Научная статья на тему 'Влияние упруго-инерционных свойств землеройных машин на динамическое гашение колебаний'

Влияние упруго-инерционных свойств землеройных машин на динамическое гашение колебаний Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

CC BY
64
25
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ВИБРОЗАЩИТА / ДИНАМИЧЕСКИЙ ГАСИТЕЛЬ КОЛЕБАНИЙ / DYNAMIC EXTINGUISHER OF VIBRATIONS / АНТФАЗНЫЕ КОЛЕБАНИЯ / АККУМУЛЯТОР ЭНЕРГИИ / ACCUMULATOR OF ENERGY / РАБОЧЕЕ ОБОРУДОВАНИЕ / WORKING EQUIPMENT / VIBRODEFENCE / ANTIPHASE VIBRATIONS

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Геллер Юрий Александрович, Баландин Олег Агафангелович

Рассматривается возможность оценки динамических свойств рабочего оборудования землеройных машин в тех ситуациях, когда значения параметров оборудования влияют на вибрационное состояние механической системы «базовая машина рабочее оборудование грунт». На основании математического аппарата показана возможность эффективной защиты базовой машины и оператора в широкой полосе частот внешних воздействий.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Геллер Юрий Александрович, Баландин Олег Агафангелович

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

RESILIENT - INERTIA PROPERTIES OF EARTHMOVERS INFLUENCE ON DYNAMIC EXTINGUISHING OF VIBRATIONS

Possibility of estimation of dynamic properties of working equipment of earthmovers is examined in those situations, when the values of parameters of equipment influence on the oscillation state of the mechanical system a «base machine is a working equipment soil». On the basis of mathematical vehicle possibility of effective defence of base machine and operator in the wide bar of frequencies of external influences is shown.

Текст научной работы на тему «Влияние упруго-инерционных свойств землеройных машин на динамическое гашение колебаний»

УДК 621.878 Геллер Юрий Александрович,

к. т. н., доцент,

Забайкальский государственный университет, г. Чита Баландин Олег Агафангелович,

д. т. н., профессор, Забайкальский государственный университет, г. Чита, т. 8(3022) 41 68 188, e-mail: intel@zabgu.ru

ВЛИЯНИЕ УПРУГО-ИНЕРЦИОННЫХ СВОЙСТВ ЗЕМЛЕРОЙНЫХ МАШИН НА ДИНАМИЧЕСКОЕ ГАШЕНИЕ КОЛЕБАНИЙ

U.A. Geller, O.A. Balandin

RESILIENT - INERTIA PROPERTIES OF EARTHMOVERS INFLUENCE ON DYNAMIC EXTINGUISHING

OF VIBRATIONS

Аннотация. Рассматривается возможность оценки динамических свойств рабочего оборудования землеройных машин в тех ситуациях, когда значения параметров оборудования влияют на вибрационное состояние механической системы «базовая машина - рабочее оборудование - грунт». На основании математического аппарата показана возможность эффективной защиты базовой машины и оператора в широкой полосе частот внешних воздействий.

Ключевые слова: виброзащита, динамический гаситель колебаний, антфазные колебания, аккумулятор энергии, рабочее оборудование.

Abstract. Possibility of estimation of dynamic properties of working equipment of earthmovers is examined in those situations, when the values of parameters of equipment influence on the oscillation state of the mechanical system a «base machine is a working equipment - soil». On the basis of mathematical vehicle possibility of effective defence of base machine and operator in the wide bar of frequencies of external influences is shown.

Keywords: vibrodefence, dynamic extinguisher of vibrations, antiphase vibrations, accumulator of energy, working equipment.

Исполнительные органы землеройных машин при взаимодействии с грунтовым массивом испытывают значительные динамические нагрузки, которые по звеньям кинематической цепи предаются на базовую машину. Как следствие, эти нагрузки вызывают вибрацию машины. Вибрационные нагрузки отрицательно сказываются на состоянии здоровья оператора, качестве выполняе-

мых им операций и его работоспособности, снижают долговечность и надежность базовой машины.

Повышение единичной мощности базовых машин, увеличение рабочих скоростей, применение рабочих органов активного действия способствуют возрастанию вибрационной нагруженности землеройной техники [1-5].

Снижение вибрационных нагрузок, передаваемых на базовую машину, может быть осуществлено оснащением землеройной техники виброзащитными устройствами пассивного или активного действия [7, 8].

В современных условиях особое внимание уделяется эффективному ведению технологических процессов, обеспечивающему высокую производительность, минимальные энергозатраты, комфортность условий работы. Поэтому желательно, чтобы рабочее оборудование сочетало в себе и функции, непосредственно свойственные землеройной технике, и функции гасителя колебаний, и устройства, способного энергию, высвобождаемую при гашении, направлять на разрушение грунта. Этот принцип - принцип «замыкания» динамических нагрузок на рабочем оборудовании и грунте - лег в основу создания класса землеройных машин [10-13].

Рассмотрим возможности повышения эффективности работы рыхлителя с аккумулятором энергии [14-19], являющегося представителем этого класса машин.

Рабочее оборудование рыхлителя (рис. 1, а, б, в и рис. 2) состоит из корпуса 1, жестко соединенного с привалочной плитой базовой машины, зуба 2, штанг 3 и 4 стойки рабочего органа, тяги 5, гидроцилиндра управления поворотом тяги

а)

б)

в)

Рис. 1. Рыхлитель с аккумулятором энергии: а - общий вид; б - схема рабочего оборудования при установившемся режиме движении; в - схема рабочего оборудования в момент заглубления режущей

части рабочего органа на расчетную глубину

и аккумулятора энергии, имеющего возможность адаптивной связи с датчиками режима движения базовой машины и датчиками, определяющими механические свойства грунта (например, зуб копир). Адаптивная связь позволяет управлять параметрами аккумулятора энергии (жесткостью, величиной предварительного поджатия, параметрами жесткости при перемещении рабочего органа в прямом и обратном направлениях) в зависимости от механических свойств грунта и режимов движения базовой машины [14-19].

Праллелограмная подвеска рабочего органа [14] позволяет поддерживать постоянный угол резания (30...40о) в зависимости от свойств разрабатываемого грунта [4].

При заглублении рабочего органа в грунт угол резания должен составлять примерно 60о [4]. Изменение угла производится через рычаг 5 гидроцилиндром 6 [15]. На начальном этапе исследования можно предположить, что гидроцилиндр 6 обладает упругими свойствами.

Базовая машина взаимодействует с опорной поверхностью через гусеничный движитель и трансмиссию.

Связи между базовой машиной и опорной поверхностью также обладают упругими свойствами.

Таким образом, рабочее оборудование рыхлителя представляет собой подпружиненную массу, соединенную с базовой машиной системой рычагов первого и второго рода [8].

В этой связи упруго-инерционные свойства механической системы «опорная поверхность -гусеничный движитель, трансмиссия - базовая машина - аккумулятор энергии - рабочий орган -грунт» представляют интерес при анализе пере-

распределения колебательной энергии между объектом (базовой машиной) и гасителем колебаний (рабочим оборудованием).

Расчетная схема механической системы представлена на рис. 2.

Для математического описания движения механической системы составим систему из трех уравнений Лагранжа 2-го рода. В качестве обобщенных координат примем: Х1 - перемещение основного объекта, при этом полагаем, что корпус рыхлительного оборудования и базовая машина представляют единую жесткую систему, перемещающуюся воль горизонтальной оси; Х2 - перемещение зуба и подвижных концов штанг стойки; у - угол поворота тяги 5 относительно корпус рыхлителя.

Вычислим кинетическую энергию механической системы.

Т = Т Т Т Т Т Т Т Т Т Т Т Т Т

1 Т ±2 Т ±ъп Т ±ъв Т1 4 п Т1 АВ Т 15,

где Т - кинетическая энергия основного объекта,

т х

2

1 Л1

; Т - кинетическая энергия зуба.

т х2 у2 .

Т = " "2 "2 + у т ; Тя - кинетическая энергия

2 2 2

поступательного

движения

штанги

т,

Т =

Т 3 п

• •

Х Т Хз I Т Уз

2

. Учитывая, что при ма-

лых углах (< 10°) £шу « у, Со^у « 1, получим

2

3

2

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

О

С

X 1

О

X 3

С1

шт

Рис. 2. Расчетная схема механической системы

х3 « 0, у « а\\ . Тогда т

х2 +1 а\

2

• Т -

' 1 3В

ф2

2 = 3

Х2-1 Х1 + х3

да,

х 2 - Х1

212

Т --

2

жения штанги 4. Т.п =

щ х1

. Допустим т. = щ .

Тогда Т

т х2

4 П

2

вращательного

движения

т = j

1 4В ° 4С

Т

ф2 т4Ь4

х - х

т.

штанги

х2

4,

3

2Ь2

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

кинетическая энергия тяги . 2

тх" . \ г _т 2_ т(а+ь)

Т 5 = " + ^ 5С~2 . = + т5С = 12

2

, щ Ца + + щс2 = —

([а + Ь)2 + 12с2}

12

Тогда получим

щ х

Т =

щ,

{(а + Ь)2 +12с2} \\

12

щ,..., щ - мас-

кинетическая энергия вращательного движения штанги 3.

сы тел механической системы; У2,..., У5 - моменты инерции тел механической системы относительно выбранных точек приведения.

Полная кинетическая энергия системы рав-

Т = I

1 3В I3D

Тп - кинетическая энергия поступательного дви-

на:

2 2 2

_ х1 х2 \

Т = + + ^^--+

1 2 2 2 2

„ х, 2 +2щ — +— щ, 3 2 3 3

- + щ,

а\

; Т4В - кинетическая энергия

+щ.

х12

{(а + Ь )2

2

12с2 }\

- +

(1)

2 5 12 2 Вычислим потенциальную энергию механической системы. Полагая потенциальную энергию тел, движущихся в поле силы тяжести, за полный цикл движения равной нулю, получим:

п = п + п2 + п,

где п - потенциальная энергия упругих сил гусеничного движителя и трансмиссии.

с1 (х1 - х) 2 •

п =

упругих

2

п - потенциальная энергия

сил

аккумулятора

энергии,

_ с2 (х2

п 2

(х2 х1) .

п - потенциальная энергия

X

2

3

2

2

2

2

2

5

+

упругих сил жидкости гидроцилиндра поворота

с X2

тяги 5, П = —3— . Установим взаимосвязь между 3 2

перемещением — конца пружины 3 и углом поворота у тяги 5. Для этого приведем жесткость

пружины Сз к точке D. Воспользовавшись условием равенства работ на виртуальном перемеще-

—3—2 Спр yD Л a

- =-, yn =——cosa,

2 2 D b

b yab yb

нии, получим:

*< = У D

a cosa a cosa cosa

с b

с = ——

пр „2

2

cпр yD

. Тогда П3 = a "cos a 2

2

c3 (ayb) (by)

= c

2 (a cosa)2 3 2cos2 a

стемы

q (x, - X)2 c2 (x2 - X1 )2 c3 W

2

2

d x

dT dy

3

dT • 2 Г • • -= m x +— m I — x,

d x.

3 I ^ 2 h

= i J в + ma + m

dT dT dT

2 . „ [(a2 + b2)+ 12c211

d_ dt

d_ dt

f \ dT

dx dx2 dy

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

8

12

= 0;

y;

2

vd xi у

f Л dT

= I mi + " m3 + m5 I xi ~ m3 x2;

Vd x2 у

2

2

= I m2 +~ m3 I x2 — ~ m3 xi;

d_ dt

с \

dT

vdyy

(j2г + m3a2 + J5C )'

y =

J2B + ma + m5

j(a + b)2 + 12c2 }>• ^--1 y;

12

d~ = c1 (x1 — X) — С2 (x2 — x1 ); dx

dn

dx2 dn

dy

= С2 (x2 x1 );

= С

b 2 y

3 2 '

cos a

С учетом найденных частных производных уравнения Лагранжа второго рода примут вид ' 8 >• 2

+ с (х! - х)~ с2 (х2 - Х1 ) = 0;

m +—m + m i x——m^+

2

2

x0 x, +

2 3 3 1

m +—m

V 3 у

+ c2 (x2— x1 )=F (t); г

Потенциальная энергия механической си-

J2£, + ma + m5

2 . _ ta + b)

2 + 12c2 }Л

12

y+

(2)

2 2 2СО82 а

Вычислим частные производные от кинетической и потенциальной энергии

дТ • • 2 ( • • ^ •

—— = тх, + 2т Х--т I х2 - 1 + т5хг;

+ С

b 2y

3 2

cos a

= М (t);

или

í

Í 8 1 •• 2 ••

i m +—m + m i x ——m x2+

+ (c1 +c 2 )x1— c 2 x2 = c1x; m2 + 2m3 I x2 — 2 m3 x1 + C2x2 — c2x1 = F(t); (3)

J2B + ma + m5

¡(a + b)2 + 12c2}

12

y+ c

b2 y

3 2 cos a

= М (t);

Обозначим в системе уравнений (3)

m1 + 8 m3 + m5 l= mnp1;

r

2

л

m +— m3 3 у

J2B + ma + m5

2 __ ¡(a + b)2 + 12c

V \2

= m

пр2 ?

I \

12

= J

пр *

V У

В этом случае уравнения (3) примут следующий вид:

## 2 **

тпр1 Х1 - - m3 x2 + (C1 + c2 k - c2x2 = C1X;

тпр2 X2 - 2 m3 X1 + C2X2 - C2X1 = F(t); (4)

•• Jy 2

J nP Сз -= М (t).

cos a

Предположим, сила, действующая на механическую систему, носит гармонический характер F(t) = F0 sin(wt) и приложена к звену 2. Момент

3

М(г) приложен к рычагу 5 и связан с силой в фазе (синфазно), при колебаниях по второй фор-

F (t) следующей зависимостью:

M (t) = F (t )h = F0h sin(wt). Принимая в качестве частных решений системы (4) выражения х = Лг sin (ю t), х2 = Л sin (®t), у = у0 sin(wt), а также их производные х =- Л ®2sin{wt), ^ =-Л2 ra2sin(raí), ••

У = -у0ю2 sin (raí), получим

- Л1тпрУ + Л1 (С + С2 ) + Л22 тзЮ - С2 Л2 = 0; (5)

ме Л и Л2 (антифазно):

[(с1 + С)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

— т ю

пр1

(2 \ :]Л- с + -т3ю2 I¿A = 0;

— с2 +—т ю

Л +(

С2 - тпр2Ю

) Л- = 0.

(9)

Приравнивая к нулю определитель, составленный из коэффициентов при А1 и А2 :

Л = [( c + )- тпРю2 ](с

2 — J

3

, - т ю ) -

2 пр 2 у

= 0,

(10)

2

тзШ2 - С2- Л2тпр2Ю2 + С2Л2 = F0 ;

Т 2

У 0 J прю + С Из уравнения (7)

2 пр2 b 2

3 2

cos а

У 0 = F0h.

У =■

Fh

0

J ю1 + С

b2

(6)

(7)

(8)

придем к частотному уравнению системы

/ \ 4 тпр1С2 + тпр 2 ( С1 + С2 ) + - С2 т3

ю4--3-ю2

тпр1тпр 2 -

т.

= 0.

(11)

тпр1тпр 2 -

пр

3 2

cos а

т

Решение уравнения (11) дает значения соб-С3 в уравнении (8) представляет упругие ственных частот колебаний:

1 тпр1С2 + тпр2 (С1 + С2 )+ 4т3С

тпр1тпр 2 +

-т.

(12)

тпр1С2 + тпр2 (С1 + С2 ) + 4 т3С2

свойства жидкости гидроцилиндра поворота тяги 5. Учитывая, что сжимаемость распространенных минеральных масел в естественных условиях со- ю

ставляет примерно 0,6 % на каждые 10 мПа [9],

можно сказать, что С3 ^ С, а следовательно, _

\ о ~ 0 .

Колебания системы, в общем случае (см. (5), н

(6)), могут происходить на двух частотах.

Общие решения первых двух уравнений системы (4) будут иметь вид

хх = А\ г + ф)+А2 вт(ю2г + ф);

х2 = А^ г + ф) + А^ вт(ю2 г + ф), (13)

где ю, и ю,, - первая и вторая собственные часто- п

1 ^ ^ ^ При соответствующем возбуждении процесс

ты (индексы у амплитуд обозначают: подстрочная колебаний может происходить на одной из глав-нумерация - номер масс, надстрочная - номер ча- ных частот ю или ю2, т. е. когда в уравнениях

тпр1тпр2 +

т

т„„,т„„, + -т.

пр1 пр2

ны.

стоты).

(13) будут отсутствовать первые или вторые чле-

Рассмотрим представленную на рис. 3 зависимость между частотами главных колебаний от упруго-инерционных свойств механической системы (жесткость упругих элементов п и п2 принята равной 200кН / м, щ = щ = щ = 0,1щ2).

Из анализа графических зависимостей можно сказать, что вторая собственная частота выше первой; при колебаниях по первой форме масса основного объекта и гасителя колебаний движутся

Из уравнений (9) определим коэффициент формы колебаний

2 2 + — т ю

2 3 3

ц = -

(с + с2 )- т„„ ,ю2

пр1

2

с2 +—т ю

+ т

2 пр2

2

(14)

На рис. 4 представлена графическая зависимость коэффициента формы колебаний д от упруго-инерционных свойств механической системы.

2

®01 =

®02 =

с1 Т С2

т Т (11/30)т2

с^

(16/15)т,

(15)

На основании графической зависимости можно сказать, что при антифазном движении (рис. 4, б) амплитуда гасителя колебаний (при соответствующих упруго-инерционных параметрах механической системы) много больше амплитуды колебаний основного объекта.

Вычислим парциальные частоты механической системы [6, 8]:

В соответствии с уравнениями (15) построим графические зависимости парциальных частот от упруго-инерционных свойств механической системы (рис. 5).

Сопоставляя главные (рис. 3) и парциальные (рис. 5) частоты, можно сказать, что частота главных колебаний при антифазном движении сопоставима с парциальной частотой гасителя колебаний. При этом амплитуда колебаний гасителя колебаний больше амплитуды колебаний базового объекта (рис. 4), т. е. собственная частота колебаний массы т2 должна быть такой, чтобы амплитуда колебаний базового объекта была минимальной, а это соответствует условию, при котором парциальная частота совпадала с частотой возмущающей силы.

1 4 Я.

800 Л»

ч-

а)

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

800

Ч"

б)

Рис. 3. Зависимость частоты главных колебаний от упруго-инерционных свойств механической системы:

а - синфазные колебания; б - антифазные колебания

"Г К

II

=1

.4

300 «<г

200 100

-ГК 0 1

£ -100

б)

Рис. 4. Зависимость отношения амплитуд главных колебаний от упруго-инерционных свойств механической системы: а - синфазные колебания; б - антифазные колебания

ь

_0 40

Э" 30

Cl.

r 20 гч

10000

800 ф J?

а)

^Qfit, 15000

20000

^ Л-/

б)

400

N

с?

200 Л

Рис. 5. Зависимость парциальных частот от упруго-инерционных свойств механической системы:

а - базовый объект; б - гаситель колебаний

В результате проведенных исследований можно сделать следующие выводы. Установлена аналитическая зависимость влияния упруго-инерционных свойств на АЧХ механической системы «опорная поверхность - гусеничный движитель, трансмиссия - базовая машина - аккумулятор энергии - рабочий орган - грунт». По-существу, рабочий орган в совокупности с аккумулятором энергии являются активной виброзащитной системой, позволяющей автоматически управлять вибрационным состоянием базовой машины. Наряду с последним согласование парциальной частоты гасителя колебаний с частотой возмущающей силы позволяет проводить земляные работы с минимальными энергозатратами.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Артемьев К.А. Дорожные машины. Ч. 2. Машины два устройства дорожных покрытий / К.А. Артемьев, Т.В. Алексеева, В.Г. Белокрылов [и др.]. - М. : Машиностроение, 1982.-396 с.

2. Баловнев В.И. Дорожно - строительные машины с рабочим органами интенсифицирующего действия / В.И. Баловнев. - М. : Машиностроение, 1981. - 223 с.

3. Ветров Ю.А., Баладинский В.Л. Машины для специальных земляных работ: учебн. пособие для вузов. - К.: Выща шк., 1980. - 192 с.

4. Зеленин А.Н. Основы разрушения грунтов механическими способами / А.Н. Зеленин. - М. : Машиностроение, 1968. - 375 с.

5. Станевский В.П. Совершенствование рабочего процесса землеройных машин /В.П.Станевский. - К. : Выща шк., 1984. - 128 с.

6. Лойцянский Л.Г. Курс теоретической механики. Т 2. Динамика / Л.Г. Лойцянский, А.И. Лурье.- М. : Наука, 1983.- 640 с.

7. Коренев Б.Г. Динамические гасители колебаний. Теория и технические приложения. / Б.Г. Коренев, П.М. Резников. - М. : Наука., 1963. - 535 с.

8. Елисеев С.В. Динамический синтез в обобщенных задачах виброзащиты и виброизоляции технических объектов./ С.В. Елисеев, Ю.Н. Резник, А.П. Хоменко, А.А. Засядко.- Иркутск : Изд-во Иркут. гос. ун-та, 2008. - 523 с.

9. Башта Т.М. Объемные гидравлические приводы / Т.М. Башта.- М. : Машиностроение, 1969. - 628 с.

10.Геллер Ю.А. Способ механической разработки грунтов; Заявка на предполагаемое изобретение. RU 2008116379. Приоритет от 05.11.2008. опубликована 27.10.2009. - Бюл. № 30.

11.Геллер Ю.А. Создание эффективной техники на примере машин для специальных земляных работ, действующих по принципу замыкания динамических нагрузок на рыхлительном оборудовании и грунте: монография. - Чита : ЗабГУ, 2011. - 217 с.

12. Геллер Ю.А. Анализ причин, влияющих на динамическое нагружение рыхлительного оборудование, и поиск резервов, обеспчивющих эффективное разрушение грунта // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. - Иркутск : ИрГУПС, 2010. - Вып. 4 (28). -С.57-64.

13.Geller U.A. ENERGY-SAVING CLASS OF THE MACHINES, WHICH ACCORDIDING TO THE PRINCIPLE OF CLOSING DYNAMIC LOADS ON THE LOOSENING EQUIPMENT // China Science and Technology Review. -(^Wf.- 2011. - Vol. 10. - P. 57-58.

14.А.с. 815169 СССР МКИ3 E 02 F 5/30. Рыхлитель / Н.П. Безручко, Ю.А. Геллер (СССР). - № 2727234/29-03; заявл. 22.02.79; опубл. 23.03.81, Бюл. № 11. - 2 с.

15.А.с. 939672 СССР МКИ3 E 02 F 5/30. Рыхлитель / Н.П. Безручко, Ю.А. Геллер, А.А. Кири-чек (СССР). - № 3222893/29-03; заявл. 24.12.80; опубл. 30.06.82, Бюл. № 24. - 3 с

16.А.с. 994650 СССР, МКИ3 E 02 F 5/30. Рыхлитель для разработки мерзлых и прочных грунтов / Н.П. Безручко, Ю.А. Геллер, А.А. Киричек

(СССР). - № 2892665/29-03; заявл. 07.03.80; опубл. 07.02.83, Бюл. № 5. - 4 с.

17.А.с. 1016445 СССР, МКИ3 E 02 F 5/30. Рыхлитель / Ю.А. Геллер, А.А. Киричек, Н.П. Безруч-ко, Г.Р. Круглов (СССР). - № 3399226/29-03; заявл.24.02.82; опубл. 07.05.83, Бюл. № 17. - 4 с

18.Пат. 1176944 (РФ), МКИ3 E 02 F 5/30. Рыхлитель / Ю.А. Геллер (РФ); заявитель и патенто-

обладатель Чит. гос. ун-т. - № 3709935/29-03; Заяв. 02.01.84; Опубл. 07.09.85. - Бюл. № 33. -4 с.

19. Геллер Ю.А. Рыхлитель с пружинным аккумулятором энергии двухстороннего действия; Заявка на предполагаемое изобретение. RU 2010146238. Решение о выдаче патента от 01.12. 2011.

УДК 550.349(571.55) Черных Евгений Николаевич,

к. г.-м. н, с. н. с. ИЗК СО РАН.(Иркутск), тел.:(3952)42-58-23, e-mail: cher@crust.irk.ru

Басов Александр Дмитриевич, к. г.-м. н., с. н. с. ИЗК СО РАН (Иркутск), тел.:(3952)42-58-23, e-mail: basov@crust.irk.ru

Семенов Рудольф Михайлович, д. г.-м. н., профессор ИрГУПС, в. н. с. ИЗК СО РАН (Иркутск), тел. 89086607683, (3952)42-54-04, e-mail: semenov@crust.irk.ru

ДЕФОРМАЦИОННЫЕ ПРОЦЕССЫ В СЕВЕРОМУЙСКОМ ТОННЕЛЕ

E.N. Chernyh, A.D. Basov, R.M. Semenov

DEFORMATION PROCESS IN SEVEROMUISK TUNNEL

Аннотация. В данной работе рассматриваются остаточные деформации горных пород в подземных выработках Северомуйского тоннеля, связанные с динамическим воздействием местных землетрясений. Представлены результаты исследований напряженно-деформированного состояния тоннеля, измерений остаточных деформаций и сейсмичности территории Северомуйского района на северо-восточном фланге Байкальской рифтовой зоны. Основными факторами, определяющими сейсмическую опасность тоннеля, являются зоны тектонических нарушений, подземные воды над тоннелем и интенсивность сейсмических воздействий. Замерными станциями, смонтированными в зонах разломов, зафиксированы скачки деформаций на участках тоннеля, сложенных дезинтегрированными и обводненными породами. Такие деформации являются следствием сейсмического действия землетрясений? произошедших вблизи тоннеля.

Ключевые слова: Северомуйский тоннель, эпицентральная зона, остаточные деформации, горное давление, деформометры.

Abstract. In this paper, the residual deformation of rock in underground mines of Severomuisk tunnel related to dynamic impact of local earthquakes is considered. The research results of the stress-strain state of the tunnel, measurements of residual strain and seismicity of Severomuisk district to the northeastern flank of the Baikal Rift Zone are given. The main factors determining the seismic risk of the tunnel

are zones of tectonic disturbances, underground water above the tunnel and the intensity of seismic effects. Gauging stations, mounted in fault zones recorded jumps of strains on the parts of the tunnel, composed of disintegrated rock and watering. These deformations are the result of the seismic action of earthquakes occurred near the tunnel.

Keywords: Severomuisk tunnel, epicentral zone, residual deformations, confining pressure, strainmeters.

Район расположения Северомуйского тоннеля находится в высокосейсмической зоне, где вероятны землетрясения интенсивностью более 9 баллов. Известно, что сильные землетрясения сопровождаются остаточными деформациями в виде разрывов и трещин в массивах горных пород и смещениями отдельных блоков относительно друг друга в ближней зоне (на удалениях от гипоцентра порядка 30 км). Наибольшие разрушения подземных конструкций от сильных землетрясений наблюдались в эпицентральных зонах на удалениях не более 15 км от эпицентра землетрясения на участках со слабыми песчано-глинистыми обводненными породами. Разрушались места сопряжения выработок, сочленения различных по прочности конструкций и контактов разной по «сейсмической жесткости» горных пород, а также смещений блоков горных пород по зонам тектонических нарушений. Об этом можно судить на основе целого ряда примеров таких разрушений.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.