Грунты и их свойства

Во время работы экскаваторы постоянно взаимодействуют с грунта­ми, разрабатывая и перемещая их из забоя, а также передвигаясь по ним как на рабочей площадке, так и с объекта на объект. Грунты являются сложными дисперсными телами, состоящими преимущественно из двух фаз: твердой и жидкой. По своему происхождению грунты бывают минеральными (песок, глина, камни) и органическими (ил, торф, фосфори­ты).

Прочность грунтов во многом зависит от относительного содержания в них частиц различной крупности, а также от их плотности и влажности.

Песчаные грунты малосвязаны, хорошо водопроницаемы, малосжима-емы, при увлажнении незначительно снижают сопротивление нагрузкам. Пылеватые песчаные грунты с круп­ностью частиц менее 0,05 мм легко разжижаются и теряют несущую способность при увлажнении. Супесча­ные грунты содержат в небольшом количестве (до 10 %) глинистые частицы, что придает связанность этим грунтам. При повышении влажности они больше, чем глинистые грунты, сохраняют устойчивость.

Супесчаные мелкие грунты содержат большое количество пылева-тых частиц, в увлажненном состоянии они легко деформируются.

Глины обладают большой свя-

занностью и плотностью, практически водонепроницаемые.

Суглинистые грунты, содер­жащие частицы глины от 10 до 30 %, обладают большой связанностью в су­хом состоянии, но быстро теряют ее при увлажнении.

Скальные грунты по строению разделяют на однородные и слоистые. Однородные скальные грунты состоят преимущественно из изверженных пород с кристаллической структурой. Они отличаются значительной плотно­стью (объем пор не больше 1 %) и малой влагоемкостью. Слоистые скальные грунты принадлежат к оса­дочным породам и сложены из песчаников, известняков, доломитов и глинистых сланцев. Прочность этих пород колеблется в широких пределах и зависит как от состава и сложения, так и от толщины слоя.

Конгломераты — это обломоч­ные породы, сцементированные тем или иным минеральным цементом. Твердость породы зависит от состава связующего.

Грунты, имеющие отрицательную температуру, называют мерзлыми, в них хотя бы часть содержащейся воды превратилась в лед, цементирую­щий минеральные частицы.

Мерзлые грунты отличаются высо­кой механической прочностью (в де­сятки и сотни раз выше, чем у талых грунтов) и абразивностью, что в основ­ном определяет трудность их разра­ботки.

При использовании экскаваторов различают два основных способа разработки грунтов:

механический — отделение грунтов от массива ковшовым или отвальным рабочим органом машины;

взрывной — разрушение грунтов давлением газов, выделяемых при взрыве взрывчатых веществ.

Механический способ наиболее распространен, он применим для большинства грунтов, за исключением скальных и мерзлых, которые грузят экскаваторами после их разрыхления или дробления на куски соответствую­щего размера.

В зависимости от трудности разра­ботки грунты распределяют по груп­пам согласно «Единым нормам и рас­ценкам» (ЕНиР) на механизиро­ванные земляные работы.

Основным критерием для отнесения грунтов к той или иной группе является их средняя объемная масса в плотном состоянии. Нормами предусмотрены грунты природной влажности, т. е. не находящиеся во время разработки под непосредственным воздействием грун­товых, проточных или дождевых вод.

Так пески, торф, супески, чернозем и выветрившиеся шлаки относят к грунтам I — II групп.

Сцементированный строительный мусор, невыветрившиеся металлурги­ческие шлаки, тяжелые суглинки с примесью щебня и гравия свыше 10 % считают грунтами III группы, а мягкий мел и тяжелые ломовые глины — грунтами IV группы.

Плотный мел, мягкий известняк, гипс и глинистые моренные (леднико­вого происхождения) грунты с включе­нием валунов размером более 30 см относят к грунтам V — VI групп.

Грунты I — IV групп разрабатыва­ют без предварительного разрыхления, а грунты V — VI групп — после пред­варительного разрыхления. Величина кусков при рыхлении не должна превышать '/з ширины ковша.

Тяжелые грунты и грунты с приме­сями, разработка которых в состоянии природной плотности затруднена, так­же подлежат предварительному рых­лению. Необходимость рыхления грун­та определяют в каждом случае, исходя из местных условий (плотности грунта, характера и количества приме­сей, мощности и состояния машины и т. д.).

При разработке одноковшовыми экскаваторами предварительно раз рыхленных грунтов распределение их на группы производится в зависимости от характеристики грунтов и трудности их разработки. Распределение грунтов на группы по ЕНиР является условным и не может быть использовано при проектировании и испытании земле ройных машин. Поэтому при создании одноковшовых экскаваторов и опреде лении продолжительности рабочего циклав соответствии с ГОСТ 17343— 83 используют классификацию не­мерзлых землистых грунтов по методу проф. А. Н. Зеленина.