Категория по трудности разработки грунтов – Группы грунтов по трудности разработки — Мегаобучалка

Основные категории грунтов по трудности разработки и их свойства.

В статье разберутся основные типы пород, с которыми возникают определенные трудности во время выполнения работ. Подробно рассматриваются все физические свойства, и поведение в различных погодных

В статье разберутся основные типы пород, с которыми возникают определенные трудности во время выполнения работ. Подробно рассматриваются все физические свойства, и поведение в различных погодных условиях. Рассматриваются основные действия, облегчающие и ускоряющие работу.

Разработка трудных пород

Любое строительство выполняет работу с почвой. В строительной сфере почва обычно представляет верхнюю часть породы. Она представляет рыхлую или скалистую часть. Весь вид породы имеет собственные свойства, и по-разному поддается обработке. Существует несколько основных видов пород. В начале работ, важно понять какие категории грунтов по трудности разработки, ждут впереди и заранее подготовить спецтехнику. В категорию входят глинистая почва, суглинок, песчаный грунт, гравий, растительная порода, супесь и скальная порода. Каждый из них отличается структурой, и представляет сложность разработки.

Начальная подготовка

Перед началом выполнения работ, необходимо учесть ряд основных характеристик породы. Вначале работ произвести анализ грунта по сложности разработки. Важно наперед знать каким свойством обладает порода, будь то липкость, рыхлость, сыпучесть и плотность. Нужно учесть основные технические параметры – сцепление, откос угла и полный объем работы.

Определив качество грунта, и сложности, определяют пригодность площадки для застройки. Рассчитывают допустимое число нагрузки, всего объема застраиваемой площадки. В конце определяется возможность применения планируемой разработки.

Песчаная порода

Песчаные – сложные грунты по разработке или застройке. Постоянно зыбкий грунт не дает сформировать точного откоса. Песок легко меняет свойства от погодных условий. Его легко подмывает вода, что является причиной постоянного движения. Во влажном состоянии его объем и плотность становиться больше.

Для разрывания траншеи применяют маломощный экскаватор со средним ковшом и обратной лопатой. Раскопка траншей производиться минимум за 6-8 км от укладочных или изоляционных работ. Среди грунтов по трудности разработки песчаный является самым непредсказуемым, следует проявить осторожность, и не подъезжать близко к обрыву.

Глинистая земля

Глина обычно обладает повышенной пластичностью. Глинистая порода относится к категории липких грунтов. Основная сложность заключается в попадании влаги. Влажная глина сильно разбухает. В морозы вода увеличивается примерно на 9%, что способствует разбуханию глиняной почвы. В сухом же состоянии она становится хрупкой и начинает растрескиваться при этом, уменьшаясь в объеме.

Разработка трудной группы почв, сопровождается сложностями. Вязкость глины мешает зачерпнуть ковш, а липкость мешает машине выгрузить грунт, а значит значительно продлевает сроки сдачи работы. Для разработки глинистой почвы используют роторные или экскаваторы с одним ковшом.

Точная классификация грунтов по трудности, поможет определить план общих действий. Правильные действия по разработке трудных пород, и применение спецтехники, облегчат и ускорят технологический процесс. Не стоит забывать о технике безопасности на время проведения работ.

imbuilder.ru

Классификация грунтов по трудности разработки


ТОП 10:

В настоящее время используются три различных классификации грунтов.

В строительном деле используют классификацию, построенную на основе происхождения грунтов и гранулометрического состава. Всего имеется семь (I — VII) категорий грунтов. Эта классификация не отражает в достаточной степени трудность разработки фунта, поскольку его свойства меняются в значительной степени от влажности и температуры.

В горном деле используется шкала горных пород по буримости, для чего используется предложенный М.М.Протодьяконовым коэффициент крепости.

f = σcж/100.

 

За единицу принят грунт, для которого σcж= 1000Н/см2(крепкая глина). Вся шкала фунтов представляет 14 категорий со значением крепости от 0,3 для плывунов и болотистого грунта до 20 для кварцев и базальтов. Данный метод подходит для процесса бурения и неприменим для ножевых рабочих органов землеройных машин.

Так как определение сопротивления резанию и копанию в полевых условиях затруднительно, то были неоднократно сделаны попытки создания простого и удобного метода определения трудности разработки грунт.

Одна из попыток в этой области была сделана проф.Зелениным А.И, предложившим использовать для этой цели ударник ДорНИИ, представляющий собой стержень с наконечником длиной 10 см и площадью поперечного сечения 1 см2. По стержню длиной 0,4 м свободно перемещается груз весом 25 Н (рисунок 7.11). Груз, падая с высоты 0,4 м на буртик, производит работу, за каждое падение равную 10 Н. Число падений, необходимое для погружении в фунт плоскости цилиндрического наконечника на глубину 10 см, называется числом С. При работе в особо слабых фунтах (песок, пахотный грунт и др.) наконечник площадью 1 см2 заменяют наконечником с увеличенной площадью, например, 10 см2. Такой наконечник погружается на глубину h = 10 см приблизительно за 10 ударов там, где наконечник с пло­щадью 1см2 имеет С=1.

При увеличении площади наконечника необходимо учитывать и величину:

где Е| — энергия удара;

Р — площадь наконечника

Как показали опыты, величина n влияет наподобие грунта по прочности при моделировании грунта в лабораторных условиях.

 

Рис. 7.11 Схема ударника ДорНИИ

 

В лабораторных условиях при исследовании моделей землеройных рабочих органов площадь наконечников уменьшают в несколько раз, В фунтовом канале ММЙ соотношение размеров рабочих органов и их моделейсоставляет 1:7. Во столько же раз должна быть изменена и прочность грунта, что определяется ударником ДорНИИ. Для проверки адекватности моделируемой прочности грунта площадь наконечника ударника увеличена в семь раз.

Значительное влияние на точность показаний плотномера оказывает отношение массы падающего груза и массы направляющей части плотномера. Это отношение должно быть равным

Для сохранения этой величины целесообразно стержень с увеличенной площадью наконечника устанавливать на противоположном конце плотномера вместо рукоятки, сохранив при этом соотношение масс примерно равным 2,8. Число ударов С, под действием которых стержень заглубится на 10 см. по данным А Н.Зеленина, пропорционально трудности разработки грунтов I-IV категории по строительной классификации. Такая шкала применительно к одноковшовым строительным экскаваторам при работе в немерзлых фунтах используется в ГОСТ 9693-67 при производстве земляных работ (таблица 7.2).

 

Таблица 7.2 Классификация грунтов по числу ударов ударника

 

Категория грунта по строительной классификации Наиболее характерные фунты Число ударов ударника ДорНИИ
Песок, растительной фунт, суглинок мягкий 1-4
Суглинок, глина разрых­ленная 5-8
Глина средней крепости, суглинок крепкий 9-15
Глина крепкая 16-34

 

 

По данным Н.Г.Домбровского, Ю.А.Ветрова и др. исследователей уже в грунтах IV категории наблюдается несоответствие показаний ударника фактическим данным, полученным при исследовании работы экскаваторов. Кроме того, при наличии каменистых включений в грунтах данный метод также неприменим.

Таким образом, проблема классификации грунтов в стране по трудности их разработки основными типами машин для всей их шкалы еще не может считаться разрешенной и требует дальнейших исследований.

В ФРГ за последнее время дважды изменялись стандарты на классификацию грунтов по трудности их разработки. В настоящее время действует DIN 18196. Все грунты разделены на 7 классов (в более раннем стандарте на 8 классов).

 

 

Таблица 1.2 – Классификация грунтов по трудности разработки, стандарт ФРГ DIN 18300 и DIN 18196

 

N класса по DIN 18196 N класса по DIN 18300 Характеристика грунта
1.21 Верхний почвенный слой, в который наряду с песчаными, супесчаными, суглинистыми и глинистыми частицами входят и органические материалы.
1.22 Плывуны. Грунты, которые легко переходят от текучего до твердого состояния с изменением количества влаги.
1.23 Несвязные и малосвязные материалы (песок, гравий, супесь, песчано-гравийные смеси) с весовой примесью до 15 % и глинистых частиц (величина зерен менее чем 0,006 мм) и с более чем 30 % с содержанием каменистых включений размером от 63 мм до объема 0,01 м
3
(диаметром до 30 см). Органические виды грунтов с малым содержанием воды (например, прочный торф).
1.24 1.25 Грунты средней трудности разработки. Смесь из песка, гравия, пылеватых частиц и глины с содержанием частиц менее 0,06 мм более, чем 15 %. Связные грунты от слабо до средне-пластичных, которые при изменении влажности меняют свойства от слабых до прочных, и с повышенным содержанием каменистых включений (более 30 %) размером от 63 мм до 30 см.
1.26 Тяжело разрабатываемые виды грунтов. Виды грунтов класса 3 и 4, которые содержат более 30 % по весовому содержанию каменистых включений размером от 0,01 м3 до 0,1 м3 (диаметром от 30 до 60 см).
1.27 Легкие скальные породы. Слабо связанные трещиноватые скальные породы, имеющие слоистую структуру. Прочные связные сухие грунты. Несвязные и связные виды грунтов, которые более чем 30 % веса включают скальную породу размером от 0,01 м
3
до 0,1 м3.
1.28 Тяжело разрабатываемая скала. Виды скальных пород, которые имеют высокую структурную прочность и малую трещиноватость: выветренный сланец, отвалы шлака, навал полезного ископаемого, разрыхленные кусковатые скальные материалы.

 

В США различают 8 категорий материалов по трудности разработки. Эти восемь категорий составляют две группы:

грунтовые породы – 5 групп;

скальные породы – 3 группы.

 

 

Таблица 1.3 — Классификация материалов в США по трудности разработки

 

Группа грунтов Категория грунта Характеристика грунта
Мягкие грунты Разрыхленные глины и суглинки, мягкая почва. Песок и гравий
  Песок и гравий
  Супеси, суглинки, смесь глины, суглинка, гравия
  Глина сухая и жесткая
  Глина мокрая и липкая
Скальные материалы Скала, хорошо разрыхленная
  Грунт, перемешанный с кусками скальной породы
  Скала, плохо взорванная, большие куски

 

Как видно из анализа соответствующих стандартов США и ФРГ, приведенных в таблицах 1.2 и 1.3, в этих странах проблема классификации разрабатываемых пород по трудности разработки также полностью нерешена. Наиболее близко требуемым условиям отвечают стандарты ФРГ, так как они построены на основе хронометража времени, необходимого на наполнение ковша экскаватора. Категория грунтов по стандартам США примерно соответствует соответствующей категории грунтов по стандартам СССР.

В связи с тем, что немецкая классификация наиболее полно соответствует поставленной цели: определение производительности ЗТМ на различных типах машин, в дальнейшем во всех расчетах эта классификация и будет принята за основу.

 




infopedia.su

Категории грунтов по трудности разработки

Корректное определение объемов землеройных работ, их стоимости, производится на базе СНиП IV-2-82. Сборник 1 нормативного документа указывает механизмы разработки грунта: ручной или с использованием спецтехники. Дополнительно, свод содержит рекомендации по типу используемых землеройных машин, соответственно имеющейся классификации. Это позволяет определиться с типом используемой строительной техники, комплектом навесного оборудования.

Выгодно приобрести экскаваторы, бульдозеры, прочие импортные землеройные машины, предлагает портал ООО «БФ-Логистик». Покупка б/у спецтехники способствует существенному снижению стоимости оборудования без ущерба эксплуатационной надежности. Бесплатная квалифицированная консультация специалистов компании оптимизирует выбор под целевые применения.

Классификация грунтов по трудности разработки

Выбор метода землеройных работ производится на базе плотности естественного залегания конкретной породы, почвы. Дополнительные критерии: влажность, разрыхленность, сцепление, угол естественного скоса и сложность вскрытия. Относительно последнего показателя, классификация грунтов по трудности разработки предполагает несколько категорий. Они определяются соответственно типу и плотности (указана в кг/куб.м) породы:

  • I (600 – 1600) – песок, торф, растительный слой, супесь;
  • II (1600 – 1900) – мелкий гравий, легкий суглинок, лесс, разрыхленные породы со строительным мусором;
  • III (600 – 1600) – крупный гравий, жирная глина, корневой слой почвы, тяжелый суглинок, включающий присутствие щебня и гальки;
  • IV (1750 – 1900) – разнообразные типы глины – тяжелая, сланцевая, жирная с щебнем;
  • V – VII (1200 – 2800) – дресва, известняк ракушечного происхождения, меловые и сланцевые структуры, туф, отвердевший лесс;
  • VIII – XI (2200 – 3000) – базальты, гранитные породы и конгломераты, содержащие гальку.

Последняя категория исключает разработку грунта экскаватором, другой спецтехникой. Используется взрывная технология. Под остальные случаи применяются все виды работы: ручные, взрыв или с помощью самоходных машин.

Области применения

Важность учета трудоемкости разработки грунтов не ограничивается исключительно строительством. Сфера потенциальных применений землеройных машин дополняется следующими видами работ:

  • добыча полезных ископаемых карьерным способом;
  • дорожное строительство;
  • прокладка трубопроводов.

Знать уровень сложности разработки грунтов, важно при выборе навесного оборудования для экскаваторов погрузчиков, другой техники. В частности, материал исполнения ковша отличается для работ на песке и твердых породах.

Механизированная разработка грунта

Осуществляется специализированной или универсальной техникой. В качестве многофункционального устройства популярен экскаватор погрузчик фронтальный.

Машина успешно сочетает бурение, дробление, землеройные работы и производит отгрузку почвы. Другие механизмы разработки грунта включают специализированное оборудование:

  • экскаваторы – одно и многоковшовые, а также роторные модели (применяются при прокладке магистральных трубопроводов);
  • бульдозеры;
  • бурильные крановые машины;
  • скреперы;
  • грейдеры.

Дополнительно, при работе с грунтом используются катки. Этот вид техники необходим для уплотнения разрыхленной почвы или массы, выгруженной в отвал. На песчаных грунтах каток заменяет активный пролив водой.

Разработка грунта экскаватором

Наиболее востребованными остаются одноковшовые машины. Разработка грунта с их помощью ведется проходками. Количество забоев, их параметры – часть проектной документации по конкретному объекту. На отечественном рынке экскаваторы представлены европейскими, японскими и американскими производителями: Case, Hitachi, Caterpillar и JCB. Выбрать оборудование под конкретные цели помогут консультанты ООО «БФ-Логистик».

bf-logistic.com.ua

13.3. Свойства грунтов, влияющие на трудность их разработки

Грунтаминазывают выветрившиеся горные породы, образу­ющие кору земли.

По происхождению, состоянию и механической прочностиразли­чают грунты скальные —сцементированные водоустойчивые поро­ды с пределом прочности в водонасыщенном состоянии не менее 5 МПа (граниты, песчаники, известняки и т. п.), полускальные — сцементированные горные породы с пределом прочности до 5 МПа (мергели, окаменевшие глины, гипсоносные конгломераты и т.п.),крупнообломочные— куски скальных и полускальных пород, пес­чаные— состоящие из несцементированных мелких частиц, раз­рушенных горных пород размером 0,05… 2 мм, глинистые— с раз­мером частиц менее 0,005 мм.

По гранулометрическому составу,оцениваемому долевым содер­жанием фракций по массе, различают грунты: глинистые (с разме­рами частиц менее 0,005 мм), пылеватые (0,005—0,05 мм), песча­ные (0,05…2 мм), гравийные (2…20 мм), галечные и щебеночные (20…200 мм), валуны и камни (более 200 мм). Наиболее часто встречающиеся в строительной практике грунты различают по про­центному содержанию с них глинистых частиц: глины — не менее 30 %; суглинки — от 10 до 30 %; супеси — от 3 до 10 % с преобла­данием песчаных частиц над пылевидными; пески — менее 3 %.

Грунт состоит из твердых частиц, воды и газов (обычно возду­ха), находящихся в его порах.

Влажностьгрунтов оценивают отношением массы воды к мас­се твердых частиц. Она составляет от 1… 2 % для сухих песков, до 200 % и более для текучих глин и илов. В некоторых случаях, на­пример, при оценке степени принудительного уплотнения грун­тов, пользуются так называемой оптимальной влажностью,кото­рая изменяется от 8 — 14% для мелких и пылеватых песков до р0…30 % для жирных глин.

‘ При разработке грунты увеличиваются в объеме за счет обра­зования пустот между кусками. Степень такого увеличения объе­ма оценивают коэффициентом разрыхления,равным отношению Рбъема определенной массы грунта после разработки к ее объе­мудо разработки (табл. 13.1). Значения коэффициента разрыхле­ния колеблются от 1,08… 1,15 для песков до 1,45…1,6 для мерз­лых грунтов и скальных пород. После укладки грунта в отвалы и Естественного или принудительного уплотнения степень их раз­рыхления уменьшается. Ее оценивают коэффициентом остаточ­ного разрыхления(от 1,02… 1,05 для песков и суглинков до 1,2… 1,3 ЙЛя скальных пород).

Уппотняемостьгрунтов характеризуется увеличением их плот­ности вследствие вытеснения из пор воды и воздуха и компакт-

Таблица 13.1

Характеристики грунтов

Катего­рия грунта

Плотность, кг/м3

Число ударов плотномера ДорНИИ

Коэффици­ент разрыхления

Удельное сопротивление, кПа,

резанию

копанию при работе:

прямыми и

обратными лопатами

драглайнами

экскаваторами непрерывного действия

роторными поперечного копания

цепными поперечного копания

траншейными

1

1200…1500

1…4

1,08…1,17

12… 65

18… 80

30…120

40… 130

50… 180

70… 230

11

1400… 1900

5…8

1,14…1,28

58… 130

70… 180

120…250

120…250

150…300

210. ..400

111

1600…2000

9…16

1,24… 1,3

120…200

160… 280

220…400

200… 380

240…450

380…660

IV

1900…2200

17…35

1,26…1,37

180…300

220…400

280… 490

300… 550

370…650

650… 800

V

2200… 2500

36 …70

1,3…1,42

280… 500

330…650

400…750

520…760

580…850

700… 1200

VI

2200… 2600

71…140

1,4… 1,45

400… 800

450…950

550…1000

700… 1200

750… 1500

1000…2200

VII

2300… 2600

141…280

1,4… 1,45

1000… 3500

1200…4000

1400…4500

1800… 5000

2200… 5500

2000… 6000

VIII

2500…2800

281…560

1,4… 1,6

220…250

230…310

• —

нойукладки твердых частиц. После снятия внешней нагрузки сжа­тый в порах воздух расширяется, вызывая обратимую деформацию грунта. При повторных нагружениях из пор удаляется все больше воздуха, вследствие чего обратимые деформации уменьшаются. Сте­пень уплотнения грунта характеризуется остаточной деформацией, основная доля которой приходится на первые циклы нагружения. Ее оценивают коэффициентом уплотнения,равным отношению фактической плотности к ее максимальному стандартному значе­нию, соответствующему оптимальной влажности. При уплотнении грунтов требуемый коэффициент уплотнения назначают в зависи­мости от ответственности земляного сооружения в пределах 0,9… 1.

Прочность и деформируемостьгрунтов определяется, в основ­ном, свойствами слагающих их частиц и связей между ними. Проч­ность частиц обусловлена внутримолекулярными силами, а проч­ность связей — их сцеплением. При разработке грунтов эти связи разрушаются, а при уплотнении восстанавливаются.

При взаимном перемещении частиц грунта между собой воз­никают силы внутреннего трения, а при перемещении грунта относительно рабочих органов — силы внешнего трения. Соглас­но закону Кулона эти силы пропорциональны нормальной на­грузке с коэффициентами пропорциональности, называемыми ко­эффициентамисоответственно внутреннегои внешнего трения.Для большинства глинистых и песчаных грунтов первый составляет 0,18…0,7, а второй — 0,15…0,55.

При взаимном перемещении грунта и землеройного рабочего органа происходит царапание твердыми грунтовыми частицами рабочих поверхностей режущего инструмента и других элементов рабочего органа и, как следствие, изменение его формы и разме­ров, называемое изнашиванием.Разработка грунтов изношенным режущим инструментом требует больше затрат энергии. Способ­ность грунтов изнашивать рабочие органы землеройных машин называют абразивностью.Большей абразивностью обладают более твердые грунты (песчаные и супесчаные) с частицами, закреп­ленными (сцементированными) в грунтовом, например, замерз­шем массиве. Абразивная изнашивающая способность мерзлых грунтов в зависимости от их температуры, влажности и грануло­метрического состава может быть в десятки раз выше, чем у тех Же грунтов немерзлого состояния.

Грунты, содержащие глинистые частицы, способны прилипать К рабочим поверхностям рабочих органов, например, ковшовым, Уменьшая тем самым их рабочий объем и создавая повышенные сопротивления перемещению отделенного от массива фунта внутрь Ковша, вследствие чего увеличиваются затраты энергии на разра­ботку грунта и снижается производительность землеройной маши­ны.Это свойство грунтов, называемое липкостью,усиливается при Отрицательных температурах. Силы сцепления примерзшего к ра­

бочим органам грунта в десятки и сот­ни раз больше, чем в немерзлом состо­янии. Для удаления прилипшего к рабо­чим органам грунта приходится делать вынужденные остановки машины, а в ряде случаев, например, для очистки от примерзшего грунта, принимать специ­альные меры, в основном, механичес­кого воздействия.

Грунты, разрабатываемые машина­ми, классифицируют по трудности раз­работки по 8 категориям (см. табл. 13.1). В основу этой классификации, предло­женной проф. А.Н.Зелениным, поло­жена плотностьизмеряемая в килограм­мах на кубический метр, по показани­ям плотномера конструкции ДорНИИ (рис. 13.1). Последний представляет со­бой металлический стержень круглого поперечного сечения площадью 1 см2 с двумя шайбами-упорами, между ко­торыми свободно перемещается груз массой 2,5 кг. Полный ход груза состав­ляет 0,4 м, длина нижнего свободного конца стержня — 0,1 м. Для измерения плотности прибор нижним концом устанавливают на грунт, поднимают груз до упора в вер­хнюю шайбу и отпускают его. При падении груз ударяет о ниж­нюю шайбу, заставляя внедряться в грунт нижний конец стержня. Плотность грунта оценивают числом ударов, соответствующим вне­дрению в грунт стержня до упора в нижнюю шайбу.

ДорНИИ

Согласно классификации проф. А.Н.Зеленина грунты распре­делены по категориям следующим образом: I категория — песок, супесь, мягкий суглинок средней крепости влажный и разрых­ленный без включений; II категория — суглинок без включений, мелкий и средний гравий, мягкая влажная или разрыхленная глина; III категория — крепкий суглинок, глина средней крепости влаж­ная или разрыхленная, аргиллиты и алевролиты; IV категория — крепкий суглинок, крепкая и очень крепкая влажная глина, слан­цы, конгломераты; V категория — сланцы, конгломераты, отвер­девшие глина и лесс, очень крепкие мел, гипс, песчаники, мяг­кие известняки, скальные и мерзлые породы; VI категория — ра­кушечники и конгломераты, крепкие сланцы, известняки, пес­чаники средней крепости, мел, гипс, очень крепкие опоки и мер­гель; VII категория — известняки, мерзлый грунт средней крепо­сти; VIII категория — скальные и мерзлые породы, очень хорошо взорванные (куски не более 1/3 ширины ковша).

studfiles.net

Классификация грунтов и пород по трудности их разработки

Строительные машины и оборудование, справочник
Классификация грунтов и пород по трудности их разработки

Категория:

   Строительная техника и оборудование 4



Классификация грунтов и пород по трудности их разработки

Классификации грунтов, применяемые в строительном деле, разделяют грунты на категории. Они построены на происхождении грунтов, их гранулометрическом составе и не отражают характеристик, оценивающих трудность разработки их машинами и в первую очередь состояние грунта. Между тем изменение этого состояния по количеству влаги и температуры меняет трудность разработки грунта в 2—100 раз. Поэтому уже давно в горном деле была разработана М. М. Протодьяконовым (старшим) шкала горных пород по буримости, для чего им был предложен коэффициент крепости

Данные формулы подходят для процесса бурения, выполняемого наиболее распространенными ударным и ударно-вращательным способами. Однако они неприменимы для рабочих органов, разрушающих (режущих) грунты отделением стружки с помощью наиболее распространенных клиновидных рабочих органов, а так же для рабочих органов, разрушающих породы раздавливанием, изгибом и истиранием.

Чтобы получить необходимые данные для расчета землеройных машин по внешним нагрузкам, нами еще в 1937 г. были начаты обширные исследования сопротивления резанию и копанию на натурных машинах — экскаваторах в полевых условиях и в лабораторных на специально разработанных стендах. Испытания проводились во всех основных грунтах I—V категорий по строительной классификации для различных состояний грунтов и различных параметров стружек. Начиная с 1950 г. исследования охватили емкости ковшей до 14 м3 при различных видах рабочего оборудования. Таким образом был накоплен, обработан и опубликован обширный материал, который широко используется заводами, производящими землеройные машины, и позволяет установить предельно необходимые нагрузки рабочих органов любой конструкции, разрушающие грунт механическим способом.


Позже другими исследователями были проведены работы в мерзлых грунтах, которые подтвердили, что в практических натурных условиях удельные сопротивления копанию даже при крупном сколе возрастают до 60—80 кгс/см2.

Однако для таких мероприятий, как быстрое и достаточно точное определение сопротивления копанию грунтов в полевых условиях, например, для назначения технически обоснованной нормы выработки землеройной машины, использование опубликованных данных полевых испытаний недостаточно целесообразно.

Поскольку определение сопротивления резанию грунта в полевых условиях требует значительного времени и сложной аппаратуры, то многие исследователи работают над созданием простого способа определения трудности разработки грунта наиболее распространенным методом отделения стружки.

Одна из попыток в-этой области была сделана Зелениным А. Н. предложившим использовать для этой цели при работе землеройных машин ударник ДорНИИ, представляющий собой стержень определенного диаметра с заплечиками, между которыми свободно перемещается гиря-грузик весом 2,5 кгс на высоту 40 см. Работа одного удара при падении груза равна 260 1 кгс-м. Число ударов С0, под действием которых стержень заглубится на 10 см (до нижней шайбы), по данным автора пропорционально трудности разработки грунтов I—IV категорий по строительной классификации.

По нашим данным, а также данным Ю. А. Ветрова, В. М. Вайскранца и других исследователей уже в грунтах IV категории наблюдается несоответствие показаний ударника фактическим данным, полученным при исследовании работы экскаваторов.

Таким образом, проблема классификации грунтов по трудности их разработки основными типами машин для всей их шкалы еще не может считаться разрешенной и требует дальнейших исследований.

Реклама:


Читать далее: Рабочие органы и процессы бурильных машин

Категория: — Строительная техника и оборудование 4

Главная → Справочник → Статьи → Форум


stroy-technics.ru

Свойства грунтов, влияющие на трудность их разработки

Поиск Лекций

Грунтами называют выветрившиеся горные породы, образу­ющие кору земли.

По происхождению, состоянию и механической прочностиразли­чают фунты скальные — сцементированные водоустойчивые поро­ды с пределом прочности в водонасыщенном состоянии не менее 5 МПа (граниты, песчаники, известняки и т.п.), полускальные — сцементированные горные породы с пределом прочности до 5 МПа (мергели, окаменевшие глины, гипсоносные конгломераты и т.п.), крупнообломочные — куски скальных и полускальных пород, пес­чаные — состоящие из несцементированных мелких частиц, раз­рушенных горных пород размером 0,05… 2 мм, глинистые — с раз­мером частиц менее 0,005 мм.

По гранулометрическому составу,оцениваемому долевым содер­жанием фракций по массе, различают фунты: глинистые (с разме­рами частиц менее 0,005 мм), пылеватые (0,005…0,05 мм), песча­ные (0,05…2 мм), фавийные (2…20 мм), галечные и щебеночные (20…200 мм), валуны и камни (более 200 мм). Наиболее часто встречающиеся в строительной практике фунты различают по про­центному содержанию с них глинистых частиц: глины — не менее 30 %; суглинки — от 10 до 30 %; супеси — от 3 до 10 % с преобла­данием песчаных частиц над пылевидными; пески — менее 3 %.

Грунт состоит из твердых частиц, воды и газов (обычно возду­ха), находящихся в его порах.

Влажность фунтов оценивают отношением массы воды к мас­се твердых частиц. Она составляет от 1 …2 % для сухих песков, до 200 % и более для текучих глин и илов. В некоторых случаях, на­пример, при оценке степени принудительного уплотнения грун­тов, пользуются так называемой оптимальной влажностью, кото­рая изменяется от 8… 14% для мелких и пылеватых песков до 20…30% для жирных глин.

При разработке фунты увеличиваются в объеме за счет обра­зования пустот между кусками. Степень такого увеличения объе­ма оценивают коэффициентом разрыхления, равным отношению объема определенной массы грунта после разработки к ее объе­му до разработки (табл. 13.1). Значения коэффициента разрыхле­ния колеблются от 1,08… 1,15 для песков до 1,45…1,6 для мерз­лых грунтов и скальных пород. После укладки грунта в отвалы и естественного или принудительного уплотнения степень их раз­рыхления уменьшается. Ее оценивают коэффициентом остаточ­ного разрыхления (от 1,02… 1,05 для песков и суглинков до 1,2… 1,3 для скальных пород).

Уплотняемость грунтов характеризуется увеличением их плот­ности вследствие вытеснения из пор воды и воздуха и компакт-

Таблица 13.1

Характеристики грунтов

 

 

 

 

 

Катего­рия грунта Плотность, кг/м3 Число ударов плотномера ДорНИИ Коэффици­ент разрыхления Удельное сопротивление, кПа,
резанию копанию при работе:
прямыми и обратными лопатами драглайнами экскаваторами непрерывного действия
роторными поперечного копания цепными поперечного копания траншейными
I 1200…1500 1…4 1,08…1,17 12…65 18…80 30…120 40…130 50…180 70…230
II 1400… 1900 5…8 1,14…1,28 58…130 70… 180 120…250 120…250 150…300 210…400
III 1600… 2000 9…16 1,24…1,3 120…200 160…280 220… 400 200… 380 240…450 380…660
IV 1900… 2200 17…35 1,26…1,37 180… 300 220…400 280…490 300…550 370…650 650…800
V 2200…2500 36… 70 1,3 …1,42 280… 500 330…650 400… 750 520…760 580…850 700…1200
VI 2200…2600 71…140 1.4…1.45 400… 800 450…950 550… 1000 700… 1200 750… 1500 1000… 2200
VII 2300…2600 141…280 1,4…1,45 1000… 3500 1200…4000 1400…4500 1800… 5000 2200…5500 2000… 6000
VIII 2500… 2800 281…560 1,4…1,6 220…250 230…310

ной укладки твердых частиц. После снятия внешней нагрузки сжа­тый в порах воздух расширяется, вызывая обратимую деформацию грунта. При повторных нагружениях из пор удаляется все больше воздуха, вследствие чего обратимые деформации уменьшаются. Сте­пень уплотнения грунта характеризуется остаточной деформацией, основная доля которой приходится на первые циклы нагружения. Ее оценивают коэффициентом уплотнения, равным отношению фактической плотности к ее максимальному стандартному значе­нию, соответствующему оптимальной влажности. При уплотнении грунтов требуемый коэффициент уплотнения назначают в зависи­мости от ответственности земляного сооружения в пределах 0,9… 1.

Прочность и деформируемость грунтов определяется, в основ­ном, свойствами слагающих их частиц и связей между ними. Проч­ность частиц обусловлена внутримолекулярными силами, а проч­ность связей — их сцеплением. При разработке грунтов эти связи разрушаются, а при уплотнении восстанавливаются.

При взаимном перемещении частиц грунта между собой воз­никают силы внутреннего трения, а при перемещении грунта относительно рабочих органов — силы внешнего трения. Соглас­но закону Кулона эти силы пропорциональны нормальной на­грузке с коэффициентами пропорциональности, называемыми ко­эффициентами соответственно внутреннего и внешнего трения. Для большинства глинистых и песчаных грунтов первый составляет 0,18…0,7, а второй — 0,15…0,55.

При взаимном перемещении грунта и землеройного рабочего органа происходит царапание твердыми грунтовыми частицами рабочих поверхностей режущего инструмента и других элементов рабочего органа и, как следствие, изменение его формы и разме­ров, называемое изнашиванием. Разработка грунтов изношенным режущим инструментом требует больше затрат энергии. Способ­ность грунтов изнашивать рабочие органы землеройных машин называют абразивностью. Большей абразивностью обладают более твердые грунты (песчаные и супесчаные) с частицами, закреп­ленными (сцементированными) в грунтовом, например, замерз­шем массиве. Абразивная изнашивающая способность мерзлых грунтов в зависимости от их температуры, влажности и грануло­метрического состава может быть в десятки раз выше, чем у тех же грунтов немерзлого состояния.

Грунты, содержащие глинистые частицы, способны прилипать к рабочим поверхностям рабочих органов, например, ковшовым, уменьшая тем самым их рабочий объем и создавая повышенные сопротивления перемещению отделенного от массива фунта внутрь ковша, вследствие чего увеличиваются затраты энергии на разра­ботку фунта и снижается производительность землеройной маши­ны. Это свойство фунтов, называемое липкостью, усиливается при отрицательных температурах. Силы сцепления примерзшего к ра-


бочим органам грунта в десятки и сот­ни раз больше, чем в немерзлом состо­янии. Для удаления прилипшего к рабо­чим органам фунта приходится делать вынужденные остановки машины, а в ряде случаев, например, для очистки от примерзшего фунта, принимать специ­альные меры, в основном, механичес­кого воздействия.

Рис. 13.1. Плотномер ДорНИИ

Грунты, разрабатываемые машина­ми, классифицируют по трудности раз­работки по 8 категориям (см. табл. 13.1). В основу этой классификации, предло­женной проф. А.Н.Зелениным, поло­жена плотность измеряемая в килофам-мах на кубический метр, по показани­ям плотномера конструкции ДорНИИ (рис. 13.1). Последний представляет со­бой металлический стержень круглого поперечного сечения площадью 1 см2 с двумя шайбами-упорами, между ко­торыми свободно перемещается груз массой 2,5 кг. Полный ход фуза состав­ляет 0,4 м, длина нижнего свободного

конца стержня — 0,1 м. Для измерения плотности прибор нижним концом устанавливают на фунт, поднимают груз до упора в вер­хнюю шайбу и отпускают его. При падении фуз ударяет о ниж­нюю шайбу, заставляя внедряться в фунт нижний конец стержня. Плотность фунта оценивают числом ударов, соответствующим вне­дрению в грунт стержня до упора в нижнюю шайбу.

Согласно классификации проф. А.Н.Зеленина фунты распре­делены по категориям следующим образом: I категория — песок, супесь, мягкий суглинок средней крепости влажный и разрых­ленный без включений; II категория — суглинок без включений, мелкий и средний фавий, мягкая влажная или разрыхленная глина; III категория — крепкий суглинок, глина средней крепости влаж­ная или разрыхленная, аргиллиты и алевролиты; IV категория — крепкий суглинок, крепкая и очень крепкая влажная глина, слан­цы, конгломераты; V категория — сланцы, конгломераты, отвер­девшие глина и лесс, очень крепкие мел, гипс, песчаники, мяг­кие известняки, скальные и мерзлые породы; VI категория — ра­кушечники и конгломераты, крепкие сланцы, известняки, пес­чаники средней крепости, мел, гипс, очень крепкие опоки и мер­гель; VII категория — известняки, мерзлый фунт средней крепо­сти; VIII категория — скальные и мерзлые породы, очень хорошо взорванные (куски не более 1/3 ширины ковша).


Рекомендуемые страницы:

Поиск по сайту



poisk-ru.ru

Распределение грунтов по группам при разработке их землесосными снарядами

Таблица 1-4

Группа грунта

Расход воды в м3 на разработку и транспортирование 1 м3 грунта

Наименование грунтов

Гранулометрическая характеристика грунтов (размеры частиц в мм и количество их по весу в %%)

песчаных

Гравийно-галечных фракций в зависимости от производительности землесосных снарядов (по пульпе), в м3

глинистых менее 0,005

пылеватых

0,005-0,05

мелких 0,05-0,25

средних 0,25-0,5

крупных 0,5-2

до 1000

до 2000

более 2000

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

1

6,5

пески мелкие

до 3

до 15

свыше 50

до 50

до 15

3

2

1

4

2

1

5

3

1

пески средней крупности

до 50

свыше 50

пески пылеватые

до 20

не регламентируются

илы с коэф. пористости более 1,5 и илы суглинистые с коэф. пористости менее 1,5 находящиеся в жидко-текущем состоянии

не регламентируются

2

8,5

пески средней крупности, пески крупные и гравелистые

до 3

до 15

до 50

до 50

более 15

6

5

3

8

6

3

10

7

5

пески пылеватые

20-50

не регламентируются

супеси (частиц ме-нее 0,005 мм до 6%)

3-6

до 50

3

11

пески средней крупности

до 3

не регламентируются

12

10

8

12

11

10

15

12

10

супеси частиц 0,005 мм до 10%

6-10

до 50

не регламентируются

8

6

5

10

8

6

12

10

8

4

14

пески гравелистые

до 3

не регламентируются

25

22

20

30

25

20

30

27

25

суглинки (частиц менее 0,005 мм до 15%)

10-15

12

8

6

14

10

8

15

12

10

5

18

гравийный

до 5

не регламентируются

35

30

25

35

30

25

40

35

30

суглинки (частиц менее 0,005 мм до 20%)

15-20

15

12

10

15

12

10

20

15

12

6

22

гравийный

до 5

не регламентируются

45

40

35

45

40

35

50

45

40

суглинки (частиц менее 0,005 мм до 30%)

15-20

15

12

10

15

12

10

20

15

10

глины (частиц менее 0,005 мм до 40%)

до 40

7

26

галечниковые

не регламентируются

60

55

50

65

60

50

8

30

галечниковые

не регламентируются

90

85

80

95

90

80

Примечания:.

1. При разработке карьера группа грунтов определяется по среднему гранулометрическому составу всего карьера, разработку грунтов в полезных выемках (канавы, котлованы и т.д.), имеющих участки с грунтами различных групп, следует нормировать для каждого участка отдельно. Наличие глинистых прослоек при определении среднего гранулометрического состава (в карьерах и полезных выемках) не учитывается.

2. В случаях, когда проектом предусмотрена послойная разработка, группа грунтов устанавливается для каждого слоя однородного грунта отдельно.

3. При разработке грунтов 2-3 групп, в ранее намытых резервах или сооружениях, группу грунтов следует относить к ближайшей низшей. Снижение намыве сооружений и штабелей.

4. Песчаные грунты 1, 2 и 3 групп с прослойками связных грунтов толщиной 0,2-0,6 м общей мощностью от 10 до 20% или вскрышные грунты, если в проекте обоснована разработка грунтов в забое без предварительной уборки вскрыши, мощностью более 10% высоты забоя суммарной мощности прослоек и вскрыши до 20% высоты забоя, относятся соответственно ко 2, 3 и 4 группам. Отнесение грунтов к более высоким группам распространяется только на площадь карьера или выемки, занятую прослойками или вскрышей. Наличие прослоек и вскрыши независимо от их мощности надлежит учитывать при определении размера потерь грунта при намыве сооружений и штабелей.

5. Группы грунтов, не предусмотренных табл. 1-4 следует устанавливать на основании проектных данных по материалам геологических изысканий или аналогам.

6. Разработку грунтов I-VI группы, содержащих цементирующие добавки, установленные материалами геодезической разведки, следует относить на одну группу выше.

1.37. В расценках табл. 01-144 предусмотрены забои высотой от 5 до 15 м. При высоте забоя от 3 до 5 и более 15 м к нормам и расценкам табл. 01-144, 01-147 следует применять коэффициенты по п.п. 3.143, 3.144 разд. 3 Технической части. При высоте забоя менее 3 м надлежит дополнительно учитывать разработку забоя другими землеройными машинами, а группу грунта определять по примечанию к табл.1-3 Технической части.

1.38. В расценках табл. 01-145 предусмотрена общая высота подводного и надводного забоев для землесосных снарядов производительностью, м3/ч грунта:

80 более 2.4 м;

140 и 200 более 3,2 м;

400 более 4,8 м;

600 более 6,4 м.

При меньшей высоте забоя к расценкам табл. 01-145, 01-146 следует применять коэффициенты по п.п. 3.145, 3.146 разд.3 Технической части, минимальная глубина разработки грунта землесосными снарядами ниже уровня воды не должна быть меньше величин, приведенных в табл.9 главы СНиП 3.02.01-87 «Земляные сооружения, основания и фундаменты».

1.39. Расценками табл. 01-145, 01-146 предусмотрена укладка грунта гидромониторными установками и земснарядами производительностью менее 200 м3/ч послойно-грунтоопорным способом и методом набивки гребня, 200 м3/ч и более – безэстакадным способом при укладке грунта гидромониторными установками и земснарядами производительностью 200 и более м3/ч другими способами к расценкам табл. с 01-144 по 01-147 следует применять коэффициенты по п. 3.147 разд.3 Технической части.

1.40. В расценках табл. с 01-144 по 01-147 предусмотрено снабжение электроэнергией гидромониторных установок, земснарядов и землесосных станций перекачки от постоянных источников (табл. 1-5 Технической части).

При работе этих машин и установок в комплексе с передвижными дизельными электростанциями к расценкам табл. с 01-144 по 01-147 следует применять коэффициенты по п. 3.148 разд. 3 Технической части.

1.41. При разработке грунта в профилированных выемках к расценкам табл. с 01-144 по 01-147 следует применять коэффициенты по п. 3.149 разд. 3 Технической части. Отнесение выемок к профильным устанавливается проектом в зависимости от назначения сооружения, технологии производства работ.

1.42. Расценками табл. 01-144, 01-145 предусмотрена разработка и транспортирование грунта без применения землесосных станций перекачки.

При работе с землесосными станциями перекачки к расценкам табл. с 01-144 по 01-147 следует применять коэффициенты по п. 3.150-3.152 разд. 3 Технической части.

Таблица расхода электроэнергии, учтенной в расценках

Таблица 1-5

Номер расценки

Расход электроэнергии, кВтч

01-144-01

3410

01-144-02

4260

01-144-03

4750

01-144-04

3590

01-144-05

3590

01-145-03

2490

01-145-04

2520

01-145-05

3200

01-145-06

4010

01-145-07

4440

01-145-08

3900

01-145-09

5280

01-146-01

2200

Номер расценки

Расход электроэнергии, кВтч

01-146-02

2470

01-146-03

3200

01-146-04

3480

01-146-05

3680

01-146-06

3050

01-146-07

3410

01-146-08

3630

01-147-01

1170

01-147-02

1360

01-147-03

1690

01-147-04

1860

01-147-05

1610

01-147-06

1820

1.43. В расценках табл. 01-144, 01-145 предусмотрена укладка грунта в земляное сооружение заданного профиля.

При укладке грунта в отвалы, штабеля, под воду, одностороннем намыве, свободными или пляжными откосами к расценкам табл. с 01-144 по 01-147 следует применять коэффициенты по п.п. 3.153-3.157 разд.3 Технической части.

1.44. При намыве земляного полотна второго железнодорожного пути (уширение автодороги) к расценкам табл. с 01-144 по 01-147 следует применять коэффициенты по п.п. 3.158, 3.159 разд.3 Технической части.

1.45. При добыче грунта галечникового, гравийного и песчаного с укладкой его в штабель для нужд подсобного производства к расценкам табл. с 01-144 по 01-147 следует применять коэффициенты по п. 3.160 разд. 3 Технической части.

1.46. При разработке грунта в засоренных выемках и карьерах, вызывающих простои машин и установок гидромеханизации более 5 % продолжительности рабочей смены, к расценкам, табл. с 01-144 по 01-148 следует применять коэффициенты по п.п. 3.161-3.165 разд. 3 Технической части. Время простоя из-за засоренности забоя определяется в %, исходя из отношения общего времени простоя по этой причине к общему времени рабочих смен за соответствующий период работы без учета цельносменных простоев машин и установок гидромеханизации.

При засоренности обводненных карьеров взрывоопасными предметами к расценкам табл. с 01-144 по 01-147 следует применять коэффициенты по п. 3.166 разд.3 Технической части.

1.47. Затраты на вспомогательные работы и укладку трубопроводов для гидромеханизации следует определять по расценкам табл. с 01-149 по 01-155.

1.48. При первичной укладке проектное количество труб, фасонных частей, арматуры и 50% поковок и болтов подлежит возврату по их отпускным ценам по окончании гидромеханизированных работ на каждом строительстве или сооружении.

Перекладку труб с одного сооружения на другое на одном и том же строительстве следует учитывать по расценкам табл. с 01-151 по 01-155 с исключением (после начисления накладных расходов и плановых накоплений) расхода труб, фасонных частей, арматуры и 50% поковок и болтов.

1.49. При продолжительности выполнения гидромеханизированных работ на объекте, превышающей нормтивный срок службы труб, приведенный в табл. 1-6 Технической части, следует, если это предусмотрено в проекте, учитывать полную или частичную повторную укладку трубопроводов для гидромеханизации. В этом случае возврат расхода труб следует определять в соответствии с п. 1.48 Технической части.

1.50. При транспортировании по трубам абразивного грунта, вызывающего повышенный против норм износ труб, следует учитывать, если это предусмотрено в проекте, повторную полную или частичную укладку трубопроводов для гидромеханизации. в этом случае возврат труб первичной и последующих укладок следует принимать в размере 65% затрат на ремонт и износ, приведенных в табл. с 01-144 по 01-147, на объем работ, предусмотренных проектом.

Размер и порядок расчета по возврату труб при укладке дюкеров устанавливается по проектным данным.

1.51. При разработке грунтов земснарядами, оборудованными эжектирующими устройствами, к нормам выработки табл. 01-145, 01-146 следует применять коэффициенты по п. 3.167 Технической части.

Таблица 1-6

Группа грунтов

Наименование грунта

Трубы тонкостенные

Трубы толстостенные

срок службы, год

ежегодный износ, %

ежегодные отчисления на ремонты %

срок службы, год

ежегодный износ, %

ежегодные от­числения на ремонты %

1

2

3

4

5

6

7

8

вода чистая и оборотная

10

9,6

3

15

6,4

1

все группы

глина, суглинок, супесь (частиц 2-0,05 мм менее 20%)

8

12

4

12

7

2

1

пески от пылеватых до крупных (частиц крупнее 2 мм до 5%)

6

16

5

10

9,6

3

2

пески гравелистые (частиц крупнее 2 мм до 10%)

5

19,2

6

9

10,7

4

3

пески гравелистые (частиц крупнее 2 мм до 20%)

4

24

7

8

12

5

4

пески гравелистые (частиц крупнее 2 мм до 30%)

3,5

27,4

8

7

13,7

6

5

пески гравелистые (частиц крупнее 2 мм до 40%)

3

32

9

6

16

7

6

пески гравелистые (частиц крупнее 2 мм до 50%)

2,5

38,4

10

5

19,2

8

7

гравийный грунт (частиц крупнее 2 мм до 60%)

2

48

9

8

гравийный грунт (частиц крупнее 2 мм до 90%)

1

96

10

1.52. При работе земснарядов в едином технологическом потоке совместно с гидравлической установкой к расценкам табл. 01-145, 01-146 следует применять коэффициенты по п 3.168 разд. 3 Технической части.

1.53. В расценках табл. 01-148 предусмотрена разработка грунта при глубине разрабатываемого слоя от 0,5 до 0,7 м, высоте выброса до 2 м, транспортировании пульпы до 50 м и ширине прорези более 10 м. при других значениях следует применять коэффициент по п.п. 3.169-3.178 разд. 3 Технической части.

1.54. В расценках табл. с 01-144 по 01-148 предусмотрено использование в календарном году машин и установок гидромеханизации в течение 4000 рабочих часов.

studfiles.net