Metode razvoja tal

2024 Avtor: Howard Calhoun | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-17 10:40

Pri gradbenih in rudarskih delih se izkopavanje tradicionalno izvaja na enega od treh načinov: rezanje, hidromehansko lomljenje in razstreljevanje.

Inženir se odloči v korist določene metode na podlagi količine dela, ki ga je treba opraviti, narave tal, razpoložljivih tehničnih sredstev za razvoj itd.

Če se majhen bager zlahka spopade s kopanjem temeljne jame za gradnjo podeželske hiše, potem je pri rudarjenju potrebno uporabiti celo vrsto strojev in mehanizmov. Poleg tega večina teh proizvodnih sredstev ne bo neposredno vključena v razvoj tal. Njihov namen je služiti proizvodnemu procesu in zagotavljati neprekinjeno delovanje.

Lastnosti tal

Tla je zgornja plast zemeljske skorje, ki jo tvorijo preperele kamnine. Glede na gostoto in izvor lahko tla razvrstimo v:

• Skalna (takšna tla so odporna na vlago, natezna trdnost je več kot 5MPa). Ta kategorija vključuje granit, apnenec, peščenjak.
• Polskalna (natezna trdnost do 5 MPa). Na primer: glina, mavec, lapor.
• Grobi klastik - necementirani drobci pol-skalnatih in trdih kamnin.
• Peščeni (so razpršeni (do 2 milimetra v premeru) delci kamnin).
• Glina (drobni (0,005 milimetrov v premeru) kamniti delci).

Ročno razvijanje tal v jarkih je precej naporen proces. Načeloma ga ni mogoče izvesti pri rudarjenju kamnin.

Sestava tal vključuje trdne dele, vodo in različne pline (nabirajo se v porah). Vlažnost tal je vrednost, ki označuje razmerje med maso tekočine in maso trdnih snovi na enoto prostornine. Lahko se spreminja v širokem razponu in ima lahko vrednost od enega (pesek) do dvesto odstotkov (mulj na dnu rezervoarjev).

Temelj v procesu razvoja se poveča v obsegu. To je posledica nastanka por in votlin. Velikost spremembe prostornine je označena s koeficientom rahljanja (razmerje med prostornino, ki jo zasedajo tla pred delom, in prostornino, ki jo zasedajo tla po razvoju). Sčasoma se gostota zrahljane zemlje zmanjša (naravno zbijanje). Možno je tudi prisilno zbijanje tal z uporabo težke gradbene opreme. Gostota takšne zemlje se približuje prvotni, čeprav nekoliko manjša. To razliko je mogoče zanemariti, zlasti kersčasoma bo izginila, tla pa bodo popolnoma obnovila svoje lastnosti (postarala).

Mehanske lastnosti tal (predvsem trdnost in sposobnost deformacije) so odvisne od sestave in narave vezi med delci. Med razvojem se povezave uničijo, med stiskanjem se obnovijo.

Razvoj za rezanje

Za razvoj tal na ta način se uporabljajo stroji za zemeljski transport in zemeljska dela.

Med delovanjem rezalno orodje doživlja zelo velike torne in mehanske obremenitve. V takšnih pogojih običajna konstrukcijska dvigala ne bo trajala dolgo. Zato je rezalni rob delovnega telesa ojačan s kermetnimi elementi ali posebnimi jekli. Najučinkovitejše so pri delovanju kompozitne keramično-kovinske plošče. Toda njihovi stroški so precej visoki. Zato so najpogosteje žlice ojačane z spajkanimi elektrodami iz zlitin, odpornih proti obrabi. Med drugim ima taka žlica učinek samoostrenja med delovanjem zaradi pospešene obrabe navadnega jeklenega dela žlice.

Takšni stroji odrežejo določeno plast zemlje. Odrezana masa se s posebnim transporterjem prevaža na odlagališče ali pa se takoj vlije v tovornjak za prevoz v kamnolom ali druga gradbišča. Izkopavanje z bagrom spada v to kategorijo.

Vrste bagrov

Odvisno od zasnove in parametrov žlice delimo bagre na naslednje vrste:

• enojno vedro;
• rotacijski in verižni (več žlic);
• mletje.

Najpogostejši je tip bagra z eno žlico. Ta vrsta stroja je vsestranska in ima zelo dobro manevriranje. Optimalna uporabna prostornina vedra je od 0,15 do 2 kubičnih metrov. Izkop z bagrom (enojnim žlico) z bolj masivno in prostornejšo žlico ni ekonomsko izvedljiv, saj hidravlični in mehanski deli opreme pogosto odpovejo zaradi velikih obremenitev.

Prav tako glede na pogonski mehanizem delimo zemeljske stroje na gosenične in avtomobilske. Obstajajo tudi tako imenovani pohodni bagri, pa tudi pnevmatski bagri na kolesih. Vendar pa so v praksi takšni stroji izjemno redki, če sploh padejo v oči. Tudi izkušeni gradbeniki, pa tudi takrat se vsi ne morejo pohvaliti, da so že kdaj delali v istem objektu s tovrstnim strojem.

Delovanje z bagrom z lopato

Ta tip bagra lahko izkoplje zemljo tako stransko kot naravnost. V prvem primeru bager opravlja delo vzdolž osi gibanja. Hkrati zemlja pade v zadnji del tovornjaka, ki pripelje z druge strani.

V drugem primeru se dela izvajajo pred bagrom, vozila za nakladanje pa se napajajo od zadaj.

Če potrebujete velik izkop na veliko globino, potem mehaniziranemu izkopavanju ni alternative. Vsa dela se izvajajo z razvojem večstopnje (stopi). Stopnja ne presega tehnoloških zmogljivosti določenega modela bagra glede globine izkopa.

Delovanje z žlico

Ta tip stroja je odličen primer mehanizma neprekinjenega delovanja. Zato je seveda zmogljivost takšnega bagra za red višja od zmogljivosti običajnih strojev z eno žlico. Vendar je treba povedati, da se taka oprema uporablja le pri gradnji obsežnih objektov. Ta vrsta opreme je popolnoma neprimerna za izkopavanje v majhnih jarkih: zelo drago vzdrževanje, zelo visoka poraba goriva.

Delovne žlice lahko pritrdite na verigo ali na rotor. Od tod tudi ime bagrov: verižni in rotacijski.

Ta tip bagra se lahko uporablja pri razvoju tal skupine 2. Čeprav v praksi obstajajo primeri, ko so se takšni stroji zlahka spopadli s tlemi 1 … 3 skupine. Tla naj bodo razmeroma čista, brez velikih kamnov in močnih štorov.

Razvoj zemeljskih strojev

En stroj v enem delovnem ciklu izvaja pridobivanje kamnine, njeno premikanje na kratke razdalje. Ti stroji vključujejo strgala, grederje in buldožerje.

Strgala se uporabljajo za obsežno delo. Ti stroji so zelo produktivni, lahko se uporabljajo v talnih razmerah 1 … 4 vrst. Kljub neverjetni moči pa strgalo ne prenese gostih tal. Zato je treba taka tla najprej zrahljati. V enem prehodu se lahko ta stroj odstranido 320 milimetrov debela plast zemlje. Specifična vrednost je odvisna od moči, oblike žlice in modela strgala.

Dno posode za strgalo je opremljeno z rezilom. To ni nož, ki ga večina ljudi uporablja za rezanje hrane v kuhinji. V tem primeru je bil navarjen trak iz jekla Hadfield, odpornega proti obrabi in samoojačitvenega jekla.

Buldožerji se uporabljajo za delo na majhnih globinah in na dolgih razdaljah. Ta tip stroja se uporablja tudi za čiščenje in izravnavo dna jam, katerega razvoj so izvajali veliki bagri.

Do globine se buldožer premika po stopnjah. Globina sloja je enaka velikosti plasti, ki jo lahko stroj odstrani v enem prehodu. Zelo pomembno je, da se delovni premik buldožerja izvaja na pobočju. To bo omogočilo nekaj raztovarjanja pogonskih enot in zmanjšalo verjetnost okvare opreme.

Grederji imajo nizko moč in potencial. Uporabljajo se predvsem za dekorativna dela: nabrežine in pobočja, načrtovalna dela.

Opis in obseg hidromehanskega razvoja

V tem primeru ročno razvijanje tal ne pride v poštev. Vendar, tako kot pri uporabi strojev za zemeljska dela. Obseg je zelo obsežen: od ustvarjanja umetnih rezervoarjev do gradnje cest. Tehnologija omogoča tudi rekultivacijo območij za stanovanjski in industrijski razvoj na močvirnih in obalnih območjih, ki so izpostavljena poplavam. Vsi procesi so mehanizirani. Ta način izkopavanja zahtevaustvarjanje posebne infrastrukture, zaradi česar jo je priporočljivo uporabljati le pri zelo velikih prihodnjih obsegih dela.

Hidromehanski razvoj z uporabo hidromonitorjev

Bistvo te metode razvoja je naslednje: tla se izperejo s curkom vode pod visokim pritiskom (približno 15 MPa). Nastala blatna masa (v slengu profesionalcev - kaša) se sprva kopiči v vmesnih rezervoarjih, od tam pa se črpa po cevovodu na pravo mesto.

Sčasoma vlaga popolnoma izhlapi in nastane gosta plast zemlje. Če se stisne z valjarjem, potem postane taka tla zelo primerna za gradnjo komunikacijskih vodov (cest in železnic).

Velika tehnološka prednost te metode je zmožnost razvoja tal skoraj katere koli kategorije zahtevnosti.

Hidromehanski razvoj s sesalnimi bagri

Pri izvajanju del na dnu rezervoarjev je izključen ročni izkop, pa tudi uporaba tradicionalnih strojev za zemeljska dela. Potrebna so posebna plovila.

Izstrelek za poglabljanje dna je plavajoče plovilo, opremljeno s posebno opremo. Zmogljiva črpalka črpa erodirano zemljo z dna rezervoarja in jo po cevovodu prenaša bodisi v skladišče plovila bodisi v pomožno transportno plovilo ali pa jo z močnim curkom odvrže daleč od mesta izkopa.

Podobni sesalni bagri so našli uporabo pri poglabljanju in čiščenju plovnih poti ladij v plitvih vodah, poglabljanju rek, da bi zagotovilineprekinjeno plovbo, pa tudi pri pridobivanju diamantov iz oceanske police.

Masa tal se sesa skozi cev. Za sesanje mulja in mehke zemlje cev ni opremljena z dodatnim riperjem. Prisotnost slednjega je potrebna pri razvoju gostih tal. Glede na zahtevnost razvoja je ta metoda vodilna. Upravljanje in vzdrževanje posebnega transporta, njegovo parkiranje v pristaniških vodah je zelo drago. Obstajajo visoke zahteve za usposobljenost servisnega osebja.

Razvoj zamrznjenih tal

Za razvoj v pogojih permafrosta, pa tudi za razvoj skalnatih kamnin, se uporabljajo močne usmerjene eksplozije. TNT, amonit in cestnino se lahko uporabljajo kot eksplozivi.

Eksplozivne izstrelke lahko postavite tako na površino kot globoko v vnaprej izvrtane luknje ali v naravne votline.

Tako imenovane vrtine se uporabljajo pri razvoju velike površine bazena, pa tudi za odlaganje zemlje. Eksplozivni projektili so nameščeni v vnaprej izvrtanih vrtinah. Najmanjši premer vrtine je 200 mm. Za povečanje uničujoče moči nabojev so luknje od zunaj pokrite s peskom ali drobno kamnino (nastanejo pri vrtanju vrtin).

Shpurovye naboji se uporabljajo, ko je treba izkopati majhno količino zemlje. Možno je izvajati tako v odprtem kot v podzemnem rudarjenju. Luknje so neke vrste školjke. Imajo premer 25do 75 milimetrov. Napolnjene so z eksplozivom za največ dve tretjini. Preostali prostor je zapolnjen s kamnino (da bi prejeli usmerjen udarni val in dosegli največji ugoden učinek).

Zborni stroški. Ta vrsta polnjenja se uporablja, kadar je treba z usmerjenim izmetom izkopati znatne količine zemlje. Bistvo metode je naslednje. V delovnem območju so opremljeni navpični vodnjaki ali vodoravni predori, v katerih stene so izvrtane slepe luknje za polaganje nabojev. Po polaganju eksploziva so ostanki in vodnjaki prekriti z zemljo (to vam omogoča, da povečate moč eksplozije). Smer izmeta je zagotovljena z neenakomernim polaganjem eksploziva. Tako je na eni strani lahko nekajkrat več izvrtanih lukenj za naboje. V ta namen se lahko uporabi tudi neusklajenost eksplozij.

Ti režasti naboj se uporablja predvsem pri razvoju tal v pogojih permafrosta. Usmerjeno sproščanje takšne kamnine je skoraj nemogoče. Toda zrahljati ga tako, da ga bo mogoče v prihodnosti odstraniti z buldožerjem ali bagrom, je povsem realno. Za to se uporablja orodje, ki po principu delovanja in videzu spominja na rezalnik diskov za kovino. Samo, seveda, takšno orodje ima veliko večjo velikost. Tak rezalnik reže svojevrstne utore v tleh na razdalji do 2,5 metra drug od drugega. Eksploziv ni nameščen v vsak utor, ampak skozi enega - votli neizpolnjen prostor deluje kot kompenzator. eksplozijski valzdrobi zemljo in se premakne proti votlini. Takšna dela zahtevajo skrbno pripravo in podrobno študijo projekta.