CC BY
14
ИЗВЕСТИЯ
ТОМСКОГО ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ И ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО ИНСТИТУТА
ИМЕНИ С. М. КИРОВА
Том 188 1974
НЕКОТОРЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ РАЗРУШЕНИЯ МЕЖЩЕЛЕВОГО ЦЕЛИКА ЗАКЛАДНЫМ ГИДРОДОМКРАТОМ
И. Г. БАСОВ, А. А. СДОБНИКОВ (Представлена кафедрой горных машин, рудничного транспорта и горной механики)
В работе [1] нами был описан принцип рыхления мерзлого грунта путем нарезания щелей баровой машиной с одновременным разрушением межщелевого целика путем отрыва-отламывания его элементов с помощью закладного гидродомкрата. В данной статье приведены некоторые результаты экспериментов, проведенных в лабораторных и производственных условиях с целью установления необходимых усилий и целесообразных способов их приложения для разрушения межщелевого целика на крупные блоки (куски).
гидродомкратом
Эксперименты по' отделению от межщелевого целика мерзлого грунта крупных блоков в лабораторных условиях проводились на специально сконструированном для этих целей стенде. Межщелевой целик имитировался Т-образной моделью (рис. 1) из грунта. Модели изготов-
и
30 70
НО
{50
Рис. 2. Изменение усилия Р, необходимого для отделения блока от межщелевого целика, в зависимости от места его приложения при Ящ=200 мм; т = 100 мм; ¿,р = 50 мм (а, в, д) и £р=100 мм (б, г, е); /г = 50 мм (ж), /г= 100 мм (и) и температуре мерзлой супеси (влажностью №=19— 22%) в °К: 1 — 268°; 2 — 263°; 3 — 258°; 4 — 253°
лялись в 1/10 натуральной величины путем формирования из грунтов естественного сложения. При формировании грунт уплотнялся до плотности, примерно равной его плотности в естественных условиях, что контролировалось с помощью ударника ДорНИИ. Образцы выдерживались при определенной температуре в термокамере не'менее 72 часов. Весовая влажность образцов поддерживалась постоянной. Во время эксперимента утолщенная часть модели (рис. 1) зажималась между щек стенда и разрушающее усилие Р создавалось ручным гидропрессом. Разрушение моделей межщелевых целиков заданной толщины т (рис. 1) производилось при имитации определенной глубины Нщ щели, глубины к заложения гидродомкрата и плеча Ьр приложения усилия Р в горизонтальной плоскости.
Эксперименты показали, что с изменением /г и 1р разрушение мерзлого грунта межщелевого целика происходит путем развития трещин, образующих в основных плоскостях углы, изменяющиеся в пределах а=90—120°; р= 100—110° и 7=100—140°. Такие величины углов свидетельствуют о том, что разрушение межщелевой полосы закладным гидродомкратом происходит при наличии как сдвигающих де-
формаций, так и деформаций отрыва. При постоянных #ш, h, Lp, т и прочих равных условиях объемы отделяемых блоков получаются примерно одинаковыми.
С увеличением h на модели с 30 мм до 150 мм усилие, необходимое на отделение блока грунта от межщелевого целика, монотонно возрастает почти в 3 раза (рис. 2, а-е). При этом обычно угол р уменьшается до своего нижнего предела. Повышение усилия Р и уменьшение угла р с сокращением плеча (#ш—h) можно объяснить тем, что разрушение в таком случае происходит в основном за счет сдвигающих деформаций.
W - - ---------
/00 80'
60 ____ ________ -
500 Ш 700 t¡%MM М 500 70Q f¡ мм
Р,кн 25Ú 2Ю № <70 (50
(50 ________
си) № 600 m m
¿p,MM
Рис. 3. Зависимость усилия разрушения межщелевого целика мерзлой супеси (UP=10%, t = 2$l°K, С = 340) от места его приложения при Н щ= 1600 мм; длине плеча Lp: 1-—500 мм; 2—1000 мм, глубине h заложения гидродомкрата: 3—300 мм, 4—500 мм, 5—1000 мм и толщине т межщелево-- го целика: а — 400 мм, б— 1200 мм, в — 750 мм
Увеличение Lpс 30 мм до 150 мм приводит к снижению усилия Р примерно на 30% (рис. 2, ж, з). При этом углы а и y приближаются к своим верхним пределам. Это свидетельствует о том, что увеличение плеча приводит к преобладанию отрывающих деформаций, происходящих при отделении блоков. С понижением температуры образцов от 268°К до 253°К усилие Р увеличивается примерно в три раза (рис. 2).
Эксперименты показали, что модели межщелевых целиков, изготовленные из супеси, значительно лучше сопротивляются разрушению, нежели модели из суглинистых грунтов и глины. Этим еще раз подтверждается, что мерзлые супеси естественного залегания значительно лучше сопротивляются любым видам деформаций (в сравнении с другими грунтами).
Для проверки результатов лабораторных исследований были проведены по аналогичной схеме эксперименты в производственных условиях при разрушении межщелевых целиков супесей с глубиной промерзания до 2 м. Характер изменения усилия Р в зависимости от места его приложения, полученный в производственных условиях (рис. 3), а также углов а, р, у, хотя и незначительно, но -отличается от аналогичных зависимостей, выявленных в лабораторных условиях (рис. 2). Этого можно было ожидать, поскольку модели межщелевых целиков не-
3 5
возможно было выполнить с переменной прочностью по глубине щели, что имеет место в натурных условиях. Если учесть, что усилия Р, полученные при разрушении моделей, для перевода к натурным условиям необходимо увеличить в 100 раз, то данные лабораторных исследований можно считать соизмеримыми с производственными.
На основе проведенных исследований можно сделать следующие выводы:
1. Установлена возможность регулирования величины (объема) блоков, отделяемых от межщелевого целика.
2. С понижением температуры мерзлых грунтов сопротивляемость их разрушению закладным гидродомкратом увеличивается. Наибольшую сопротивляемость разрушению при прочих равных условиях имеют супесчаные грунты.
3. Уменьшение плеч (#щ—/г) и Ьр приложения усилия Р приводит к увеличению последнего. При этом углы а, р, у уменьшаются, свидетельствуя о преобладании сдвигающих деформаций разрушения.
4. Для уменьшения усилия Р глубина к заложения гидродомкрата не должна превышать 500 мм. С целью регулирования степени рыхления межщелевого целика шаг срабатывания автоматически действующего закладного гидродомкрата можно принимать в пределах 300— 1000 мм.
5. Для разрушения межщелевых целиков грунтов с глубиной промерзания до 2 м и более с изменением т и в пределах соответственно 0,5—1,2 м и 0,3—1,5 м закладной гидродомкрат должен развивать усилие не менее 350—400 кн.
ЛИТЕРАТУРА
1. О. Д. Алимов, И. Г. Басов, А. А. Сдобников, Ф. Ф. Зелингер. Резание мерзлого грунта с одновременным скалыванием. Механизация строительства, № 1, 1966.
