Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами и экскаваторами непрерывного действия

Грунты и их технологические свойства

Грунты – породы, залегающие в верхних слоях земной коры.

Классификация грунтов:

а) немерзлые (талые) грунты – все виды грунтов, имеющих положительную температуру;

- скальные грунты – изверженные, метаморфические и осадочные породы с жесткими связями между зернами, залегают в виде сплошного или трещиноватого массива;

- крупнообломочные грунты – несцементированные грунты, содержащие более 50 % по массе обломков кристаллических или осадочных пород с размером частиц более 2 мм;

- песчаные грунты – сыпучие в сухом состоянии грунты, содержащие менее 50 % по массе частиц крупнее 2 мм и не обладающие свойством пластичности (грунт не раскатывается в шнур Æ 3 мм, l_р< 1);

- глинистые грунты – связные грунты, для которых число пластичности l_р> 1;

б) мерзлые грунты – все виды грунтов, имеющих отрицательную температуру и содержащих лед;

в) вечномерзлые грунты – грунты, находящиеся в непрерывно-мерзлом состоянии в течение 3 и более лет;

- твердомерзлые грунты – прочно сцементированные льдом грунты, под нагрузкой хрупко разрушаются и не сжимаются;

- пластичномерзлые грунты – сцементированы льдом, но имеющие вязкие свойства и сжимаются под нагрузкой;

- сыпучемерзлые грунты – крупнообломочные и песчаные грунты, имеющие отрицательную температуру, но сцементированные льдом вследствие малой их влажности.

Температура перехода из пластичномерзлого состояния в твердомерзлое состояние, - °С

Крупнообломочный 0

Песок крупный и средний 0,1

Песок мелкий и пылеватый 0,3

Супесь 0,6

Суглинок 1

Глина 1,5

Технологические свойства грунтов – свойства, влияющие на технологию производства работ:

а) плотность – отношение массы грунта, включая массу воды в его порах, к занимаемому этим грунтом объему;

б) влажность – отношение массы воды в порах грунта к массе его твердых частиц;

в) прочность – способность грунта сопротивляться внешним силовым воздействиям;

г) сцепление – начальное сопротивление грунта сдвигу, зависит от вида грунта и степени его влажности;

д) разрыхляемость – способность грунта увеличиваться в объеме при разработке вследствие потери связи между частицами;

е) кусковатость – характеризуется содержанием в процентах различных фракций;

ж) угол естественного откоса – характеризуется физическими свойствами грунта, при которых он находится в состоянии предельного равновесия. Зависит от угла внутреннего трения, силы сцепления и давления вышележащих слоев грунта. При отсутствии сил сцепления угол естественного откоса равен углу внутреннего трения.

Максимально допустимая крутизна откосов

Все вышеперечисленные свойства являются свойствами талых грунтов. К свойствам мерзлых грунтов относятся те же свойства талых и кроме того следующие свойства:

а) суммарная влажность – отношение массы воды и льда к массе скелета грунта;

б) льдистость мерзлого грунта – отношение содержащегося в грунте объема льда к объему мерзлого грунта.

Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами и экскаваторами непрерывного действия

Одноковшовые экскаваторы классифицируют по типу рабочего оборудования:

а) прямая лопата – разрабатывает грунт выше уровня своей стоянки;

б) обратная лопата – разрабатывает грунт ниже уровня своей стоянки;

в) драглайн – в отличии от «обратной лопаты» имеет легкую стрелу решетчатой конструкции и гибкую подвеску ковша. Разрабатывает грунт ниже уровня стоянки. Применяется при устройстве выемок, насыпей, разработке каналов;

г) грейфер – разрабатывает грунт ниже и выше своей стоянки, но при разработке сыпучих и рыхлых грунтов. Применяется при рытье колодцев, узких глубоких котлованов, траншей.

Рис.1. Виды экскаваторов:

а – с прямой лопатой; б – с обратной лопатой; в – с грейферным оборудованием; г – с оборудованием «драглайн».

Одноковшовые экскаваторы выпускают с механическим и гидравлическим приводом, а также с гибкой подвеской рабочего оборудования.

Разработка грунта одноковшовыми экскаваторами, независимо от типа оборудования, может осуществляться по одной из двух технологических схем – в отвал (навымет) или с погрузкой в транспортные средства.

1 схема: разрабатываемый грунт укладывается в отвал или в специальные земляные сооружения (насыпи, дамбы, перемычки) в пределах радиуса досягаемости рабочего оборудования экскаватора.

2 схема: разрабатываемый грунт погружают в транспортные средства. В зависимости от целей и условий транспортирования в качестве средств используют автосамосвалы грузоподъемностью 3,5 – 50т, железнодорожные поезда и суда.

Рабочее место экскаватора, включая место его стоянки и забора грунта, называется забоем.

Выемка, образующаяся в результате разработки грунта экскаватором, носит название проходки. Если среднее направление разработки грунта параллельно оси проходки, т.е. совпадает с направлением движения экскаватора, то такая проходка называется лобовой (торцевой), в противном случае – боковой.

Рис.2. Схема работы экскаватора прямая лопата:

а – при узком лобовом забое; б – при забое нормальной ширине; в - при уширенном лобовом забое при схеме «зигзаг»; г – то же, при перемещении экскаватора поперек выемки; 1 – самосвал; 2 – экскаватор.