Содержание к диссертации
ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛABA I. ОБЗОР МЕТОДОВ И МАШИН ДНЯ УПЛОТНЕНИЯ, А ТАКЖЕ ИССЛЕДОВАНИИ УШЮТНЯЕЮСТИ ГРУБТОЙЫХ МАТЕРИАЛОВ Ю
1.1. Грунты и методы их уплотнения Ю
1.2. Существующие машины для уплотнения грунтов и критерии их эффективности 18
1.3. Анализ ранее проведенных исследований плотности и уплотняемости грунтовых материалов при приложении к ним ударных и виброударных нагрузок 29
1.4. Выводы по главе I 47
1.5. Постановка задач исследований
ГЛАВА 2. ГРУНТЫ, СРЕДСТВА УПЛОТНЕНИЯ И ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ АППАРАТУРА, ПРИМЕНЯВШИЕСЯ ПРИ ИССЛЕДОВАНИЯХ 50
2.1. Особенности и характеристика грунтов, подвергавшихся испытаниям 50
2.2. Характеристика средств уплотнения
2.2.1. Лабораторное оборудование 56
2.2.2. Производственные грунтоуплотнители
2.3. Методика измерений и измерительная аппаратура 69
2.4. Выводы по главе 2
ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ПЛОТНОСТИ ГАЛБЯНЖОВЫХ ГРУНТОВ 74
3.1. Разработка методики для определения максимальной плотности и оптимальной
влажности галечникових грунтов 74
3.1.1. Зависимость максимальной плотности от величины пригруза 74
3.1.2. Оценка продолжительности вибрирования грунта на максимальну!) плотность 76
3.1.3. Влияние влажности и начальной плотности на максимальную плотность 82
3.1.4. Проверка влияния масштабного эффекта на максимальную плотность 88
3.2. Обоснование метода определения степени уплотнения галечникових грунтов 91
3.2.1. Расчетно-теоретические исследования предельных плотностей 91
3.2.2. Экспериментальные исследования предельных плотностей
3.2.3. Анализ пригодности существующих методов для оценки уплотненности галечникових грунтов. 97
3.3. Разработка основных принципов составления модельных смесей галечниковых грунтов... 101
3.3.1. Зависимость максимальной плотности от крупности и количества крупнозема... 102
3.3.2. Определение критического содержания мелкозема в зависимости от зернового состава крупнозема 102
3.3.3. Пришвин подбора модельных смесей галечникових грунтов 116
3.4. Выводы по главе 3 117
ГЛАВА 4. ЭКСПЕРШМГГАЛЬНО-ТШРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ РАСЧЕТНЫХ ЗАВИСИМОСТЕЙ ДЛЯ ПРОГНОЗИРОВАНИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ,ХАРАКТЕРИСТИК ВИБРОУДАРНЫХ ГРУНТОУШЮТ НИТЕЛЕЙ 119
4.1. Влияния влажности на уплотняемость галечникових грунтов 121
4.2. Уплотняемость галечникових грунтов в зависимости от зернового состава крупнозема 126
4.3. Уплотняемость галечникових грунтов в зависимости от содержания в них мелкозема.. 129
4.4. Энергоемкость процесса уплотнения в зависимости от толщины слоя 134
4.5. Оценка энергоемкости процесса уплотнения галечникових грунтов при возможности бокового расширения 134
4.6. Составление расчетных зависимостей для вычисления толщины слоя и прогнозирования технических характеристик виброуплотнителей 40
4.7. Выводы по главе 4 159
ГЛАВА 5. ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК її РЕ ЖИЮВ РАБОТЫ ВИБРОКАТКОВ ПРИ УШЮТНЕНИИ ИМИ ГАЛЕЧНИКОВЫХ ГРУНТОВ 160
5.1. Анализ производительности виброкатков в зависимости от размеров карт и длины рабочих органов 163
5.2. Влияние схем движения на производительность прицепных и полуприцепных катков... 164
5.2.1. Движение катка по кольцевой схеме с
разворотами за пределами уплотняемой карты 165.
5.2.2. Движение катка по кольцевой схеме с разворотами в пределах уплотняемой карты 168
5.2.3. Круговая схема движения катка с последовательным увеличением (уменьшением) радиуса поворота катка 175
5.3. О выборе технологических режимов работы виброкатков при уплотнении грунтов 184
5.4. Критерии эффективности виброкатков 195
5.5. Выводы по главе 5 196
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 198
ЛИТЕРАТУРА
Введение к работе
Решениями съезда КПСС предусмотрено дальнейшее создание крупных гидроэнергетических объектов в Сибири, в Закавказье, Средней Азии и других районах наше! страны. Намечено строительство гидроузлов, в состав которых входят уникальные грунтовые сооружения (плотины, дамбы). Создание гидроузлов в республиках Средней Азии и Закавказья обуславливается повышенным уровнем сейсмоактивности, сложными геологическими и топографическими условиями, а также тем, что в качестве строительных материалов применяются крупнообломочные грунты, из которых доля использования галечникових грунтов составляет 60-70% от общих объемов.
Вместе с тем требования экономичности строительства в свете постановления ЦК КПСС "Об инициативе коллектива института "Гид-ропроект" имени С.Я.Жука по повышению научно-технического уровня проектов и снижению на этой основе стоимости строительства объектов, экономии трудовых и материальны ресурсов", опубликованном в газете "Правда" от 19 августа 1981 г., приобретают качественно новый характер, в том числе в отношении совершенствования организации и технологии строительства.
При возведении грунтовых плотин из крупнообломочных грунтов основным показателем, обеспечивающим их надежную эксплуатацию, является плотность, с которой грунты уложены в плотины. Кроме того, укладка грунтов с высокими плотностями позволит создавать более экономичные конструкции (профили) грунтовых плотин, повысить темпы их возведения и в конечном итоге снизить стоимость укладки I м3 грунта.
Следовательно, в общей технологической цепи возведения грунтовых сооружений большое и важное значение в хозяйственном отношении имеют вопросы, связанные с уплотнением крупнообломочных грунтов, в том числе галечниковых.
Для достижения более высоких плотностей укладки галечникових грунтов необходимо знать, при действии каких нагрузок и какими машинами они наилучшим образом уплотняются, каковы, при этом, должны быть технические параметры грунтоуплотнителей. А для обеспечения высоких темпов укладки галечников необходимо обоснованно назначать требуемые параметры укладки и технологические характеристики этапа уплотнения, от которых в значительной степени зависит эффективность работы всех машин, используемых на разработке, транспортировке, укладке и уплотнении галечников. Одновременно с этим практика уплотнения крупнообломочных грунтов при строительстве плотины Нурекской ГЭС показала, что ранее разработанные рекомендации в части технологии их укладки являются недостаточно обоснованными, а вопросы уплотнения крупнообломочных грунтов и прежде всего галечникових, приобрели не только актуальный, но и проблемный характер.
Поэтому целью настоящей диссертационной работы является экспериментальное и теоретическое исследование плотности и уп-лотняемости галечникових грунтов при приложении к ним виброударных нагрузок и разработка, на основании полученных результатов, методов прогноза оптимальных технологических характеристик этапа уплотнения, оценки технических параметров и режимов работы виброударных грунтоуплотняющих машин, позволяющих обеспечивать высокие плотности и интенсивность укладки галечникових грунтов в плотины, с учетом условий производства работ.
Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения.
В первой главе кратко характеризуются грунты, используемые для возведения плотин из местных материалов, методы и машины, применяемые для их уплотнения. Рассмотрены результаты экспериментальных и теоретических исследований плотности и уплотняемо - 7 оти грунтовых материалов, выполненных отечественными и зарубежными учеными, при приложении к ним ударных и виброударных нагрузок. Отмечаются достижения как в изучении строительных свойств грунтов, так и в разработке наиболее эффективных типов грун-тоуплотняющих машин. Устанавливаются нерешенные вопросы в области технологии уплотнения грунтовых материалов.
Во второй главе приводятся зерновые составы, испытывавших-ся галечникових грунтов, отмечаются их отличительные особенности от других видов грунтов. Характеризуются, применявшиеся при исследованиях лабораторное оборудование, производственные грун-тоуплотнители и измерительная аппаратура, излагается методика проведения экспериментальных опытно-производственных и лабораторных исследований.
Третья глава посвящена разработке методики для определения максимальной плотности галечниковых грунтов. В ней сформулированы основные принципы моделирования и обосновывается отказ от определения минимальной плотности галечниковых грунтов, а их уплотненность рекомендуется оценивать по показателю степени уплотнения.
В четвертой главе приводятся результаты исследований уплот-няемости галечниковых грунтов при приложении к ним виброударных нагрузок, разработаны расчетные зависимости, позволяющие оценивать технические характеристики и технологические режимы работы виброударных грунтоуплотнителей.
В пятой главе разработаны рекомендации и расчетные зависимости, позволяющие обосновывать оптимальные технологические характеристики этапа уплотнения с точки зрения обеспечения наибольшей интенсивности укладки галечниковых грунтов в плотины, с учетом условий производства работ.
Выполненные разработки позволили обосновать технические параметры и рассчитать технико-экономические показатели вибро - 8 катка В-35, конструкция которого разработана Цроектно-конструктор-ской конторой треста "Таджикгидроэнергострой" Минэнерго СССР, по теме "Исследования по обоснованию типа, параметров и режима работы катка виброударного действия". Виброкато,к предназначен для уплотнения крупнообломочных грунтов при их укладке в тело плотины Рогун-ской ГЭС. Каток изготовлен Харьковским турбинным и Нурекским экспериментально-механическим заводами. Составлена программа приемочных испытаний виброкатка, которые согласно плана по новой технике предусмотрено начать в конце 1984 г. и завершить в 1985 году.
В институте Тидропроект" при участии соискателя были разработаны "Инструкция по определению начальных параметров несвязных грунтов насыпных сооружений" (ВИ 21-80/ Минэнерго СССР, М., 1980) и отраслевой стандарт "Грунты. Метод определения максимальной плотности сложения несвязных грунтов" (ОСТ 34-72-646-83 изд. Информэнерго ЗССР, М., 1983). Кроме того, результаты исследований соискателя положены в основу разработки "Рекомендаций по технологии укладки хрупнообломочных грунтов в плотины, возводимые послойной отсыпкой", з также были использованы Средазгидропроектом для обоснования на-іальннх параметров укладки галечников в тело плотины Нурекской ГЭС і Волгоградским производственным отделом Гидропроекта для улучше-шя технических параметров виброкатка ПВК-70ЭА, практическая эксплуатация которого была осуществлена на строительстве плотины.Нурекской ЭС. В диссертации обоснована возможность укладки галечникових грунтов без ограничения их максимальной крупности, а при одновремен-гом увеличении плотности укладки отсыпку галечников рекомендуется гроизводить слоями толщиною 1,0 1,2 м. В результате повышения плот-юсти укладки увеличиваются прочностные характеристики галечникових •рунтов, позволяющие создавать плотины с более крутыми откосами и утцественно снижающие объемы земляных работ при возведении грунто-IHX плотин.
На защиту выносятся следующие положения диссертационной работы:
- методика определения максимальной плотности галечникових грунтов; рекомендации по оценке уплотненности и назначению требуемой плотности укладки галечникових грунтов при проектировании грунтовых сооружений;
- расчетные зависимости и методика по обоснованию технических параметров и режимов работы внброударншг грунтоуплотнителей; критерии эффективности виброуплотнителей;
- расчетные зависимости и рекомендации по обоснованию оптимальных технологических характеристик виброударного уплотнения галечникових грунтов с учетом условий производства работ.
Настоящая работа выполнена в лаборатории технологии возведения грунтовых плотин отдела каменио-земляиых плотин и оснований Заучно-исследовательского сектора института Тидропроект" имени СЯ.Жука в период 1976-1984 гг., в течение которых автор являлся ответственным исполнителем ряда научно-исследовательских тем, связанных с исследованиями плотности и уплотняемости галечникових грунтов при приложении к ним виброударных нагрузок и разработкой нормативных документов по заданию 06.01.НІ программы работ по решению ааучно-технической проблемы 0.01.05 на 1976-1980 гг., заданий 37.Н8 и 04.02.Н2 проблемы 0.55.08 на 1980-1985 гг.
Работа выполнена под научным руководством руководителя лаборатории строительных свойств грунтов, доктора технических наук, профессора Ю.К.Зарецкого.
Автор выражает искреннюю благодарность за оказанную помощь при выполнении данной работы Г.Ф.Биянову, В.И.Вуделю, А.ГЛернилову (НИС Гидропроекта), С.В.Борткевичу, И.С.Моисееву, А.Й.Сафронову, [[.М.Черкасову (Гидропроект), В.Н.ОДухамедиеву, А.А.Павлову (Управление строительства "Нурекгэестрой").
