Теоретичне визначення сил розширення технологічної порожнини в ґрунті клиново-призматичними та конічно-циліндричними робочими органами
Loading...
Date
2023
Authors
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
ХНДАУ, Харків
Abstract
UKR: Статичне проколювання ґрунту є ефективною технологією для безтраншейного
прокладання підземних комунікацій у складних міських умовах на великих глибинах та ускладнених ґрунтах. Ця технологія дає змогу зменшити витрати на будівництво та зберегти територію, час і кошти. У статті розглянуто проблему розширення попередньо отриманої методом керованого статичного проколювання технологічної порожнини в ґрунті (далі ТПҐ) для
прокладання підземних лінійно-протяжних об’єктів (далі ЛПО) міських комунікаційних мереж.
За умови групового прокладання комунікацій в одній порожнині виникає потреба отворів великих розмірів, що призводить до суттєвого збільшення робочих сил та габаритів робочого обладнання. Єдиним виходом з такої ситуації є використання робочих органів (далі РО) клиновопризматичної форми, ступеневе розширення отвору в декілька етапів та зміна вологості ґрунту в стінках порожнини отвору. Основною метою є створення методики інженерного розрахунку параметрів робочих органів клиново-призматичної форми та визначення зусиль статичного розширення ТПҐ на основі відомої вихідної інформації про ґрунти та форму РО. Дослідження основано на теорії незмінності маси ґрунту до проколювання та після. У процесі розширення ТПҐ до необхідного розміру щільність ґрунтового середовища змінюється від природного значення до твердого стану, після чого ґрунт просто переміщується на деяку відстань від
осі порожнини, ущільнюючи сусідні масиви. Обґрунтовано гіпотезу взаємодії клиновопризматичних наконечників із ґрунтом за умови статичного проколювання на основі визначеного закону зміни щільності ґрунту по товщині клиново-призматичного наконечника. Отримані
теоретичні залежності для визначення раціональних параметрів РО клиново-призматичної
форми, опору послідовного розширення ТПҐ для ЛПО після стартового проходу лідерного
отвору, або порожнин первинного розширення. Запропоновано методику визначення сили проколювання ТПҐ для ЛПО після лідерного проходу з урахуванням пружних (зворотних) деформацій ґрунту, його вологості, форми РО та характеристик силового обладнання, як різницю між
повним і пілотним опорами проколювання ґрунту, а також рекомендації щодо можливості
зменшення цих сил зміною форми робочого обладнання або вологості ґрунту.
ENG: The article deals with the problem of expansion of the technological cavity in the soil (TPG), previously obtained by the method of controlled static piercing, for the laying of underground linear extension objects (LPO) of urban communication networks. Group laying of communications in one cavity requires large holes, which in turn leads to a significant increase in the workforce and dimensions of work equipment. The only way out of such a situation is the use of working bodies (RO) of wedge-prismatic form, gradual expansion of the hole in several stages and change of soil moisture in the walls of the hole cavity. Goal. The main goal is to create a methodology for engineering calculation of the parameters of the wedge-prismatic working bodies and to determine the static expansion efforts of the TPG based on the known initial data on the soil and the shape of the RO. Methodology. The study is based on the theory of the invariance of soil mass before and after piercing. In the process of expanding the TPG to the required size, the density of the soil medium changes from its natural value to a solid state, after which the soil simply moves to a certain distance from the axis of the cavity, compacting the neighboring massifs. Results. The hypothesis of the interaction of wedgeprismatic tips with the soil during static puncture is substantiated based on the determined law of soil density change along the thickness of the wedgeprismatic tip. Originality. The theoretical dependences for determining the rational parameters of the RO of wedge-prismatic form, the resistance of the sequential expansion of the TPG for the LPO after the starting passage of the leading hole, or the cavities of the primary expansion were obtained. Practical value. A method of determining the penetration force of the TPG for LPO after the leading pass is proposed, taking into account the elastic (reverse) deformations of the soil, its moisture, the shape of the RO, and the characteristics of the power equipment, as the difference between the full and pilot resistance of the soil puncture, as well as recommendations on the possibility of reduction o these forces by changing the shape of work equipment or soil moisture.
ENG: The article deals with the problem of expansion of the technological cavity in the soil (TPG), previously obtained by the method of controlled static piercing, for the laying of underground linear extension objects (LPO) of urban communication networks. Group laying of communications in one cavity requires large holes, which in turn leads to a significant increase in the workforce and dimensions of work equipment. The only way out of such a situation is the use of working bodies (RO) of wedge-prismatic form, gradual expansion of the hole in several stages and change of soil moisture in the walls of the hole cavity. Goal. The main goal is to create a methodology for engineering calculation of the parameters of the wedge-prismatic working bodies and to determine the static expansion efforts of the TPG based on the known initial data on the soil and the shape of the RO. Methodology. The study is based on the theory of the invariance of soil mass before and after piercing. In the process of expanding the TPG to the required size, the density of the soil medium changes from its natural value to a solid state, after which the soil simply moves to a certain distance from the axis of the cavity, compacting the neighboring massifs. Results. The hypothesis of the interaction of wedgeprismatic tips with the soil during static puncture is substantiated based on the determined law of soil density change along the thickness of the wedgeprismatic tip. Originality. The theoretical dependences for determining the rational parameters of the RO of wedge-prismatic form, the resistance of the sequential expansion of the TPG for the LPO after the starting passage of the leading hole, or the cavities of the primary expansion were obtained. Practical value. A method of determining the penetration force of the TPG for LPO after the leading pass is proposed, taking into account the elastic (reverse) deformations of the soil, its moisture, the shape of the RO, and the characteristics of the power equipment, as the difference between the full and pilot resistance of the soil puncture, as well as recommendations on the possibility of reduction o these forces by changing the shape of work equipment or soil moisture.
Description
О. Посмітюха: ORCID 0000-0002-9701-3873
Keywords
проколювання, розширення, пілотний прохід, технологічна порожнина, лінійно-протяжний об’єкт, клиново-призматичне робоче обладнання, вологість, ґрунт, puncture, expansion, pilot passage, technological cavity, linearly extended object, wedgeprismatic working equipment, moisture, soil, КПММ
Citation
Посмітюха О. П. Теоретичне визначення сил розширення технологічної порожнини в ґрунті клиново-призматичними та конічно-циліндричними робочими органами. Вісник ХНАДУ. 2023. Т. 2. № 101. С. 80–87. DOI: 10.30977/BUL.2219-5548.2023.101.2.80.