Визначення впливу відхилюючої сили на керованість проколу грунту головкою з асиметричним наконечником

1. ВИЗНАЧЕННЯ ВПЛИВУ ВІДХИЛЮЮЧОЇ СИЛИ НА КЕРОВАНІСТЬ ПРОКОЛУ ГРУНТУ ГОЛОВКОЮ З АСИМЕТРИЧНИМ НАКОНЕЧНИКОМ

Міністерство освіти і науки України
Харківський національний автомобільно-дорожній університет
(ХНАДУ)
Кафедра будівельних і дорожніх машин ім. А.М. Холодова
ВИЗНАЧЕННЯ ВПЛИВУ ВІДХИЛЮЮЧОЇ СИЛИ НА КЕРОВАНІСТЬ
ПРОКОЛУ ГРУНТУ ГОЛОВКОЮ З АСИМЕТРИЧНИМ
НАКОНЕЧНИКОМ
Студент гр. М-61
Д.В. Бистрицький
Керівник
д.т.н., доц. В.М. Супонєв.
Харків 2020

2.

2
Ціль роботи: дослідження процесу проколу ґрунту з корекцією траєкторії руху
Завдання:
- виконати аналіз результатів досліджень по процесам керованого проколу ґрунту
і робочим органам для їх реалізації;
- виявити закономірності взаємодії робочого органу зі скошеною лобовою
частиною з масивом ґрунту;
- встановити вплив кута скоса лобовій поверхні робочого органу на фізичні
процеси формування свердловини з криволінійної траєкторією в масиві ґрунту;
- провести експериментальні дослідження по впливу відхилюючої сили на
робочий орган зі скошеною лобовою поверхнею.
Об’єкт дослідження – процеси, які протікають при проколі ґрунту з корекцією
траєкторії
Предмет дослідження – проколюючий робочий орган зі скошеною лобовою
поверхнею та установка для проколу ґрунту.

3.

Машины гризонтально-направленного бурения
3

4.

Классификация установок ГНБ по ЕРСР
4
(сметные нормы Москва, 2004 г., сборник 4, часть 1)
Ø800-2000
6 группа
2,5
L, км
Р, т
Ø500-1500
200
5 группа
100
4 группа
Ø100-800
60
3 гр.
40
Ø50-500
20
2 гр.
10
1
0
Ø30-300
0,3
1- ультра;
0,6
2- мини;
1,0
3- миди 1;
1,5
4- миди 2;
2,0
5- макси 1;
6 макси 2.

5. Внешний вид установок прокалывающего действия

5
ПУ-1 «Игла»
ПУ-2 «Игла»
УГБ-2
ГУПГС-2-35/250, 2-50/250
PZ-65
МП-125
УНБ-30
СО-144А

6.

СХЕМА ПРОКОЛУ ГРУНТУ З КОРЕКЦІЄЮ
ТРАЕКТОРІЇ РУХУ
Зони ефективності траєкторії руху головки в грунті
6

7. ВИЗНАЧЕННЯ МІНІМАЛЬНОГО КУТА НАХИЛУ ЗРІЗАНОЇ ПЛОЩИНИ НАКОНЕЧНИКА

7
Схема для розрахунку
прогину штанг:
Найменший кут:
8W зг qL2min
кр arcctg f
1, 44 Егр D 2 Lmin
а – для твердого супіску;
б – для напівтвердого суглинку;
в – для тугопластичної глини
1- Dшт=0,05 м; 2– Dшт=0,06 м;
3 – Dшт=0,07 м; 4 – Dшт=0,08 м;
5 – Dшт=0,09 м; 6 – Dшт=0,1 м

8. ВИЗНАЧЕННЯ ВЕЛИЧИНИ ВІДХИЛЕННЯ ВІД ТРАЄКТОРІЇ ПРЯМОЛІНІЙНОГО РУХУ

8
Відхилення головки
від куту скосу:
4 1 3
E зг D
n
4
L
S
0,9 Егр 1 f tg
3
(1)
Вихідні дані:
модуль пружності сталевої штанги:
Е зг 2 10 7 Н / см 2 2 10 5 МПа
момент інерції штанги: І 0,04 D 4
модулі пружності грунтів:
супіску:
1 – супісок; 2 – суглинок; 3 – глина
суглинку:
глини:
Егр = 1.39МПа
Егр = 0,892МПа
Егр = 0, 631МПа

9.

МАТЕМАТИЧНА МОДЕЛЬ КЕРУВАННЯ ТРАЄКТОРІЄЮ
РУХУ ГОЛОВКИ В ГРУНТІ
Процес переміщення
згідно 2-го з-ну Ньютона:
d2y
m 2 P Pc P 1
dt
Коєфіцієнт пропорційності:
1 – твердий супісок; 2 – напівтвердий
суглинок; 3 – тугопластична глина
Залежність відхилення від часу:
1
у
2mL 1 f tg
PNt12
1 f tg L t 2
2
1
Nt
1 f tg і L
y
у
у
...
у
Рівняння відхилення на і –ї ділянці:
1
2
і 1
1 ... і
N
9
(1)
(2)
(3)
(4)

10.

ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНІ КОМПЛЕКСИ ДЛЯ ДОСЛІДЖЕННЯ
ПРОЦЕСІВ СТВОРЕННЯ ПОРОЖНИН В ГРУНТІ
Установка для проколу та
продавлювання грунту
10
Експериментальна установка для
керованого проколу грунту
Пошуковий
прилад
СПРУТ 5М
Гідравлічна станція на 16 МПа
з датчиком тиску
Схема приводу гвинтового гідроциліндру

11. ВІДХИЛЕННЯ ПРОКОЛЮЮЧОЇ ГОЛОВКИ З АСИМЕТРИЧНИМ НАКОНЕЧНИКОМ НА ДИСТАНЦІЇ 10 М

ВІДХИЛЕННЯ ПРОКОЛЮЮЧОЇ ГОЛОВКИ З АСИМЕТРИЧНИМ
11
НАКОНЕЧНИКОМ НА ДИСТАНЦІЇ 10 М
Відхилення штанги, см
Кут
нахилу
25°
40°
55°
70°
Супісок
експ. розр.
Суглинок
%
41,0
±5,0
11,7
26,0
10,3
%
експ.
39,3
10,6
±4,0
24,8
11,4
±3,0
10,4
-
-
±3,0
%
18,1
9,5
±3,0
15,5
11,4
11,4
12,3
2,3
24
17,2
13,0
11,2
розр.
19,6
21.3
12,5
±2,0
розр.
27,0
35,3
28,5
±4,0
експ.
Відхилення головки на
виході з грунту
Глина
±2,5
13,0
18,1
11,3
±2,0
2,8
-
Змінні наконечники
-
±0,5
Головка з асиметричним наконечником на вході

12.

13.

13

14.

14

15.

15

16.

16

17. Висновки по роботі

17
Висновки по роботі
1. Серед існуючих технологій безтраншейного прокладання підземних
комунікацій в обмежених міських умовах найбільш ефективними є
установки, що діютиме по метод у статичного проколу грунту.
2. На відхилення робочого органу впливають різні фактори. Найбільш
суттєві з них: нерівномірна щільність грунту по вертикалі та втрата
стійкості штанг при їх осьовому здавлюванні під час проколу.
3.Визначено, що максимальне допустиме відхилення головки від осі руху
визначається конструктивними особливостями штанг та пружними
властивостями матеріалу з якого вони зроблені.
4.Процес відхилення на пряму залежить від сили опору грунту та її
поперечної складової, що дії на асиметричний наконечник.
5.Встановлено зону ефективної траєкторії руху робочого органу з умови
міцносних та пружних властивостей матеріалу штанг та їх конструктивних
особливостей.
6. Отримано рівняння траєкторії руху головки в грунті з асиметричним
наконечником в залежності від часу.
7. Експериментально підтверджено теоретичні залежність відхилення
головки від сил поперечної дії.