёх уровнях.

В результате были получены регрессионные зависимости:

для глины Рлшб = 50810 ■+ 2283 ■ Х,+ 3744 -Х2- 5065 Х52. (10)

дляпеска Р™5 = 43917 + 5205-X,-3196-Х2 -2357 ■ Х22. (11)

для глины Ыт = 0.657 + 0.058 ■ X, + 0.121 ■ Х2 - 0.014• X2 + 0.011 • Х2. (12)

для песка /V,,, = 0.609 + 0.058 ■ X, + 0.131 • X2 - 0.029 • X ,2 + 0.011 ■ X\ . (13)

Проверка полученных моделей на адекватность проводилась по критерию Фишера, в результате чего было определено, что уравнения (10), (11), (12) и (13) описывают протекание рассматриваемых процессов с вероятностью не менее 95% и являются адекватными.

В результате графического анализа представленных регрессионных моделей было установлено, что рациональные значения частоты вращения дебаланса вибратора составляют для глины 1800-2000 об/мин, для песка 2500-3000 об/мин. С увеличением скорости осевой подачи усилие вибрационного прокола возрастает, что подтверждает наличие вязких свойств грунта.

В соответствии с целью работы была произведена оценка энергоёмкости с назначением рациональных режимов установки для проходки скважин, результаты представлены на рис. 7. Анализ приведенных данных по энергоёмкости позволяет обозначить рациональную область скорости проходки при вибропроколе как 75-85 м/ч.

О ЦОСБ 0,01 QQ15 QCI2 Q025 QC8 QCB5 ОлрхпьооеваЧпав'В! Vnft и/с

Рис. 7. Энергоёмкость процесса образования горизонтальных скважин способом вибрационного прокола

Анализ численных значений энергоёмкости показывает, что эффективность работы вибрационного наконечника на песках значительно выше, чем на глинах. Так при статическом проколе энергоёмкость образования скважины в песке в 3 раза выше, чем в глине при равных скоростях осевой подачи, а при вибрационном проколе это отношение составляет от 1,5 до 2,5 раз. Это подтверждается и другими исследованиями, и объясняется наличием водно-коллоидных связей в глине, которые при воздействии вибрации труднее поддаются разрушению.

Сравнение результатов теоретических и экспериментальных исследований проводилось по усилию протяжки и мощности вибратора наконечника, для которых были определены расчётные значения для глины и песка при диаметре вибрационного наконечника 180 мм. Сходимость результатов составила 82...96%.

В четвертой главе разработана методика инженерного расчета рациональных конструктивных и режимных параметров наконечника установки, осуществляющей проходку скважин способом вибрационного прокола с колебаниями рабочего наконечника перпендикулярно оси проходки.

Исходными параметрами для расчета являются: диаметр скважины длина проходки ¿¡ф, время, отведенное на выполнение работ по проходке скважины Тщ, физико-механические свойства разрабатываемого грунта.

В методике инженерного расчета на основании известных и полученных в диссертации результатов в качестве искомых параметров определяются: требуемая производительность установки по скорости проходки, конструктивные параметры рабочего наконечника, (оптимальный угол заострения вибрационного наконечника а и геометрические размеры вибрационного наконечника), оптимальная угловая частота вращения дебаланса вибратора, геометрические размеры дебаланса вибратора, размеры рабочего и приемного приямков, усилие, создаваемое напорной станцией для образования лидерной скважины, усилие, создаваемое напорной станцией для протаскивания вибрационного наконечника, мощность, необходимая для образования скважины вибрационным наконечником, подбор насосной станции по скорости проходки.

В рамках оценки экономической эффективности применения исследуемого способа проходки горизонтальных скважин были определены прямые затраты на машино-час установки вибрационного горизонтального прокола (ВГП), в результате чего было установлено, что стоимость машино-часа установки ВГП в среднем в 4.8 раза меньше по сравнению с аналогичной по эксплуатационным показателям установкой направленного бурения «Сгипс1ос1гШ 10Х».

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В диссертации решена важная научно-практическая задача по исследованию процесса взаимодействия вибрационного наконечника с грунтом, обеспечивающая снижение энергоёмкости процесса взаимодействия наконечника с грунтом при образовании скважин, результаты которой представлены в следующих выводах.

1. Выявлена физическая картина процесса внедрения вибрационного рабочего наконечника в грунт при образовании горизонтальных скважин, с учётом упруго-пластично-вязких свойств грунта, изменения пористости в зоне структурных деформаций по уравнению компрессионной кривой. Установлено, что напряжения, возникающие в грунте при внедрении наконечника, определяются вязкими свойствами грунта и скоростью изменения напряжённого состояния. За критерий, оценивающий влияние скорости осевой подачи, принят предел прочности грунта (напряжения, характеризующие структурную прочность грунта).

2. Проведенные теоретические исследования показали, что величина усилия внедрения вибрационного наконечника определяется скоростью проходки, ускорением колебаний, конструктивными параметрами рабочего инструмента, эксплуатационными показателями процесса образования скважины и физико-механическим свойствами грунта.

3. Проведенные экспериментальные исследования подтвердили эффективность способа проходки скважин вибрационным наконечником с колебаниями перпендикулярно оси образуемой скважины. Экспериментально установлено, что усилие вибрационного прокола зависит от скорости проходки, что подтверждает наличие вязких свойств грунта. Экспериментально определены рациональные значения частоты вращения дебаланса вибратора, которые для глины составляют 1800-2000 об/мин, для песка 2500-3000 об/мин.

4. Произведенная оценка энергоёмкости процесса проходки горизонтальных скважин на основе экспериментальных исследований позволяет определить рациональное значение скорости проходки 75-85 м/ч. Эффективность работы вибрационного наконечника на песках значительно выше, чем на глинах. Так при статическом проколе энергоемкость образования скважины в песке в 3 раза выше, чем в глине, а при вибрационном проколе это отношение составляет от 1,5 до 2,5 раз.

5. Разработанная методика расчета рациональных конструктивных и режимных параметров установки обеспечивает образование горизонтальных скважин с минимальной энергоёмкостью: на глинах - 17 МДж/м3, на песках - 30 МДж/м3.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

Научные издания из перечня ВАК РФ

1. Михельсон И.С. Определение мощности устройства для вибропрокола горизонтальной скважины в грунте / И.С. Михельсон, В.М. Земсков, Н.В. Краснолудский // Вестник СГТУ. - Саратов, 2009,- № 1. - Вып. 1. - С.47-52.

2. Михельсон И.С. Определение параметров вибрационного инструмента для проходки горизонтальных скважин / И.С. Михельсон, В.М. Земсков, Н.В. Краснолудский II Строительные и дорожные машины - 2010. - №9. - С.31-33.

3. Михельсон И.С. Определение напряжений в грунте при внедрении рабочего инструмента бестраншейной прокалывающей машины / И.С. Михельсон // Вестник СГТУ. -Саратов, 2011.-№ 1. (52). Вып. 1.-С. 80-84.-0,25 п.л.

4. Михельсон И.С. Выбор модели грунта для исследования процесса вибропрокола при бестраншейной прокладке коммуникаций / В.М. Земсков, И.С. Михельсон // Вестник СГТУ.-Саратов, 2011.-№ 1.(52). Вып. 1.-С. 188-194.-0,5 п.л.

Работа, опубликованная в международном сборнике:

5. Михельсон И.С. Повышение эффективности проходки горизонтальных скважин способом вибрационного прокола 1 И.С. Михельсон, В.М. Земсков, Н.В. Краснолудский [Электронный ресурс] II Международная конференция и выставка по бестраншейным технологиям NO-DIG Москва (1-3 июня 2010): сборник докладов конференции. - М., 2010. - 1 злектрон.опт.диск. (CD-ROM)/

Работы, опубликованные в региональных сборниках:

6. Михельсон И.С. Критерий и целевая функция оптимального выбора вибропривода установки горизонтального бурения I И.С. Михельсон, В.М. Земсков // Математическое моделирование, оптимизация технических, экономических и социальных систем: межвуз. сб. науч. тр. - Саратов, 2007. - С. 51-54.

7. Михельсон И.С. Критерии оптимизации при выборе оборудования для бестраншейной прокладки коммуникаций / И.С. Михельсон, В.М. Земсков // САПР и автоматизация производства: сборник научных трудов 1 региональной научно-технической конференции. - Саратов, 2009. - С.150-155.

8. Михельсон И.С. Разработка установки для вибропрокола горизонтальных скважин при бестраншейной прокладке трубопроводов / И.С. Михельсон, В.М. Земсков,

Н.В. Краснолудский // Инновации и актуальные проблемы техники и технологий: сборник материалов всероссийской научно-практической конференции молодых учёных. - Саратов, 2009. - С. 164-167.

9. Михельсон И.С. Экологические аспекты применения вибропрокола горизонтальных скважин при бестраншейной прокладке коммуникаций / И.С. Михельсон, В.М. Земсков // Разработка и внедрение ресурсо- и энергосберегающих технологий и устройств: сборник статей. - Пенза, 2010. - С. 38-41.

10. Михельсон И.С. Эффективные конструкции бестраншейных машин для прокладки коммуникаций способом вибропрокола / И.С. Михельсон, В.М. Земсков, Н.В. Краснолудский // Молодёжь, наука, инновации: сборник статей. - Пенза, 2010. -2011.-С. 274-279.

11. Михельсон И.С. Предпосылки для создания новых конструкций установок для бестраншейной прокладки трубопроводов методом вибропрокола / И.С. Михельсон, В.М. Земсков, Н.В. Краснолудский // Мир транспорта и технологических машин. -Орел, 2010. Вып. 4 (31). - С.66-75.

1. Пат. № 2342495 Российская Федерация, МПК E02F 5/18. Установка горизонтального бурения / A.A. Карошкин, В.М. Земсков, И.С. Михельсон. - №2007116901/03; за-явл. 04.05.07; опубл. 27.12.08, Бюл. № 36.

Патент

Подписано в печать 08.04.11 Бум. офсет. Тираж 100 экз.

Усл. печ. л. 0,93(1,0) Заказ 58

Формат 60x84 1/16 Уч.-изд. л. 0,9 Бесплатно

Саратовский государственный технический университет

410054, Саратов, Политехническая ул., 77 Отпечатано в Издательстве СГТУ. 410054, Саратов, Политехническая ул., 77 Тел.: 24-95-70; 99-87-39, e-mail: izdat@sstu.ru

Введение *

ГЛАВА 1. СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И ПОСТАНОВКА 9 ЗАДАЧ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1. Обзор исследований по внедрению в грунт деформаторов

1.2. Краткий обзор способов и устройств для проходки скважин без 14 экскавации фунта

1.3. Анализ физико-механических свойств грунтов при проходке 24 горизонтальных скважин

1.4. Выводы

1.5. Цель и задачи исследования

ГЛАВА 2. ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЭНЕРГОЁМКОСТИ 3 5 ПРОЦЕССА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ НАКОНЕЧНИКА С ГРУНТОМ ПРИ ПРОХОДКЕ ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН СПОСОБОМ ВИБРОПРОКОЛА

2.1. Структурная схема рабочего процесса проходки горизонтальных 35 скважин установкой вибропрокола

2.2. Физическая картина процесса проходки горизонтальной скважины 40 вибрационным рабочим наконечником с учётом упруго-пластично-вязких свойств грунта

2.3. Математическая модель для определения лобового сопротивления 43 внедрению вибрационного рабочего наконечника в зависимости от скорости проходки

2.3.1 .Определение усилия статического прокола

2.3.2.Определение напряжений в грунте

2.3.3 .Определение усилия вибрационного прокола

2.4. Определение мощности вибрационного прокола при проходке 57 скважины

2.5. Численный анализ -зависимости для определения усилия 63 внедрения рабочего наконечника

2.5. Выводы

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

ЭНЕРГОЁМКОСТИ ПРОЦЕССА ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ

НАКОНЕЧНИКА С ГРУНТОМ

3.1. Программа экспериментальных исследований, параметры 69 изменяемые и контролируемые в ходе проведения экспериментов

3.2. Описание экспериментальной установки и методика проведения 71 экспериментов

3.2.1. Описание экспериментальной установки

3.2.2. Планирование эксперимента

3.2.3. Результаты экспериментальных исследований

3.2.4. Сравнение результатов теоретических и экспериментальных 90 исследований

3.3. Выводы

ГЛАВА 4. МЕТОДИКА ИНЖЕНЕРНОГО РАСЧЕТА

РАЦИОНАЛЬНЫХ КОНСТРУКТИВНЫХ И РЕЖИМНЫХ ПАРАМЕТРОВ НАКОНЕЧНИКА УСТАНОВКИ ДЛЯ ВИБРОПРОКОЛА ГОРИЗОНТАЛЬНЫХ СКВАЖИН

4.1 .Методика инженерного расчёта параметров наконечника установки 94 для вибропрокола

4.2. Оценка экономической эффективности применения установки для 103 вибропрокола

4.2.1 .Техническая информация и исходные данные для расчёта

4.2.2. Расчёт технико-экономических показателей установки ВГП для 105 проходки горизонтальных скважин

4.3. Определение безопасного расстояния до действующих 109 сооружений при применении установки для вибропрокола

Актуальность работы.

Рост российских городов приводит к развитию подземных коммуникаций различного назначения, увеличению интенсивности их эксплуатации. При этом современное состояние подземных трубопроводов российских городов характеризуется значительным износом в 70-80% и постоянной угрозой возникновения различных чрезвычайных ситуаций. Ремонт или прокладка инженерных коммуникаций в условиях небольших глубин и наличия на поверхности различных препятствий обуславливают необходимость создания технических средств, обеспечивающих образование горизонтальных выработок с минимальными затратами, сохранением природного ландшафта и исключением техногенного воздействия на окружающую среду. Анализ типоразмера инженерных коммуникаций РФ-показывает, что 70% подземных трубопроводов имеют диаметр до 300 мм.

В значительной степени этим условиям и такому типоразмеру коммуникаций отвечают бестраншейные машины, реализующие технологию прокладки коммуникаций методом статического прокола. Способ статического прокола наиболее простой с конструктивной точки зрения и дешевый с экономической, кроме того при проколе обеспечивается сохранение устойчивости и целостности грунтового массива и стенок скважины. Несмотря на свою конструктивную и технологическую простоту, он имеет ряд существенных недостатков: большие напорные усилия, низкую точность проходки. Одним из путей повышения эффективности процесса бестраншейной прокладки трубопроводов способом прокола является применение вибрации или удара. Существующие устройства для прокола с использованием динамического интенсификатора можно объединить в три группы.

Первая группа — это устройства, образующие скважины путем вдавливания грунта в стенки скважины рабочим наконечником, на который кроме статической нагрузки действует вибрационная, создающая осевые колебания наконечника с трубой или только наконечника. Вторая группа устройств осуществляет вдавливание грунта в стенки образуемой скважины рабочим наконечником посредством удара. Третья группа устройств характеризуется направлением распространения энергии колебаний перпендикулярно оси образуемой скважины.

Важным технико-экономическим показателем способов бестраншейной прокладки коммуникаций является энергоёмкость процесса проходки горизонтальных скважин, который используется для оценки экономии энергетических затрат [1]. Для вибрационных и виброударных машин, осуществляющих прокол с динамическим воздействием в осевой плоскости, в работе [2] представлены значения энергоёмкости проходки, которая имеет о значения для виброударной прокалывающей машины ЭВУ 21,3 МДж/м , для вибрационных машин УВП-1 и УВП-2 энергоёмкость проходки составляет от

3 3

215,4 МДж/м до 186,7 МДж/м . Следует отметить, что указанные значения энергоёмкости проходки значительно превышают требуемую энергию для формирования скважины. Так в работе [3] показано, что существующее оборудование имеет оценочный показатель «КПД формирования скважины» не более 7%.

Большие значения энергоёмкости проходки скважин указанными способами и невысокие значения КПД формирования скважины делают актуальным исследование процесса взаимодействия вибрационного рабочего наконечника с грунтом при колебаниях перпендикулярно оси проходки. Кроме того имеющиеся в литературе [4], [5] сведения о вибрационном проколе с колебаниями перпендикулярно оси образуемой скважины позволяют оценить энергоёмкость проходки как 3,8-4,5 МДж/м3.

Диссертационная работа соответствует научному направлению кафедры «Подъёмно-транспортные, строительные и дорожные машины» БИТТУ (филиал) ГОУ ВПО «СГТУ» - 13.В.02 «Разработка научных основ оптимального проектирования подъёмно-транспортных, строительных, дорожных и коммунальных машин», (per. №01201001326, ФГНУ ЦИТиСОИВ») и выполнена в рамках аспирантского плана научно-исследовательской работы.

Целью работы повышение эффективности процесса образования горизонтальных скважин способом прокола путём разработки методики расчёта параметров вибрационного наконечника, обеспечивающей снижение энергоёмкости процесса взаимодействия наконечника с грунтом при образовании скважин.

Идея работы заключается в интенсификации процесса уплотнения грунта наконечником установки для образования горизонтальных скважин за счёт разделения подведённой энергии на осевую подачу и в зону структурных деформаций в массиве грунта при рациональных соотношениях значений усилия прокола и скорости осевой подачи по критерию минимальной энергоёмкости.

Задачи исследования.

1. Выявить физическую картину процесса внедрения вибрационного рабочего наконечника в грунт при проколе горизонтальных скважин.

2. Разработать математическую модель для определения лобового сопротивления внедрению вибрационного наконечника в зависимости от скорости осевой подачи.

3. Провести экспериментальные исследования процесса образования горизонтальных скважин вибрационным наконечником и определить рациональные режимные параметры процесса образования скважин.

4. Провести оценку энергоёмкости образования скважин вибрационным наконечником на основе установленной зависимости лобового сопротивления внедрению вибрационного наконечника от скорости осевой подачи с разработкой рекомендаций по выбору режимов работы установки.

5. Разработать методику инженерного расчёта рациональных конструктивных и режимных параметров вибрационного наконечника установки для образования горизонтальных скважин способом прокола с оценкой экономической эффективности.

Методы исследования. В работе применен комплексный подход, включающий: научный анализ и обобщение опыта в области проходки горизонтальных скважин способом прокола, математическое моделирование процесса проходки горизонтальных скважин с проведением численного анализа, экспериментальные исследования.

Научная новизна.

1. Математическая модель взаимодействия вибрационного наконечника с грунтом, базирующаяся на реологической модели с упруго-пластично-вязкими свойствами грунта, позволяющая учитывать взаимосвязь скорости осевой подачи, амплитудно-частотных параметров колебаний и физико-механических свойств грунта.

2. Закономерность изменения усилия вибрационного прокола от скорости осевой подачи, физико-механических свойств грунта, учитывающая -изменение пористости грунта в зоне структурных деформаций на основе уравнения компрессионной кривой.

3. Методика расчета рациональных конструктивных и режимных параметров вибрационного наконечника установки для прокола в зависимости от эксплуатационных показателей процесса образования скважины, физико-механических свойств разрабатываемого грунта, учитывая их изменение при вибрационном воздействии, позволяющая определять энергоёмкость процесса образования горизонтальных скважин.

Достоверность полученных результатов достигнута путём:

- выбора апробированных методов математического анализа и научных исследований;

- выбора соответствующих доказательств, базирующихся на законах механики грунтов и теории уплотнения грунтов;

- сопоставление результатов аналитического исследования с данными экспериментов и математического моделирования.

Практическое значение работы заключается в разработанной методике расчёта рациональных конструктивных и режимных параметров установки для вибропрокола, обеспечивающих образование горизонтальных скважин с минимальной энергоёмкостью.

Реализация результатов работы.

В конструкторском бюро специальной техники ОАО «ТяжМаш», г.Сызрань внедрена методика расчета рациональных конструктивных и режимных параметров установки для вибропрокола, которая также используется в учебном процессе в рамках специальной дисциплины «Строительные и дорожные машины», в курсовом и дипломном проектировании при подготовке специалистов по специальности «Подъёмно-транспортные машины, строительные, дорожные машины и оборудование» используются результаты диссертационной работы.

Апробация работы. Диссертационная работа заслушивалась на заседании кафедры «Подъёмно-транспортные, строительные и дорожные машины» Балаковского института техники, технологии и управления СГТУ в 2010 году. Основные результаты исследований докладывались на Всероссийской научно-практической конференции молодых учёных «Инновации и актуальные проблемы техники и технологий» (Саратов, СГТУ,

2009), международной научно-практической конференции «Разработка и внедрение ресурсо- и энергосберегающих технологий и устройств» (Пенза,

2010) и Международной конференции по бестраншейным технологиям N0-БЮ Москва (Москва, 2010).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 11 статей в сборниках трудов научно-технических и научно-практических конференций, из них 4 статьи опубликованы в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, получен 1 патент на изобретение [6] реализующий образование скважин установкой горизонтального бурения со встроенным вибратором круговых колебаний.

Структура и объём диссертации. Диссертация состоит из введения, 4 глав, заключения, списка использованной литературы из 102 наименований, приложения. Общий объём диссертации составляет 125 страниц, в том числе 123 страниц основного текста, 45 рисунков, 14 таблиц, 2 стр. приложений.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

В диссертации решена важная научно-практическая задача по исследованию процесса взаимодействия вибрационного наконечника с грунтом, обеспечивающая снижение энергоёмкости процесса взаимодействия наконечника с грунтом при образовании скважин, результаты которой представлены в следующих выводах.

1. Выявлена физическая картина процесса внедрения вибрационного рабочего наконечника в грунт при образовании горизонтальных скважин, с учётом упруго-пластично-вязких свойств грунта, изменения пористости в зоне структурных деформаций по уравнению компрессионной кривой. Установлено, что напряжения, возникающие в грунте при внедрении наконечника, определяются вязкими свойствами грунта и скоростью изменения напряжённого состояния. За критерий, оценивающий влияние скорости осевой подачи, принят предел прочности грунта (напряжения, характеризующие структурную прочность грунта).

2. Проведенные теоретические исследования показали, что величина усилия внедрения вибрационного наконечника определяется скоростью проходки, ускорением колебаний, конструктивными параметрами рабочего инструмента, эксплуатационными показателями процесса образования скважины и физико-механическим свойствами грунта.

3. Проведенные экспериментальные исследования подтвердили эффективность способа проходки скважин вибрационным наконечником с колебаниями перпендикулярно оси образуемой скважины. Экспериментально установлено, что усилие вибрационного прокола зависит от скорости проходки, что подтверждает наличие вязких свойств грунта. Экспериментально определены рациональные значения частоты вращения дебаланса вибратора, которые для глины составляют 1800-2000 об/мин, для песка 2500-3000 об/мин.

4. Произведенная оценка энергоёмкости процесса проходки горизонтальных скважин на основе экспериментальных исследований позволяет определить рациональное значение скорости проходки 75-85 м/ч. Эффективность работы вибрационного наконечника на песках значительно выше, чем на глинах. Так при статическом проколе энергоемкость образования скважины в песке в 3 раза выше, чем в глине, а при вибрационном проколе это отношение составляет от 1,5 до 2,5 раз.

5. Разработанная методика расчета рациональных конструктивных и режимных параметров установки обеспечивает образование горизонтальных о скважин с минимальной энергоёмкостью: на глинах - 17 МДж/м , на песках -30 МДж/м3.

1. Баловнев В.И. оценка технико-экономической эффективности дорожно-строительных машин на этапе проектирования // В.И.Баловнев, А.Б.Ермилов. -М.: МАДИ, 1984. - 102 с.

2. Ешуткин Д.Н. Высокопроизводительные гидропневматические ударные машины для прокладки инженерных коммуникаций / Д.Н. Ешуткин, Ю.М. Смирнов, В.И. Цой, В.Л. Исаев. М.: Стройиздат, 1990. - 171 с.

3. Ряшенцев А.Н. Оборудование «RANER»: проходка и формирование скважин в грунтах / А.Н.Ряшенцев Электронный ресурс. М.: Материалы 26-й конференции и выставки международного общества по бестраншейным технологиям, 2008. — 1 электрон.опт.диск (CD-ROM).

4. Пестов Г.Н. Закрытая прокладка трубопроводов / Г.Н.Пестов.-Подольск: Стройиздат, 1964.-188 с.

5. Пат. 2342495 Р.Ф. Установка горизонтального бурения / Карошкин A.A., Земсков В.М., Михельсон И.С.; заявл.04.05.07; опубл. 27.12.08, Бюл.№36.

6. Вазетдинов A.C. Опыт определения усилий внедрения и местоположения в грунте головного снаряда при проколе / А.С.Вазетдинов // Водоснабжение и санитарная техника. 1958. - №1. - С.21-26.

7. Васильев Н.В. Закрытая прокладка трубопроводов / Н.В.Васильев. -М.: Недра, 1964.-214 с.

8. Тимошенко В.К. Определение формы наконечника, обеспечивающей минимальное усилие прокола / В.К.Тимошенко // Строительство трубопроводов. -1969. №3 - С. 18-20.

9. Полтавцев И.С. Комплексная механизация строительства линий связи / И.С.Полтавцев, И.Ф.Ляхович, В.Б.Орлов. Киев: Бущвельник, 1974. -136с.

10. Ромакин Н.Е. Лобовое сопротивление и оптимальный угол заострения при проколе / Н.Е.Ромакин, Н.Ф.Перков // Строительство трубопроводов. 1979. - №10. - С. 22-23.

11. Кершенбаум Н.Я. Виброметод в проходке горизонтальных скважин / Н.Я.Кершенбаум, В.И.Минаев. М.: Недра, 1968. - 152 с.

12. Кершенбаум Н.Я. Проходка горизонтальных и вертикальных скважин ударным способом / Н.Я.Кершенбаум, В.И.Минаев. М.: Недра, 1984.-245 с.

13. Савинов O.A. Вибрационный метод погружения свай и его применение в строительстве / О.А.Савинов, А.Я.Лускин. Л.: Госстройиздат, 1960.-251с.

14. Баркан Д.Д. Виброметод в строительстве / Д.Д.Баркан. — М.: Госстройиздат, 1959. 315с.

15. Зеленин А.Н. Основы разрушения грунтов механическими методами / А.Н.Зеленин. М.: Машиностроение, 1968. - 375с.

16. Тупицын К.К. О процессе взаимодействия пневмопробойников с грунтом / К.К.Тупицын // ФТПРПИ. -1980.- №4.

17. Ешуткин Д.Н. Статико-динамические рабочие органы машин. / Д.Н. Ешуткин, А.С.Сагинов, И.А.Янцен, А.Г. Лазуткин // Вестник АН Каз.ССР, 1981.

18. Хархута Н.Я. Машины для уплотнения грунтов / Н.Я. Хархута.- М.: Машиностроение, 1973.-176 с.

19. Свирщевский В.К. Проходка скважин в грунте способом раскатки / В.К.Свирщевский. Новосибирск: Наука, 1982. - 121 с.

20. Ряшенцев А.Н. Оборудование «RANER»: проходка и формирование скважин в грунтах / А.Н.Ряшенцев. М.: Материалы 26-й конференции ивыставки международного общества по бестраншейным технологиям, 2008. 1 электрон.опт.диск (CD-ROM).

21. Ряшенцев А.Н. Самоходный реверсивный движитель — проходчики скважин DR для перемещения в грунтах, буровая установка «RANER» / А.Н.Ряшенцев. М.: сборник докладов конференции по бестраншейным технологиям NO-DIG Москва, 2010. 1 электрон.опт.диск (CD-ROM).

22. Блехман И.И. Исследование процесса виброударной забивки свай и шпунтов / И.И.Блехман // Инж.сборник АН СССР. 1964 - №19. - С.56-61.

23. Ткач Х.Б. О проходке скважин в грунте пневмопробойниками / Х.Б.Ткач // ФТПРПИ. 1991. - №6. - С.18-19.

24. Чередников E.H. Исследование процесса проходки скважин пневмопробойниками: дис. . канд.техн.наук / Е.Н.Чередников. -Новосибирск, 1970. 187 с.

25. Бабаков В.А. Об одном варианте расчёта пневмопробойника в грунте / В.А.Бабаков. Новосибирск: Изд-во ИГД СО РАН, 1970. - 18 с.

26. Васильев С.Г. Закрытая прокладка коммуникаций / С.Г.Васильев. — Львов: Вища школа, 1974. 132с.

27. Исаков А.Л. Напряженно-деформированное состояние массива грунта при движении в нем пневмопробойника / А.Л.Исаков, А.К.Ткаизи // ФТПРПИ. 2000. - №2.

28. Петреев A.M. Проходка скважин пневмопробойниками и ударными устройствами с кольцевым инструментом / А.М.Петреев, Б.Н. Смоляницкий, Б.Б.Данилов // ФТПРПИ. 2000. - №6. - С.53-58.

29. Тарасов В.Н. Расчет параметров прочности грунта / В.Н.Тарасов, С.М.Кузнецов // Строительные и дорожные машины. -2001. №12. - С. 34-37.

30. Ешуткин Д.Н. Методы определения рациональных параметров ударных механизмов грунтопроходчиков. / Д.Н.Ешуткин, Г.Г.Пивень, Ю.М Смирнов,Ю.А.Николаев, Ю.В.Гремяченский // Стоительно-дорожные машины и механизмы, сборник статей, Караганда, 1972.

31. Ешуткин Д.Н. Определение рациональных параметров ударных механизмов гидропневматических грунтопроходчиков. / Д.Н.Ешуткин, А.Ф. Кичигин, Ю.М.Смирнов // Известия ВУЗов, Горный журнал, №10, 1973.

32. Бирюков A.JT. Деформации в грунтах при погружении свай / А.Л.Бирюков. М.: Стройиздат, 1967. - 38 с.

33. Рахматуллин Х.А. Вопросы динамики грунтов / Х.А.Рахматулин, А.Я.Сагомонян, Н.А.Алексеев. М.: Изд-во МГУ, 1964. - 346 с.

34. Бабков В.Ф. Сопротивление грунтов деформированию с различными скоростями / В.Ф.Бабков. Труды МАДИ, Вып.16, 1955.

35. Вялов С.С. Реологические основы механики грунтов / С.С.Вялов. -М.: Высшая школа, 1978.

36. Дорожные машины / Н.Я.Хархута, М.И.Капустин, В.П.Семенов, И.М.Эвентов. Л.: Машиностроение, 1968. - 416 с.

37. Теперь траншея не нужна: прокладка подземных коммуникаций методом прокола // Новости рынка спецтехники и промышленного оборудования Электронный ресурс. Вып. №121. — (http://www.mrmz.ru/article/ vl21/articlel .htm).

38. Лускин А .Я. Бестраншейная прокладка труб способом вибропрокола / А.Я.Лускин // Сб. трудов ВНИИГС. Л., 1961. - С.38-44.

39. Краснолудский Н.В. Обоснование параметров вибрационного наконечника для проходки горизонтальных скважин способом прокола: дис. . канд.техн.наук / Н.В.Краснолудский. Саратов, 2010. - 158 с.

40. Сергеев Е.М. Методическое пособие по инженерно-геологическому изучению горных пород / Е.М.Сергеев, С.Н.Максимов, Г.М.Березкина. М.: Изд.-во МГУ, 1968.

41. Гольдштейн М.Н. Механические свойства грунтов / М.Н. Гольдштейн. М.: Стройиздат, 1971,- 366 с.

42. Ананьев А.Н. Обоснование и выбор средств, повышающих эффективность работы шнекового бурового става при бурениигоризонтальных скважин: дис. . канд. техн. наук / А.Н.Ананьев. Кемерово, 1990. - 176с.

43. Терцаги К. Механика грунтов в инженерной практике / К.Терцаги, Р. Пек. М.: Госстройиздат, 1958.

44. Цытович H.A. Механика грунтов / H.A. Цытович.- М.: Высшая школа, 1979. 272с.

45. Савченко И.А. Влияние вибрации на внутреннее трение в песках / И.А.Савченко // Строительство трубопроводов. 1968. - №7.

46. Форссблад JI. Вибрационное уплотнение грунтов и оснований / Пер. с англ. И.В. Гагариной. М.: Транспорт, 1987. - 188с.

47. Савченко И.А. Влияние вибраций на внутреннее трение в песках. Динамика грунтов / И.А.Савченко. М.: Госстройиздат, 1958.

48. Преображенская H.A. О влиянии вибраций на сопротивление глинистых грунтов сдвигу. Динамика грунтов / Н.А.Преображенская, И.А.Савченко. М.: Госстройиздат, 1958.

49. Баловнев В.И. Моделирование процессов взаимодействия со средой рабочих органов дорожно-строительных машин / В.И.Баловнев. М.: Высшая школа, 1981. - 335с.

50. Дорожные машины / Хархута Н.Я. и др.. — JI.Машиностроение, 1968.-416 с.

51. Земсков В.М. Анализ исследований лобового- сопротивления при бестраншейной прокладке трубопроводов методом прокола / В.М.Земсков, A.B.Судаков // Известия ТулГУ. Сер.Подъёмно-транспортные машины и оборудование. Тула: ТулГУ, 2005. Вып.6. - С.35-38.

52. Терцаги К. Теория механики грунтов / К.Терцаги, пер. с англ.// под ред. проф.Н.А.Цытовича. -М.: Госстройиздат, 1961.

53. Тер-Мартиросян З.Г. Механика грунтов / З.Г.Тер-Мартиросян. М.: Издательство Ассоциации строительных вузов, 2005. - 488 с.

54. Васенин В.А. Расчётная оценка параметров колебаний грунта при вибропогружении шпунта и свай / В.А.Васенин Электронный ресурс. //

55. Группа компаний «Геореконструкция». 2002, №5. -(http://www.georec.spb.ru/journals/05/l 7/17.htm)

56. Ляхов Г.М. Основы динамики взрывных волн в грунтах и горных породах / Г.М.Ляхов. М.: Недра, 1974.

57. Котюков ДА., Поляков В.Ф. Исследование основных параметров рабочих органов установок для бестраншейной прокладки подземных коммуникаций методом прокола с протаскиванием расширителей / Д.А.Котюков, В.Ф.Поляков. — М.: ЦНТИГСА, 1969. С.12-18.

58. Бауман В.А. Вибрационные машины и процессы в строительстве / В.А.Бауман, И.И.Быховский. М.: Высшая школа, 1977. - 255с.

59. Слободская В.А. Краткий курс высшей математики / В.А.Слободская. М.: Высшая школа, 1969. - 544 с.

60. Ромакин Н.Е. Усилие внедрения и оптимальный угол заострения рабочего наконечника при статическом проколе грунта / Н.Е.Ромакин, Н.В.Малкова // Строительные и дорожные машины. 2006. - №10. - С. 35-37.

61. Компрессионные испытания грунта / ООО «Геотек» Электронный ресурс. // www.npp-geotek.mAeaming/report/pdf/CompressiveSoilTesting.pdf.

62. Федоров Д.И. Рабочие органы землеройных машин / Д.И.Федоров. -М.: Машиностроение, 1990. 368 с.

63. Свешников В.К., Усов А.А. Станочные гидроприводы / В.К.Свешников, А.А.Усов. — М.: Машиностроение, 1988 . — 512 с.

64. Комаров М.С. Основы научных исследований / М.С.Комаров. -Львов: Вища школа, 1982.- 128 с.

65. Завадский Ю.В. Планирование эксперимента в задачах автомобильного транспорта / Ю.В.Завадский.- М.: МАДИ, 1978.-156 с.67.3авадский Ю.В. Статистическая обработка эксперимента.-М.-.Высшая школа, 1976.- 272 с.

66. Скокан А.И., Грифф М.И., Коран Е.Д. Планирование экспериментальных исследований в дорожном и строительном машиностроении.-М.: ЦНИИТЭстроймаш, 1974.-75 с.

67. Кобзев А.П., Чугунов A.C. Основы методики научно-исследовательских работ. — Саратов: СПИ, 1985. — 80 с.

68. Михельсон И.С. Определение мощности устройства для вибропрокола горизонтальной скважины в грунте / И.С.Михельсон, В.М.Земсков, Н.В.Краснолудский // Вестник СГТУ. Саратов, 2009 - Вып.1, - С.47-52.

69. Михельсон И.С. Определение параметров вибрационного инструмента для проходки горизонтальных скважин / И.С.Михельсон, В.М.Земсков, Н.В.Краснолудский // Строительные и дорожные машины.-2010. №9,- С.31-33.

70. Михельсон И.С. Определение напряжений в грунте при внедрении рабочего инструмента бестраншейной прокалывающей машины / И.С.Михельсон // Вестник СГТУ. Саратов, 2011,- Вып. 1(50), 0,25 п.л.

71. Михельсон И.С. Выбор модели грунта для исследования процесса вибропрокола при бестраншейной прокладке коммуникаций / И.С.Михельсон, В.М.Земсков // Вестник СГТУ. Саратов, 2011.- Вып.1(50), 0,5 п.л.

72. Михельсон И.С. Критерий и целевая функция оптимального выбора вибропривода установки горизонтального бурения / И.С.Михельсон,

73. B.М.Земсков // «Математическое моделирование, оптимизация технических, экономических и социальных систем»: межвуз.сб.науч.тр. — Саратов, 2007.1. C. 51-54.

74. Михельсон И.С. Разработка установки для вибропрокола горизонтальных скважин при бестраншейной прокладке трубопроводов / И.С.Михельсон, В.М.Земсков // «Молодёжный инновационный форум»: сборник аннотаций проектов. Ульяновск, 2009. - С. 150.

75. Михельсон И.С. Эффективные конструкции бестраншейных машин для прокладки коммуникаций способом вибропрокола / И.С.Михельсон, В.М.Земсков, Н.В.Краснолудский // «Молодёжь, наука, инновации»: сборник статей. Пенза, 2010-2011. - С.274-279.

76. Ивахнюк В.А. Строительство и проектирование подземных и заглубленных сооружений / В.А.Ивахнюк. М.: АСВ, 1999. - 298с.

77. Гаркави Н.Г. Машины для земляных работ / Н.Г. Гаркави, В.И. Аринченков, В.В. Карпов, З.Е. Гарбунов, А.И. Балулов, В.М. Донский. М.: Высш. школа, 1982. - 335 е., ил.

78. Бородачев И.П. Справочник конструктора дорожных машин / И.П. Бородачев М.: Машиностроение, 1973.

79. Лозовой Д.А. Землеройно-транспортные машины / Д.А. Лозовой,

80. A.A. Покровский. М., Машиностроение, 1973.-255 с.

81. Анурьев В.И. Справочник конструктора-машиностроителя. В 3-х т. Т.2. — 5-е изд. перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1980. — 559 с.

82. Ицкович Г.М. Детали машин / Ицкович, Б.Б. А.Т. Батурин, Г.М. Панин и др. М.: Машиностроение, 1971. - 468 с.

83. Дунаев П.Ф. Конструирование узлов и деталей машин: Учеб. пособие для студ. техн. спец. вузов/ П.Ф. Дунаев, О.П. Леликов. — 8-е изд. перераб. и доп. М.: Издат. Центр "Академия", 2004. - 496 с.

84. Биргер И.А. и др. Расчет на прочность деталей машин: Справочник / И.А. Биргер, Г.Б. Косилевич. — 3-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение 1979-702 с.

85. Руководство по проходке горизонтальных скважин при бестраншейной прокладке инженерных коммуникаций / ЦПИИОМТП Госстроя СССР. -М.: Стройиздат, 1982.

86. Храменков C.B. Технологии восстановления подземных трубопроводов бестраншейными методами / C.B. Храменков, В.А.Орлов,

87. B.А. Харькин. M.: АСВ, 2004. - 240 с.

88. Юшкин В.В.Основы расчёта объёмного гидропривода / В.В.Юшкин. Минск: Вышэйшая школа, 1982.

89. Гидравлика, гидромашины и гидроприводы / Т.М.Башта и др.. -М.: Машиностроение, 1982.-423 с.

90. Пат. №2249083, РФ. Устройство для бестраншейной прокладки трубопроводов методом прокола / Ромакин Н.Е., Ромакин Д.Н.,• Краснолудский Н.В. Заявл. 05.12.2002; Опубл. 27.03.2005, Бюл.№9.

91. Пат. №2345266, РФ. Устройство для бестраншейной прокладки трубопроводов способом прокола / Ромакин Н.Е., Краснолудкий A.B., Краснолудкий Н.В. Заявл. 15.05.2007; Опубл. 27.01.2009, Бюл.№3.

92. Пат. №2373337, РФ. Устройство для бестраншейной прокладки трубопроводов способом прокола / Краснолудский Н.В., Краснолудский A.B. Заявл. 23.03.2008; Опубл. 20.11.2009, Бюл.№32.

93. Пат. на полезную модель №84877, РФ. Устройство для бестраншейной прокладки трубопроводов способом прокола / Ромакин Н.Е., Краснолудкий Н.В. Заявл. 28.03.2008; Опубл. 20.07.2009, Бюл.№20.

94. Пат. №2163653, РФ. Устройство для бестраншейной прокладки трубопроводов методом прокола / Ромакин Н.Е. , Карошкин A.A., Ромакин Д.Н. Заявл. 23.02.99; 0публ.27.02.01, Бюл.№ 6.

95. Пат. №2190728, РФ. Устройство для бестраншейной прокладки трубопроводов методом прокола / Ромакин Н.Е. , Ромакин Д.Н., Земсков В.М. Заявл. 05.03.01; Опубл. 10.10.02, Бюл.№28.

96. Пат. №2238370, РФ. Устройство для образования скважин в грунте / Ромакин Н.Е., Ромакин Д.Н., Земсков В.М. Заявл.06.02.2003; Опубл. 20.10.2004, Бюл.№29.

97. Пат. №2256034, РФ Устройство для бестраншейной прокладки трубопроводов методом прокола / Ромакин Н.Е., Ромакин Д.Н., Земсков В.М. Заявл. 18.06.2003; Опубл. 10.07.2005, Бюл.№19.

98. Методические указания по разработке сметных норм и расценок на эксплуатацию строительных машин и автотранспортных средств, МДС 81-3.99.

99. Рыбаков А.П. Основы бестраншейных технологий / А.П.Рыбаков. — М.: ПрессБюро №1, 2005. 304 с.

100. ОТКРЫТОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО «ТЯЖМАШ» JOINT STOCK COMPANY «TYAZHMASH»тяЯсмаш tyazNmashул Гидротурбинная 13, г Сызрань. Hydroturbinnaya, 13, Syzran,

101. Самарская обл , 446010, Россия В5- Samara region, 446010, Russia

102. Тел.: (8464) 37-82-02. 37-24-81 Tel.- (8464) 37-82-02, 37-24-81

103. Факс (8464) 99-06-10 Fax (8464) 99-06-10'* http://www.tyazhmash com E-mail: director@tyazhmash.com, market@tyazhmash.cbm1. АКТо внедрении результатов научно-исследовательской (опытно-конструкторской) работыг. Сызрань « 7» сентябрь 2010 года

104. Назначение внедренной (ых) разработки (ок) проектирование установки вибрационраскрыть конкретные рабочие функцииного прокола для проходки горизонтальных скважинвнедренной (ых) разработки (ок)

105. Технический уровень разработки (ок) Патент НЭ изобретениеавторских свидетельств на изобретения, лицензий, патентов)2395645. РФ.2010 "Устройство для бестраншейной прокладки трубопроводов способом прокола "

106. Главный конструктор по спецтехнике начальник КТО1. П. А. Орехов1. С.А. Обручников