2. СОПРОТИВЛЕНИЕ ГРУНТОВ РАЗРЕЗАНИЮ
Резание грунтов без образования стружки узкими вертикальными ножами типа кабелеукладочных принято называть разрезанием.
На основе экспериментальных данных установлена расчетная зависимость удельных сопротивлений разрезанию для различных форм рабочих органов грунторазрабатывающих машин, существующих на практике, и выведена эмпирическая формула, по которой можно определять удельное сопротивление грунта разрезанию
где С —число ударов динамического плотномера (ударника ДорНИИ) на данном грунте.
Критерием прочности может служить приведенная ниже шкала категорий грунтов, оцениваемых по числу ударов С динамического плотномера (ударника ДорНИИ):
| Немерзлого | Мерзлого |
Категория грунта | I 11 111 IV | V VI VII VIII |
Число ударов С | 1—4 5—8 9—16 16—34 | 35—70 70—140 140—280 280—560 |
Удельные сопротивления разрезанию грунтов примерно в 10 раз превосходят удельные сопротивления другим видам резания и копания.
Большие сопротивления, возникающие при разработке грунтов кабелеукладывающими ножами, требуют мощных тяговых средств для перемещения ножевых кабелеукладчиков, что решается применением сцепов из промышленных тракторов. Тяговое усилие тракторов зависит от состояния поверхности грунта на строительных объектах. При обосновании параметров кабелеукладчиков, расчетах надежности и экономической эффективности при общем планировании выпуска и определении вспомогательного оборудования необходимо располагать сведениями о наиболее характерных грунтовых условиях эксплуатации.
Грунт | Предел прочности при одноосном сжатии*, 105 Па | Объемная масса, т/м» |
Пески, супеси и суглинки, в том числе пылеватые; гравийно-песчаные массы | 0—1,97 | 1,75—2,2 |
Суглинки, в том числе засоленные; глины, гравийно-песчаные массы; слежавшиеся галечники | 2,06—3,53 | 1,57—2,22 |
Тяжелые супеси и суглинки, в том числе засоленные | 4,24—5,61 | 1,73—2,2 |
То же, в том числе лессовидные | 6,22—7,7 | 1,94-2,15 |
*Интервал деления предела прочности грунтов до V категории принят равным 2-105 Па.
Разнообразие геологических и климатических условий строительства обусловливает необходимость вероятностного подхода к оценке грунтов при эксплуатации кабелеукладчиков.
Профессором И. А. Недорезовым получены показатели различных грунтов на основе обобщения физико-механических характеристик грунтов на различных строительных объектах центральных областей РСФСР, Украины, Восточной и Западной Сибири, Урала, Казахстана, Средней Азии, Северного Кавказа и Закавказья. Проведенный анализ не охватывал скальные и мерзлые грунты. Таким образом, были изучены физико-механические свойства грунтов I—V категорий (пески, супеси, суглинки, глины, лессы и их разновидности).
В табл. 1 приведены данные физико-механических свойств грунтов, полученные при испытаниях землеройных машин в различных районах СССР; на рис. 1 показаны гистограммы распределения основных показателей грунтов: прочности, влажности и объемной массы.
По данным проф. И. А. Недорезова, значения прочности (С—9) и объемной массы грунта (М=1,8 т/м3) могут характеризовать некоторые средние грунтовые условия работы, которые лежат на границе грунтов II и III категорий.
Таблица 1
Влажность, % | Удельное сцепление, 103 Па | Угол внутреннего трения, град | Число ударов плотномера ДорНИИ С | Категория грунта |
9,6—24,7 | 0-0,7 | 6—24 | 1—8 | I, II |
13,6—25,2 | 0,85—1,36 | 3—22 | 3—18 | II—IV |
7,9—12,7 | 1,47—2,25 | 11—24 | 12—26 | III, IV |
10,1—16,3 | 1,70-3,2 | 18—33 | 16-45 | IV, V |
Анализ гранулометрического состава грунтов показывает, что преобладают грунты типа суглинков с содержанием песчаных частиц не более 25 %. Эти данные хорошо совпадают с данными карт распределения грунтов на территории СССР, в частности 2—3-метрового слоя приповерхностной толщи отложений.
С — показатель прочности по числу ударов ударником ДорНИИ; <о — влажность грунта, %; Д — плотность грунта, т/м3; Р — показатель появления данной категории грунта на трассе
Рис. 1. Гистограммы распределения прочности, влажности и объемной массы грунтов:
В некоторых случаях для определения эксплуатационных показателей машин можно пользоваться так называемым средним грунтом, имеющим показатели:
Таким образом, можно полагать, то кабелеукладчики преимущественно (почти в 50 % всех случаев) работают в грунтах II категории и с вероятностью примерно 0,9 эксплуатируются в грунтах не выше III категории.
Прочность по динамическому плотномеру 9
Влажность, %....................... 15
Объемная масса, т/м3....... 1,8
Временное сопротивление одноосному сжатию, 105 Па 3
Удельное сцепление, 105 Па ..... 0,7
Коэффициенты трения:
по грунту..................... 1
по стали ...................... 0,7
Для отдельных строительных объектов распределения грунтов могут существенно отличаться от общего. Приведенные оценки являются ориентировочными и требуют в дальнейшем учета условий строительства, особенно в северных и восточных районах страны.
