Введение к работе
Актуальность работы. Около 60 % территории нашей страны занимают мерзлые грунты В настоящее время на территории России ведется активное строительство и добыча природных ресурсов в зонах с суровыми климатическими условиями
Разработка мерзлого грунта занимает 15-20 % от общего объема земляных работ, при этом на земляные работы приходится до 20 % стоимости сооружений, а стоимость возведений в 2—5 раз выше, чем в европейской части.
Поэтому в связи с большим объемом земляных работ необходимо совершенствование техники и технологий разработки мерзлых грунтов
Основными способами при разработке являются буровзрывные работы и рыхление грунта мощными гусеничными рыхлителями Как показывает практика, наиболее эффективно использовать статические рыхлители, поскольку себестоимость работ у них в несколько раз меньше по сравнению с буровзрывными способами и рыхлителями динамического действия.
Однако рыхлители статического действия имеют слабое место - наконечник, ресурс которого в мерзлых грунтах не превышает 5-14 часов, а форма не приспособлена к условиям мерзлых грунтов и не обеспечивает производительное рыхление.
В настоящее время такие известные производители техники, как КО-MATSU и CATERPILLAR, применяют наконечники рыхлителей различной формы и длины Рыхлители, выпускаемые отечественными производителями, по-прежнему комплектуется зубьями более простой треугольной формы
Объект исследования — процесс взаимодействия наконечника зуба рыхлителя с мерзлым грунтом
Предмет исследования — влияние геометрии наконечника зуба на процесс рыхления при различных свойствах грунта
Цель работы — повышение производительности рыхлителя статического действия
Достижение поставленной цели осуществляется решением следующих задач
определить прочностные свойства мерзлых грунтов в зависимости от влажности, температуры и типа грунта,
разработать математическую модель процесса рыхления мерзлых грунтов,
исследовать влияние типа и категории грунта на сопротивление рыхлению мерзлых грунтов наконечниками различной формы,
исследовать влияние угла и глубины рыхления мерзлых грунтов наконечниками различной формы,
обосновать выбор рациональной формы наконечника рыхлителя для производства работ по разработке мерзлых грунтов при температуре воздуха от -5 до -20 С,
разработать методику определения рациональной формы наконечника и режимов работы рыхлителя статического действия.
Общая методика исследований предусматривает комплексный экспериментально-теоретический подход, включающий
экспериментальные исследования в лабораторных условиях,
разработку аналитического описания процесса рыхления мерзлых грунтов,
экспериментальные исследования процесса рыхления с целью сопоставления их результатов с результатами теоретических исследований
Научная новизна:
разработана трехмерная математическая модель рыхления мерзлых грунтов, рписывающая изменения напряженно-деформированного состояния среды при взаимодействии с наконечниками различной геометрической формы,
получены зависимости, связывающие усилие рыхления и напряжения, возникающие в грунтовом массиве
Практическая ценность:
определены усилия, приходящиеся на наконечник рыхлителя;
разрабртан метод расчета на ЭВМ определения усилий рыхления с учетом объемной геометрии наконечника и нелинейных свойств разрабатываемого материала,
разработаны рекомендации по выбору наконечника с учетом повышения производительности работ
Апробация работы Основные положения диссертации докладывались на Международной научно-практической конференции «Дорожно-транспортный комплекс, экономика, экология, строительство и архитектура» (г Омск, 21-23 мая 2003г); на 43-й Международной научно-технической конференции ААИ «Проблемы создания и эксплуатации автомобилей, специальных и технологических машин в условиях Сибири и Крайнего Севера» (г Омск, СибАДИ, 2003г.), I Всесоюзной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых (г Омск СибАДИ 2006г.)
Реализация работы заключается во внедрении методики применения наконечников в Государственное предприятие «Управление механизации дорожных работ» г Омска при планировании и организации производства работ по рыхлению мерзлых грунтов
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 печатных работ, в том числе 1 работа в издании из перечня ВАК
Структура и объем диссертационной работы. Работа состоит из введения, четырех глав, заключения, списка использованных источников и шести приложений Диссертация изложена на 186 страницах, содержит 58 таблиц и 81 рисунок
