- •Учебник
- •Глава 1. Общие сведения о механизации и автоматизации строительства
- •1.1. Основные виды строительно-монтажных работ, их механизация и основные показатели оценки ее уровня
- •1.2. Комплексная механизация
- •1.3. Автоматизация строительных процессов
- •Глава 2. Общие сведения о строительных машинах
- •2.1. Основные понятия и определения
- •2.2. Параметры машины. Типоразмер и модель.
- •2.3. Общая классификация строительных машин
- •2.4. Структура строительной машины
- •2.5. Производительность строительной машины
- •2.6. Общие требования к машинам, машинным комплектам и структуре парков машин
- •2.7. Техническая эксплуатация
- •2.8. Исторические сведения о развитии строительных машин
- •2.9. Пути развития и повышения качества строительных машин и оборудования
- •Глава 3. Приводы строительных машин. Силовое оборудование
- •3.1. Общие понятия и определения
- •3.2. Двигатели внутреннего сгорания
- •3.3. Электрические двигатели
- •Глава 4. Трансмиссии и системы управления
- •4.1. Общие сведения о трансмиссиях
- •4.2. Фрикционные передачи
- •4.3. Ременные передачи
- •4.4. Зубчатые передачи
- •Глава 5. Гидро- и пневмоприводы
- •Глава 6. Основы автоматического управления и технические средства автоматики
- •6.1. Общие сведения о системах автоматики
- •Глава 7. Ходовое оборудование строительных машин
- •7.1. Виды ходового оборудования и их характеристики
- •7.3. Шинноколесное (пневмоколесное) и рельсоколесное ходовое оборудование
- •Глава 8. Транспортные машины
- •Глава 9. Транспортирующие машины и оборудование
- •9.1. Ленточные и пластинчатые конвейеры, эскалаторы
- •Глава 10. Грузоподъемные машины
- •10.4. Лебедки
- •Глава 11. Строительные подъемники и краны
- •11.1. Общие сведения
- •11.3. Башенные краны
- •11.4. Самоходные стреловые краны
- •11.5. Краны пролетного типа
- •11.6. Устойчивость кранов
- •11.7, Устройства безопасности
- •11.8. Техническое освидетельствование кранов, основные
- •Глава 12. Погрузочно-разгрузочные машины
- •12.1. Назначение и виды машин
- •12.2. Машины для перегрузки штучных грузов
- •12.3. Погрузочные машины для сыпучих грузов
- •Глава 13. Машины для земляных работ: общие сведения
- •13.1. Виды земляных сооружений
- •13.2. Способы разработки грунтов
- •13.3. Свойства грунтов, влияющие на трудность их разработки
- •13.4. Рабочие органы землеройных машин и их взаимодействие с грунтом
- •13.5. Общая классификация машин и оборудования для разработки грунтов
- •Глава 14. Одноковшовые экскаваторы
- •14.1. Общие сведения
- •14.2. Строительные гидравлические экскаваторы
- •14.3. Гидравлические экскаваторы с рабочим оборудованием обратная лопата
- •14.4. Гидравлические экскаваторы с рабочим оборудованием прямая лопата
- •14.5. Погрузочное рабочее оборудование
- •14.6. Гидравлические грейферы
- •14.7. Экскаваторы-планировщики
- •14.8. Оборудование для рыхления грунтов
- •14.9. Неполноповоротные гидравлические экскаваторы
- •14.10. Мини- и микроэкскаваторы
- •14.11. Экскаваторы с гибкой подвеской рабочего оборудования (канатные экскаваторы). Рабочее оборудование прямого копания
- •14.12. Драглайны
- •Глава 15. Экскаваторы непрерывного действия
- •15.1. Общие сведения
- •15.2. Роторные траншейные экскаваторы
- •15.3. Цепные траншейные экскаваторы
- •Глава 16. Землеройно-транспортные машины
- •Глава 17. Бурильные машины
- •Глава 18. Машины для подготовительных работ и разработки мерзлых грунтов
- •18.1. Машины для подготовительных работ
- •19.4. Грунтоуплотняющие машины и оборудование динамического действия
- •Глава 20. Технические средства гидромеханизации
- •20.1. Общие сведения
- •Глава 21. Машины и оборудование для погружения свай
- •21.1. Способы устройства свайных фундаментов
- •Глава 22. Машины и оборудование для переработки каменных материалов
- •30...15 60...30 60 15...0 60...30 В а а — от мелкого к крупному; 6 — от крупного к мелкому; в — комбинированно
- •Глава 23. Машины и оборудование для приготовления бетонных смесей и строительных растворов
- •23.1. Дозаторы
- •Глава 24. Машины и оборудование для бетонных работ
- •24.1. Бетононасосные установки
- •Глава 25. Машины и оборудование для отделочных и кровельных работ
- •25.1. Машины и оборудование для штукатурных работ
- •Глава 26. Ручные машины
- •26.3. Ручные машины для крепления изделий и сборки конструкций
- •26.4. Ручные машины для разрушения прочных материалов и работы по грунту
- •26.6. Ручные машины для резки, зачистки поверхностей и обработки кромок материалов
- •26.7. Ручные машины для распиловки, долбежки и строжки материалов
- •Глава 1. Общие сведения о механизации и автоматизации строительства 5
- •Глава 15. Экскаваторы непрерывного действия 422
13.3. Свойства грунтов, влияющие на трудность их разработки
Грунтаминазывают выветрившиеся горные породы, образующие кору земли.
По происхождению, состоянию и механической прочностиразличают грунты скальные —сцементированные водоустойчивые породы с пределом прочности в водонасыщенном состоянии не менее 5 МПа (граниты, песчаники, известняки и т. п.), полускальные — сцементированные горные породы с пределом прочности до 5 МПа (мергели, окаменевшие глины, гипсоносные конгломераты и т.п.),крупнообломочные— куски скальных и полускальных пород, песчаные— состоящие из несцементированных мелких частиц, разрушенных горных пород размером 0,05... 2 мм, глинистые— с размером частиц менее 0,005 мм.
По гранулометрическому составу,оцениваемому долевым содержанием фракций по массе, различают грунты: глинистые (с размерами частиц менее 0,005 мм), пылеватые (0,005—0,05 мм), песчаные (0,05...2 мм), гравийные (2...20 мм), галечные и щебеночные (20...200 мм), валуны и камни (более 200 мм). Наиболее часто встречающиеся в строительной практике грунты различают по процентному содержанию с них глинистых частиц: глины — не менее 30 %; суглинки — от 10 до 30 %; супеси — от 3 до 10 % с преобладанием песчаных частиц над пылевидными; пески — менее 3 %.
Грунт состоит из твердых частиц, воды и газов (обычно воздуха), находящихся в его порах.
Влажностьгрунтов оценивают отношением массы воды к массе твердых частиц. Она составляет от 1... 2 % для сухих песков, до 200 % и более для текучих глин и илов. В некоторых случаях, например, при оценке степени принудительного уплотнения грунтов, пользуются так называемой оптимальной влажностью,которая изменяется от 8 — 14% для мелких и пылеватых песков до р0...30 % для жирных глин.
' При разработке грунты увеличиваются в объеме за счет образования пустот между кусками. Степень такого увеличения объема оценивают коэффициентом разрыхления,равным отношению Рбъема определенной массы грунта после разработки к ее объемудо разработки (табл. 13.1). Значения коэффициента разрыхления колеблются от 1,08... 1,15 для песков до 1,45...1,6 для мерзлых грунтов и скальных пород. После укладки грунта в отвалы и Естественного или принудительного уплотнения степень их разрыхления уменьшается. Ее оценивают коэффициентом остаточного разрыхления(от 1,02... 1,05 для песков и суглинков до 1,2... 1,3 ЙЛя скальных пород).
Уппотняемостьгрунтов характеризуется увеличением их плотности вследствие вытеснения из пор воды и воздуха и компакт-
Таблица
13.1
Характеристики
грунтов
Категория
грунта
Плотность,
кг/м3
Число
ударов плотномера ДорНИИ
Коэффициент
разрыхления
Удельное
сопротивление, кПа,
резанию
копанию
при работе:
прямыми
и
обратными
лопатами
драглайнами
экскаваторами
непрерывного действия
роторными
поперечного копания
цепными
поперечного копания
траншейными
1
1200...1500
1...4
1,08...1,17
12...
65
18...
80
30...120
40...
130
50...
180
70...
230
11
1400...
1900
5...8
1,14...1,28
58...
130
70...
180
120...250
120...250
150...300
210.
..400
111
1600...2000
9...16
1,24...
1,3
120...200
160...
280
220...400
200...
380
240...450
380...660
IV
1900...2200
17...35
1,26...1,37
180...300
220...400
280...
490
300...
550
370...650
650...
800
V
2200...
2500
36
...70
1,3...1,42
280...
500
330...650
400...750
520...760
580...850
700...
1200
VI
2200...
2600
71...140
1,4...
1,45
400...
800
450...950
550...1000
700...
1200
750...
1500
1000...2200
VII
2300...
2600
141...280
1,4...
1,45
1000...
3500
1200...4000
1400...4500
1800...
5000
2200...
5500
2000...
6000
VIII
2500...2800
281...560
1,4...
1,6
—
220...250
230...310
—
—
• —
нойукладки твердых частиц. После снятия внешней нагрузки сжатый в порах воздух расширяется, вызывая обратимую деформацию грунта. При повторных нагружениях из пор удаляется все больше воздуха, вследствие чего обратимые деформации уменьшаются. Степень уплотнения грунта характеризуется остаточной деформацией, основная доля которой приходится на первые циклы нагружения. Ее оценивают коэффициентом уплотнения,равным отношению фактической плотности к ее максимальному стандартному значению, соответствующему оптимальной влажности. При уплотнении грунтов требуемый коэффициент уплотнения назначают в зависимости от ответственности земляного сооружения в пределах 0,9... 1.
Прочность и деформируемостьгрунтов определяется, в основном, свойствами слагающих их частиц и связей между ними. Прочность частиц обусловлена внутримолекулярными силами, а прочность связей — их сцеплением. При разработке грунтов эти связи разрушаются, а при уплотнении восстанавливаются.
При взаимном перемещении частиц грунта между собой возникают силы внутреннего трения, а при перемещении грунта относительно рабочих органов — силы внешнего трения. Согласно закону Кулона эти силы пропорциональны нормальной нагрузке с коэффициентами пропорциональности, называемыми коэффициентамисоответственно внутреннегои внешнего трения.Для большинства глинистых и песчаных грунтов первый составляет 0,18...0,7, а второй — 0,15...0,55.
При взаимном перемещении грунта и землеройного рабочего органа происходит царапание твердыми грунтовыми частицами рабочих поверхностей режущего инструмента и других элементов рабочего органа и, как следствие, изменение его формы и размеров, называемое изнашиванием.Разработка грунтов изношенным режущим инструментом требует больше затрат энергии. Способность грунтов изнашивать рабочие органы землеройных машин называют абразивностью.Большей абразивностью обладают более твердые грунты (песчаные и супесчаные) с частицами, закрепленными (сцементированными) в грунтовом, например, замерзшем массиве. Абразивная изнашивающая способность мерзлых грунтов в зависимости от их температуры, влажности и гранулометрического состава может быть в десятки раз выше, чем у тех Же грунтов немерзлого состояния.
Грунты, содержащие глинистые частицы, способны прилипать К рабочим поверхностям рабочих органов, например, ковшовым, Уменьшая тем самым их рабочий объем и создавая повышенные сопротивления перемещению отделенного от массива фунта внутрь Ковша, вследствие чего увеличиваются затраты энергии на разработку грунта и снижается производительность землеройной машины.Это свойство грунтов, называемое липкостью,усиливается при Отрицательных температурах. Силы сцепления примерзшего к ра
бочим органам грунта в десятки и сотни раз больше, чем в немерзлом состоянии. Для удаления прилипшего к рабочим органам грунта приходится делать вынужденные остановки машины, а в ряде случаев, например, для очистки от примерзшего грунта, принимать специальные меры, в основном, механического воздействия.
Грунты, разрабатываемые машинами, классифицируют по трудности разработки по 8 категориям (см. табл. 13.1). В основу этой классификации, предложенной проф. А.Н.Зелениным, положена плотностьизмеряемая в килограммах на кубический метр, по показаниям плотномера конструкции ДорНИИ (рис. 13.1). Последний представляет собой металлический стержень круглого поперечного сечения площадью 1 см2 с двумя шайбами-упорами, между которыми свободно перемещается груз массой 2,5 кг. Полный ход груза составляет 0,4 м, длина нижнего свободного конца стержня — 0,1 м. Для измерения плотности прибор нижним концом устанавливают на грунт, поднимают груз до упора в верхнюю шайбу и отпускают его. При падении груз ударяет о нижнюю шайбу, заставляя внедряться в грунт нижний конец стержня. Плотность грунта оценивают числом ударов, соответствующим внедрению в грунт стержня до упора в нижнюю шайбу.
ДорНИИ