Библиографическое описание:

Земсков В. М., Краснолудский Н. В. К вопросу определения скорости проходки горизонтальных грунтовых скважин способом вибрационного прокола // Молодой ученый. — 2015. — №21.2. — С. 57-58.

 

Необходимость ремонта или прокладки инженерных коммуникаций в условиях небольших глубин и наличие на поверхности различных препятствий обуславливают необходимость создания технических средств, обеспечивающих образование горизонтальных выработок с минимальными затратами, сохранением природного ландшафта и исключением техногенного воздействия на окружающую среду. Наиболее перспективным среди методов замены и прокладки подземных коммуникаций, на сегодняшний день, является способ образования горизонтальных скважин методом вибрационного прокола. Проходка горизонтальных скважин способом вибрационного прокола при бестраншейной прокладке коммуникаций позволяет значительно снизить осевое усилие подачи, по сравнению со статическим проколом, за счет снижения трения между частицами грунта и внедряемой трубы о грунт.

Одним, из основных режимных параметров способа вибрационного прокола является скорость осевой подачи при внедрении вибрационного рабочего наконечника, определяющая время вибрационного воздействия на грунт, от величины которого зависит эффективность виброобработки грунта для снижения его структурной прочности [1].

В ходе разведочных экспериментов было определено, что для снижения усилия внедрения вибрационного рабочего наконечника в грунт требуется некоторый промежуток времени, необходимый для рассеивания потребного количества энергии в массиве грунта, которая расходуется по закону сохранения энергии на снижение структурной прочности грунта окружающего рабочий вибрационный наконечник. Если скорость проходки будет слишком велика, то вибрационный наконечник не успеет передать необходимую энергию в окружающий грунт. Если же скорость проходки, наоборот, будет слишком низкой, то это приведет к излишней трате энергии, что является нецелесообразным. Поэтому весьма важным является разработка математической модели, описывающей изменение скорости проходки горизонтальных скважин в грунте вибрационным рабочим наконечником в зависимости от физико-механических свойств грунта и параметров наконечника.

Авторами была определена диссипативная работа грунта в объеме за время при внедрении вибрационного рабочего наконечника, рис.1 [2]:

,                                     (1)

где - параметр, характеризующий эффективность вибрационного воздействия, представляющий собой отношение, структурной прочности грунта при вибрационном воздействии к структурной прочности грунта в статике; - масса дебаланса вибратора, кг; - эксцентриситет дебаланса вибратора, м; - ускорение колебаний частиц грунта, м/с2; - время виброобработки (вибрационного воздействия) на грунт, с.

Рис.1. Вибрационный рабочий наконечник в массиве грунта

После математических преобразований и принятия допущений было получена зависимость для определения скорости проходки вибрационного рабочего наконечника в зависимости от необходимого времени виброобработки грунта:

,                                     (2)

где - радиус структурных деформаций в массиве грунта, в котором происходит снижение его структурной прочности под вибрационным воздействием, м; - удельная энергия, необходимая для изменения структурной прочности грунта, отнесенная к объёму, в котором она рассеивается, Дж/м3.

Полученная зависимость (2) в совокупности с допущениями представляет собой математическую модель процесса взаимодействия вибрационного рабочего наконечника с грунтом, описывающую взаимосвязь скорости проходки горизонтальной скважины в грунте со временем вибрационного воздействия рабочего наконечника.

Исследование полученной зависимости (2) позволит определить рациональные конструктивные и режимные параметров вибрационного рабочего наконечника и механизма осевой подачи. Такие параметры должны обеспечить качественное выполнение работ по проходке горизонтальных грунтовых скважин при максимальной производительности и минимальных затратах мощности.

 

Литература:

  1. Баркан Д.Д. Виброметод в строительстве / Д.Д. Баркан. – М.: Госстройиздат, 1959. – 315с.
  2. Земсков В.М. Математическая модель процесса взаимодействия вибрационного инструмента бестраншейной машины с грунтом / В.М.Земсков // Мир транспорта и технологических машин. - Орел, 2011. Вып.1(32).

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle