Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ состояния вопроса и задачи исследований 7
1.1. Факторы, определяющие глубину подводной разработки грунта 7
1.2. Способы увеличения глубины подводной разработки грунта 11
1.2.1. Земснаряды с эрлифтным грунтозабором 11
1.2.2. Погружение грунтонасосов подуровень воды в забое 14
1.2.3. Эжектирование всасывающего трубопровода грунтонасосов 24
1.3. Методы расчетного обоснования параметров эжектирования всасыва ющего трубопровода грунтонасосов 32
1.3.1. Эжектирование в виде классического водоструйного нагнетателя 32
1.3.2. Внутренний и внешний эжекторы во всасывающем трубопроводе грунтонасоса 34
1.3.3. Внешний эжектор с центральным водяным насадком 40
1.4. Выводы и задачи исследований 42
2. Математическое моделирование гидравлической системы грунтонасоса с эжектором в его всасывающем трубопроводе 45
2.1. Решение творческой инженерной задачи методом морфологического анализа и синтеза 45
2.2. Вывод уравнения подпора эжектора 50
2.2.1. Смешение потоков однородной жидкости 50
2.2.2. Смешение потоков жидкостей разной плотности 53
2.3. Обоснование математических моделей гидравлической системы грунтонасоса с эжектором в его всасывающем трубопроводе 58
2.3.1. Трюмный или погружной грунтонасосы 58
2.3.2. Погружной и последовательно соединенный трюмный грунтонасосы 65
2.3.3. Погружной и параллельно соединенный трюмный грунтонасосы 65
3. Алгоритмы реализации математической модели 68
3.1. Алгоритм базового блока «BAZA» с подблоками вывода грунтонасосов из нештатных ситуаций 68
3.2. Алгоритм реализации математической модели 79
4. Автоматизация процесса выбора способа вывода грунтонасосов из нештатных ситуаций 83
4.1. Алгоритм процесса выбора способа вывода грунтонасосов из нештатных ситуаций 83
4.2. Функциональные возможности программного продукта «Земснаряд» 88
5. Практическая реализация результатов исследований в ЗАО «Новоси бирский песчаный карьер» 91
5.1. Характеристика основного оборудования гидромеханизации 91
5.2. Геологические условия залегания нерудных строительных материалов на Марусинском месторождении 92
5.3. Расчетное обоснование параметров и оборудования сменных грунтоза-борных устройств для земснарядов 93
5.3.1. Сменное грунтозаборное устройство при глубине подводной разработки грунта до 20-25 м 113
5.3.2. Сменное грунтозаборное устройство при глубине подводной разработки грунта до30-35м 113
6. Основные выводы 119
7. Список литературы 121
8. Приложения 127
- Способы увеличения глубины подводной разработки грунта
- Методы расчетного обоснования параметров эжектирования всасыва ющего трубопровода грунтонасосов
- Обоснование математических моделей гидравлической системы грунтонасоса с эжектором в его всасывающем трубопроводе
- Геологические условия залегания нерудных строительных материалов на Марусинском месторождении
Введение к работе
Общепризнанным является высокое качество нерудных строительных материалов (НСМ), полученных при разработке их природных месторождений способом гидромеханизации. Это достигается двойным обогащением НСМ: удалением крупных частиц на входе в штабель или склад с помощью, например, таких простейших аппаратов, как конические грохоты и отмывом мелочи с отработанной водой. При ( этом гидромеханизированный способ добычи и укладки НСМ имеет относительно высокие технико-экономические показатели, что объясняется такими его особенностями, как:
неразрывность всех технологических процессов от подводной разработки грунта до его укладки в штабель или склад;
высокая степень механизации и автоматизации всех процессов;
малочисленный обслуживающий персонал и высокая производительность
ъ труда;
постоянное и равномерное потребление мощности.
Однако практически реализовать указанные преимущества удается, как правило, лишь частично. Одной из основных причин указанного обстоятельства является низкий кавитационный запас грунтонасосов (ГН) серийно выпускаемых земснарядов. В свою очередь, следствием этого нередко является:
1) разработка карьеров не на полную глубину полезной залежи (более 60%
с» природных обводненных месторождений НСМ в России разработаны не на полную
глубину нижней границы полезной залежи, а потому не рекультивируются, ожидая повторной разработки);
2) резкое снижение конкурентоспособности гидромеханизации по сравне
нию с другими способами производства земляных работ; например, при укреплении
берегов водохранилища Новосибирской ГЭС с доставкой грунта в наливных баржах
его себестоимость составляет 140 р/м3, в то время как при обеспечении возможности
гидромеханизированной разработки глубоких донных отложений стоимость грунта
#
по данным бизнес-плана, разработанного ЗАО «Сибгидромехстрой», может быть снижена до 50-70 р/м3;
низкая грунтопроизводительность земснарядов традиционной постройки, величина которой нередко в 1,5-2 раза ниже, чем проектная грунтопроизводительность, определяемая в соответствии с действующей нормативной базой;
неустойчивая работа ГН в гидротранспортной линии земснарядов из-за кратковременных кавитационных явлений после обрушения в забой подработанного уступа грунта;
часто не преодолимые трудности при анализе, планировании корректирующих действий и попытках нейтрализации факторов риска;
несоответствие нормативной базы в гидромеханизации конкретным условиям производства работ.
Устранение перечисленных негативных факторов могло бы быть осуществлено путем создания, изготовления и широкого применения земснарядов специального назначения (с погружными грунтонасосами или эрлифтным грунтозабором). Однако в современных экономических условиях при резком снижении инвестиционной активности в строительном комплексе России решить указанную выше задачу таким путем практически невозможно.
В связи с изложенным большую актуальность приобрело решение задач, связанных, во-первых, с увеличением бескавитационной глубины подводной разработки грунта земснарядами традиционной постройки, во вторых, с разработкой таких сменных грунтозаборных устройств земснарядов, которые при оперативной установке могут существенно увеличить указанную глубину. Немаловажным также является существенное увеличение грунтопроизводительности земснарядов с помощью таких устройств, которая, в свою очередь является одним из факторов, определяющих технико-экономические показатели.
В НГАСУ (Сибстрин) автором или при участии автора:
систематизированы штатные и нештатные ситуации в режимах работы ГН, в том числе разработан способ оптимизации процесса реализации кавитационного запаса ГН в штатных ситуациях;
впервые теоретически (методом математической (итерационной) имитации процесса самонастройки сложных гидравлических систем ГН с эжектором в его всасывающем трубопроводе) решена сложная недетерминированная научно-техническая задача количественного определения величины подпора эжектора в гидротранспортной линии земснарядов.
На основании изложенного были определены следующие задачи исследований:
1) разработка высокоэффективного способа увеличения бескавитационной
глубины подводной разработки грунта земснарядами традиционной постройки;
2) расширение возможностей гидромеханизации в направлении:
отработки обводненных природных месторождений НСМ до нижней грани
цы полезного слоя;
укрепление берегов водохранилищ ГЭС на равнинных реках с подводной разработкой глубоких донных отложений грунта;
существенного увеличения грунтопроизводительности земснарядов традиционной постройки;
автоматизации процесса определения грунтопроизводительности земснарядов с эжекторным грунтозабором;
обоснование конструкции и параметров сменных грунтозаборных устройств, позволяющих решить указанные выше задачи.
Способы увеличения глубины подводной разработки грунта
Данные об эрлифтных земснарядах опубликованы в официальных изданиях [6, 9 и др.]. Схема земснаряда с эрлифтным грунтозабором приведена на рис. 1.4. В соответствии со схемой рис. 1.5 воздух по воздухопроводу 1 поступает в трубопровод 3 для подъема трехкомпонентной (вода+воздух+грунт) смеси, образуя сначала двухкомпонентную (вода+воздух) смесь. По мере разгона двухкомпонентнои смеси скорость ее движения сначала становится равной размывающей скорости грунта, а затем превышает ее. После этого в трубопроводе 3 вместо двухкомпонентнои смеси имеет место трехкомпо нентная. Для снижения величины размывающей скорости и подготовки грунта к всасыванию эрлифтное грунтозаборное устройство в обязательном порядке оборудуется гидравлическим разрыхлителем грунта. На рис. 1.5 это водовод 4, коллектор 5 и насадки разрыхлителя 6. Движение обусловлено действием двухкомпонентнои смеси силы гидродинамического трения между поднимающимися пузырьками воздуха и окружающей капельной жидкостью, а также лобовое давление пузырьков воздуха. Можно заметить, что воздушные водоподъемники (эрлифты) по принципу действия подразделяются на нагнетательные и всасывающие (рис. 1.6). При этом в гидромеханизации, как правило, применяются нагнетательные подъемники, схема которого приведена на рис. 1.6,а. где Q - расход трехкомпонентной смеси, м / с; А - энергия сжатого воздуха в месте его выхода в трубопровод для подъема трехкомпонентной смеси.
По данным [15] применение земснарядов с эрлифтным грунтозабором экономически оправдано при глубине подводной разработке грунта более 40м.
Впервые в отечественной и мировой практике в 1966г. на Киевском заводе «Ленинская кузница» был изготовлен земснаряд 500-70ГЛ, на раме грунтозаборного устройства которого в герметичной капсуле был смонтирован погружной грунтонасос (ПГ) ГрУТ 8000/71 с заглублением под уровень воды в забое на величину 15м. Второй грунтонасос был смонтирован в трюме земснаряда (трюмный грунтонасос ТГ). При глубине подводной разработки грунта до 45м во время производственных испытаний была достигнута грун топроизводительность более 1000м /ч, что в два раза выше проектной величины. Однако во время испытаний указанного земснаряда были выявлены следующие недостатки использованного конструктивного решения: а) неудобство обслуживания ПГ в герметичной капсуле; б) малая надежность погружного электропривода в моноблоке с ГН.
Можно отметить, что в 1981г. был испытан еще один вариант моноблочного агрегата с ГН 20Р-11М, который был установлен на раме грунтозаборного устройства земснаряда 300-40М [18]. Испытания этого земснаряда еще раз показали, что отечественная промышленность не в состоянии поставить достаточно надежные погружные электроприводы. Ситуация не изменилась в настоящее время. По указанной причине все дальнейшие случаи применения ПГ в отечественной гидромеханизации связаны с использованием обычных серийно выпускаемых ГН с размещением электроприводов выше уровня воды в забое земснаряда (рис. 1.6). Широко известны случаи изготовления и применения сменных грунтозаборных устройств с ПГ 16Р-9 для земснаряда 350-50Л [18], или с ПГ ГрУТ 2000/63 для земснаряда 200-50 [19].
По указанным выше (чисто техническим) причинам все серийно выпускаемые отечественные земснаряды комплектуются трюмными ГН, в то время как ведущие мировые фирмы Голландии, Японии и ряда других стран серийно выпускают земснаряды с погружными ГН, обеспечивающими удельные энергозатраты на разработку, транспорт и укладку грунта в 2-3 раза ниже, чем земснаряды отечественной постройки [20].
Погружение ГН под уровень воды в забое земснаряда адекватно увеличению вакуумметрической высоты всасывания на величину статического подпора (рис. 1.7). За счет погружения ГН под уровень воды в забое земснаряда можно решить как одну из двух ниже указанных задач, так и обе задачи одновременно: 1) увеличение глубины бескавитационной разработки грунта; 2) увеличение грунтопроизводительности земснаряда за счет реализации кавитационного запаса ГН.
Однако, по мнению многих отечественных специалистов, в том числе такого известного специалиста в области гидромеханизации земляных работ, как Б. М. Шкундин [15], высокая всасывающая способность ПГ гидравлически плохо согласуется с ограниченными возможностями транспортной системы земснарядов. Поэтому, например, Б. М. Шкундиным высказано мнение о необходимости такого согласования путем закачки чистой воды в транспортную систему земснарядов с помощью дополнительно установленного водяного насоса. По этому поводу считаем необходимым отметить следующее. Закачка чистой воды в транспортную линию земснарядов с погружным ГН, несомненно, может привести к гидравлическому соответствию высокой всасывающей способности ПГ с ограниченными (по приведенной дальности гидротранспортирования грунта) возможностями гидротранспортной системы земснарядов. Однако для уменьшения требуемой мощности электропривода водяного насоса и уменьшения глубины погружения ГН под уровень при том же конечном эффекте, целесообразно не просто закачивать воду в транспортную систему земснаряда, а закачивать ее через эжектор, создавая дополнительный подпор во всасывающем трубопроводе ГН. В свою очередь, это, как будет показано ниже, позволяет в 1,5-2 раза уменьшить глубину погружения ГН под уровень, т. е. существенно облегчить конструктивное решение задачи. Таким образом, нами вместо общепринятой альтернативности решений (или погружение ГН под уровень, или эжектирование всасывающего трубопровода ГН) предлагается синтезное решение: погружение ГН под уровень плюс эжектирование его всасывающего трубопровода.
Одним из способов гидравлического согласования высокой всасывающей способности ПГ с ограниченными возможностями гидротранспортной системы земснарядов является применение многонасосных земснарядов широких технологических возможностей (ЗШВ) [24-26] (рис. 1.8).
Методы расчетного обоснования параметров эжектирования всасыва ющего трубопровода грунтонасосов
Наибольший вклад в развитие теории эжектирования всасывающего трубопровода грунтонасосов земснарядов внес С. П. Огородников [17, 30, 31, «г 36]. Полученное им уравнение подпора эжектора АНЭ имеет вид где Qi и Q2 — расход жидкости соответственно во вспомогательной подсистеме ВНЭ и основной подсистеме ГН после смешения потоков (р = р2); Fj и F2 - соответственно суммарная площадь насадков эжектора и площадь сечения всасывающего трубопровода ГН; a - угол ввода потока рабочей жидкости по отношению к оси всасывающего трубопровода. » Необходимо отметить две особенности уравнения (1.9): 1. Уравнение (1.9) является недетерминированным, так как в нем два неизвестных: АНЭ и Ch/Qi Поэтому практически использовать (1.10) можно только после измерения отношения Q2/Q1 на экспериментальном стенде в натуральную величину с моделированием гидравлического сопротивления напорного трубопровода ГН степенью закрытия задвижки на его напорном патрубке. При этом для экспериментального стенда должны быть использованы серийно выпускаемые ГН. В современных экономических условиях это вряд ли возможно. 2. При выводе уравнения (1.9) С. П.
Огородниковым введены следую щие принципиально важные допущения (рис. 1.18): Ниже будет показано, что, во-первых, каждое из указанных допущений, особенно второе, может привести к недопустимой погрешности, во-вторых, детерминировать уравнение вида (1.9) можно путем представления гидравлической системы ГН с эжектором в его всасывающем трубопроводе в виде системы (1.4) и математического описания взаимосвязи между элементами этой сложной самонастраивающейся гидравлической системы. Заметим что гидравлические потери напора во внутреннем эжекторе, в общем случае, равны АНЭ =АНЭ+АНЭ, где АНЭ- соответственно местные м потери в насадке (насадках) эжектора и АНЭ- подпор эжектора. X. Ш. Мустафин [39, 42], повторив часть выводов П. Н. Каменева и А. П. Юфина (рассмотрев уравнение Бернулли и теорему о количестве движения), получил уравнение вида где k=Fi/F2; q=Qi/Q2; Цои M-i коэффициенты расхода соответственно для смесительной камеры эжектора и гидравлической подсистемы ВНЭ; С, суммарный коэффициент сопротивления смесительной камеры (с учетом путевых и местных потерь). Уравнению (1.10) присущи те же недостатки, что и уравнению (1.9) (ряд допущений, приводящих к существенной погрешности, и два неизвестных в одном уравнении: q и АНЭ). При конструктивном решении эжектирования X. Ш. Мустафин рекомендует 20-25% от расхода Qi (в подсистеме ВНЭ) использовать для гидравлического рыхления грунта. Признавая очевидную правильность рекомендации, заметим, что «управлять» процессом гидравлического рыхления грунта станет возможным только после детерминирования математической модели (1.5). X. Ш. Мустафин ввел также понятие «эффективность грунтозабора» для земснарядов с эжекторным грунтозабором и оценивает ее зависимостью Однако и при этом открытым остается вопрос об оптимальных (при минимуме удельных энергозатрат на 1м3 разрабатываемого грунта) параметрах эжектирования при заданной глубине подводной разработки грунта или при заданной проектной грунтопроизводительности земснаряда. В. П. Лахтин в работе [43] приводит следующие формулы для выбора геометрических размеров кольцевого эжектора: где Hi и Нг — соответственно напор рабочего потока на выходе из эжектора и напор подсасываемого потока на входе в камеру смешения, м; D и D0 — диаметр соответственно смесительной камеры и внешнего кольца кольцевого эжектора, м; 8- конструктивная толщина стенки кольцевого эжектора, м; hk и hg- гидравлические потери напора соответственно в смесительной камере и в диффузоре, м.
К сожалению, автором не раскрыт порядок вывода (1.12) и (1.13). К тому же, в первых двух уравнениях четыре неизвестных (Q2/Q1, Qb Hi и Н2). Вызывает также сомнение правомерность представления зависимости между Hi и Нг в виде (1.13), так как и отношение Ch/Qi и, отношение Н1/Н2 устанавливаются в результате процесса самонастройки сложной системы (1.4). В [32] приведена следующая формула величины ЛНЭ (названной автором «Напором нагнетателя эжектора») где hp- глубина подводной разработки грунта, м; Z- превышение оси ГН над уровнем воды в забое, м; 1,7 - коэффициент гидравлических потерь напора в подсистеме ВНЭ. По своему смыслу формула (1.14) приведена для оценки величины потребного подпора эжектора и никаким образом не раскрывает взаимосвязь между элементами системы (1.4). В отличие от X. Ш. Мустафина [39, 42] А. И. Харин [37] эффективность грунтозабора для земснарядов с эжекторным грунтозабором предлагает определять по зависимости где 7]дНЭ - гидравлический КПД ВНЭ; Н\ - напор, развиваемый ВНЭ, м. Как видно из структуры формулы (1.15), отношение (дн;-дн;)/н, характеризует удельный вес всех гидравлических потерь в подсистеме ВНЭ до эжектора, хотя логичнее оперировать понятием «гидравлический КПД эжектора» гэ, который равен отношению АН /Н,. В ходе дальнейших преобразований А. И. Харин принимает гидравлические потери во всасывающем трубопроводе грунтонасоса земснаряда, равными 20% от АНЭ. Это далеко не всегда соответствует действительности, что ниже подтверждено расчетами для конкретных земснарядов. Кроме того, А. И. Харин связывает величину АН] только с глубиной подводной разработки грунта, в то время как при эжектировании всасывающего трубопровода ГН, несмотря на относительно низкий КПД водоструйных нагнетателей, решается еще весьма практически важная задача увеличения приведенной дальности гидротранспортирования грунта.
Обоснование математических моделей гидравлической системы грунтонасоса с эжектором в его всасывающем трубопроводе
Обязательным элементом алгоритмизации поставленных задач является выявление необходимости в эжектировании всасывающего трубопровода ГН. Для этого, в свою очередь, необходимо обосновать требуемую грунто-производительность земснарядов. Рассмотрим этот вопрос более подробно по схеме, изложенной в [5]. В 1976г. Ю. А. Поповым [1] введено понятие нормативной грунтопро-изводительности земснарядов с использованием нормативной классификации грунтов по трудности их разработки земснарядами. При этом под объемной консистенцией гидросмеси понималось отношение объема грунта в плотном сложении к объему воды в единице объема гидросмеси. В 1988г. В. И. Глевицким понятие нормативной грунтопроизводитель-ности включено справочное для проектировщиков и производственников [4], но в соответствии с [7], под объемной консистенцией гидросмеси понимается в данном случае отношение объема грунта в естественном сложении к объему воды в единице объема гидросмеси. Тогда нормативная грунтопроизво дительность земснарядов Q" и соответствующие ей нормативные консистенция (SH) и плотность (рн) гидросмеси определяются по схеме: 1) по [7] устанавливают группу и наименование грунта по трудности его разработки земснарядами, а также удельный расход воды q на разработку, транспорт и укладку 1м3 грунта; 2) рассчитывают нормативную объемную консистенцию гидросмеси в долях единицы где п - пористость карьерного грунта в долях единицы; 3) рассчитывают нормативную плотность гидросмеси по формуле где р0 и ртв - плотность соответственно воды и грунта в абсолютно плотном сложении; 4) при найденном значении рн сначала находят производительность земснаряда по гидросмеси, а затем - нормативную грунтопроизводитель-ность земснаряда Q ,. Как правило, существенные сложности имеют место при реализации п.4 приведенной выше схемы.
Причиной является то обстоятельство, что в зависимости от конкретных условий производства работ возможны ситуации, показанные на рис. 3.1: Схема вывода ГН из нештатной ситуации: замена штатного РК на рабочее колесо меньшего диаметра (кривая 5 на рис. 3.3) — уменьшение штатного РК наименьшего диаметра на 12% (ГрУ) или на 15% (Гр) путем обрезания его лопаток (кривая 6 на рис. 3.3) — дросселирование напорного трубопровода (кривая 7 на рис. 3.3) уменьшение частоты вращения РК путем замены его привода (кривая 8 на рис. 3.3)—»эжектирование всасывающего трубопровода ГН (кривая 9 на рис. 3.3) -» погружение ГН под уровень воды в забое (кривая 10 на рис. 3.3). Мероприятия, связанные с уменьшением диаметра рабочего колеса, приводят к снижению места положения напорной характеристики грунтонасоса. Величина снижения напорной характеристики, а также характеристики мощности оценивается с помощью формул: При обосновании способа вывода грунтонасоса из кавитации следует иметь в виду, что уменьшение диаметра рабочего колеса всегда приводит к снижению КПД, что в свою очередь приводит к дополнительным затратам AN на преодоление гидравлического трения в проточных каналах грунтонасоса, т.е. Следует учитывать, что грунтонасосы - тихоходные гидравлические машины с относительно низким КПД, что обусловлено интенсификацией их абразивного износа при увеличении частоты вращения рабочего колеса. Поэтому уменьшение частоты вращения рабочего колеса всегда приводит к снижению КПД грунтонасоса на величину Аг. Если теперь ввести обозначения: Ni - потребляемая мощность после замены привода, кВт; N2 - то же до замены, кВт; г\\ - КПД грунтонасоса после замены привода; т\2 - то же до замены, то увеличение потребляемой мощности составит Под дросселированием понимается в данном случае установка сужающего устройства (диафрагмы) на выходе из корпусного трубопровода (перед первым звеном плавучего трубопровода).
При этом необходимую величину местного сопротивления AhM, создаваемого диафрагмой, можно принять равной (AhK-Ki), где AhK - глубина кавитации, снятая с масштабного графика; Ki = 1,05-1,10 - коэффициент запаса. Тогда коэффициент сопротивления диафрагмы где V - средняя скорость течения гидросмеси в плавучем трубопроводе, м/с. При найденном значении коэффициента сопротивления С,д диаметр проходного сечения диафрагмы с!д может быть рассчитан с помощью формулы где С0д = 7Ссід/4 - площадь отверстия диафрагмы, м ; (йпг = пв1г/4 — площадь внутреннего сечения плавучего трубопровода, м . Дополнительно потребляемая мощность на преодоление местного сопротивления AhM определяется по формуле где QHK измеряется в м/с; г\ - КПД грунтонасоса при Q = Qh Как уже отмечалось, эжектирование всасывающего трубопровода грунтонасоса и погружение грунтонасоса под уровень поверхности воды в забое, - во-первых, наиболее радикальные, во-вторых, наиболее общие технические решения, позволяющие решить комплекс задач: увеличить глубину подвод
Геологические условия залегания нерудных строительных материалов на Марусинском месторождении
Как известно, гидромеханизированный способ производства земляных работ состоит из нескольких технологически неразрывных процессов: подводная разработка грунта и его смешивание с водой — подача водогрунто-вой смеси (гидросмеси) в грунтонасос (ГН) - нагнетание гидросмеси в транспортную трубопроводную линию земснаряда — гидравлическая укладка грунта в сооруэюение после излива гидросмеси из трубопровода. При этом транспортная линия земснаряда представляет собой сложную самонастраивающуюся гидравлическую систему вида {Грунтонасос ± Трубопроводная сеть} /і а рабочая точка этой системы соответствует равновесию Нгн=Нтр (здесь Нгн -напор, развиваемый ГН; Нтр - гидравлические потери напора в подсоединенной трубопроводной сети), что, в свою очередь, соответствует точке пересечения напорной характеристики ГН и гидравлической характеристики трубопроводной сети (рис. 1.1). В соответствии с рис. 1.2 элементами трубопроводной сети являются: всасывающий трубопровод ГН; корпусный трубопровод земснаряда; плавучий гибкий трубопровод; карьерный и магистральный участки берегового трубопровода; распределительный трубопровод.
Земснаряды - плавучие землеройные машины, предназначенные для производства земляных работ способом гидромеханизации. Поэтому важ нейшим показателем эффективности работы земснарядов является ветствии с классификацией грунтов по трудности их разработки земснарядами; фактическая часовая грунтопроизводительность — максимальная грун-топроизводительность, которая может быть достигнута при заданных условиях производства работ и при максимальном использовании возможностей ГН и его транспортной линии; техническая часовая грунтопроизводительность - определяется с учетом фактической часовой грунтопроизводительности и понижающих коэффициентов в соответствии с [8]; проектная сезонная грунтопроизводительность - определяется в соответствии с проектными сроками начала и окончания эксплуатационного сезона земснарядов. Указанные виды грунтопроизводительности земснарядов и схемы их определения часто далеко не соответствуют реальным условиям производства работ в виду сложной совокупности факторов, лимитирующих этот важный показатель. Лимитирующими (в порядке приоритетности) могут быть: а) всасывающая способность ГН, в свою очередь, зависящая от группы грунта по трудности его разработки земснарядами, применяемого грунтоза борного устройства, глубины подводной разработки, а также от паспортных характеристик ГН и возможностей транспортной линии; б) технические возможности транспортной линии (приведенная даль ность гидротранспортирования грунта); в) требуемая грунтопроизводительность земснарядов. Из перечисленных факторов особо важным и, вместе с тем сложным, является понятие «всасывающая способность ГН». Эта сложность обусловлена многофакторным влиянием на всасывающую способность ГН. Основным из таких факторов является: в) соответствие группы грунта типу применяемого грунтозаборного устройства; г) величина кавитационного запаса ГН при заданных условиях произ водства гидромеханизированных земляных работ. В сложной совокупности указанных факторов, в особом случае, задачу выбора приоритетности можно решить только методом многокритериальной оптимизации технологических процессов гидромеханизации земляных работ в строительстве [5, 10-14]. Однако в соответствии с целями и задачами настоящих исследований поставим на первое место (по приоритетности) глубину подводной разработки грунта.
Тогда можно утверждать, что глубина подводной разработки зависит от кавитационной характеристики ГН (однозначно), а также от двух важнейших взаимосвязанных факторов: требуемой грунтопроизводительности земснаряда; приведенной дальности гидротранспортирования грунта (с учетом всех факторов, влияющих на ее величину). Иными словами, сумма гидравлических путевых и местных потерь во всасывающем трубопроводе, включая потери на всасывание грунта, не должна превышать предельно допустимых (из условия отсутствия кавитации) потерь. При этом фактическая сумма потерь в функции от расхода воды или гидросмеси является вакуумметрической характеристикой всасывающего трубопровода, а предельно допустимая сумма потерь - кавитационной характеристикой ГН. Все это позволяет структурную схему взаимозависимости основных факторов представить в системном виде рис. 1.3.
