Способы разработки грунтов

 

Наиболее энергоемкой из всех операций по устройству выемок является отделение грунта от массива (разрушение грунта), в связи с чем способы разработки грунтов различаются по способам их разрушения, характеризуемым видом энергетического воздействия.

 

Механическое разрушение грунтов основано на сосредоточенном контактном силовом воздействии рабочего органа машины на грунт, называемым также резанием. Для реализации этого способа рабочие органы грунторазрабатывающих машин оснащают клинообразными режущими инструментами, перемещаемыми относительно грунтового массива.

 

В зависимости от скорости и характера воздействия режущего инструмента различают статическоеи динамическоеразрушение грунтов.

При статическом разрушении режущий инструмент движется равномерно или с незначительными ускорениями при скорости до 2... 2,5 м/с. Этот способ применяется как основной при разработке грунтов экскаваторами, землеройно-транспортными машинами, рыхлителями и буровым машинами вращательного действия. В машинах, разрабатывающих прочные скальные породы, реализуется как статический, так и динамический способы их разрушения, в частности, ударный. Известны также вибрационный и виброударный способы. Этим способом выполняют до 85 % всего объема земляных работ в строительстве.

Рабочий процессмашины для механической разработки грунта может состоять только из операции разрушения грунта, как, например, у рыхлителя при разрушении прочных грунтов, или вклю­чать эту операцию как составную часть рабочего процесса. В по­следнем случае одновременно с отделением от массива грунт захватывается ковшовым рабочим органом или накапливается пе­ред ним — при отвальном рабочем органе, например, при раз­работке бульдозером, автогрейдером.

 

Для интенсификации разрушения грунта используют комбини­рованные способы. Например

газомеханический способобеспечива­ет импульсную подачу газов под давлением в отверстия на земле­ройном рабочем органе. Выходящие через отверстия газы разрых­ляют грунт, уменьшая этим сопротивление перемещению рабо­чего органа.

Сопротивляемость разрушению водонасыщенных мерзлых грун­тов может быть понижена путем ввода в них химических реаген­тов с пониженной температурой замерзания (хлористого натрия, хлористого калия и др.).

При устройстве гидротехнических земляных сооружений (пло­тин, дамб), а также в некоторых других случаях на водоемах или вблизи них широко применяют гидравлическое разрушение грун­товструей воды с использованием гидромониторов и землесосных снарядов. Таким же способом добывают песок, гравий или песчано-гравийную смесь для их последующего использования.

 

Взрывомобычно разрушают крепкие скальные породы и мерзлые грунты под давлением газов, образующихся при воспламенении взрывчатых веществ, которые закладывают в специально про­буренные скважины (шпуры), в прорезные узкие щели или втраншеи.

Для бурения шпуров применяют машины механического буре­ния, а также термо- и термопневмобуры. Щели и траншеи обычно разрабатывают механическим способом. В термобуре реализуется термомеханический способ разрушения грунта: его прогрев высоко­температурной (до 1800...2000°С) газовой струей с последующим разрушением термоослабленного слоя грунта режущим инструментом. При термопневматическом бурении грунт разрушается и выносится из скважины высокотемпературной газовой струей соскоростью до 1400 м/с. Разработка грунтов взрывом наиболее энергоемкая, а следовательно, наиболее дорогая.

Для дробления валунов и негабаритных камней, образующихся в результате разрушения грунтов взрывом, применяют установки, реализующие электрогидравлический способразрушен грунтов, использующий ударную волну, которая образуется в искровом разряде в жидкости. При этом полученная в разрядном канале теплота нагревает и испаряет близлежащие слои жидкости, образуя парогазовую полость с высоким давлением, воздей ствующим на грунт.

 

Реже применяют физические способыразрушения грунтов без комбинирования с другими способами. Они основаны на воздействии на грунт температурных изменений (прожигание прочных грунтов, оттаивание мерзлых грунтов), токов высокой часто ультразвука, электромагнитной энергии, инфракрасного излучения и т.д.

 

Выбор способа разработки зависит, прежде всего, от прочности грунта, в т.ч и от сезонной, связанной с его промерзанием. При правильной организации плановых работ можно избежать или свести к минимуму энергетические и другие затраты, связанные с разработкой мерзлых грунтов, выполняя земляные работы преимущественно до наступления зимы. Используют также способы предохранения под­лежащих разработке в зимнее время грунтов от промерзания путем их укрытия специальными матами или подсобными материалами (опилками, выпавшим до промерзания грунта снегом, разрыхленным слоем грунта и т.п.).