Файл: Полосин-Никитин, С. М. Механизация дорожных работ учебник.pdf

Плотностьр , г / с м ъ

Рис. 8.28. Экспрессные методы контроля плотности грунта радиоизо­ топными приборами:

/ — и ст о ч н и к у - и з л у ч е н и я ; 2 — д е т е к т о р ; 3 — и с с л е д у е м ы й г р у н т ; 4 — с в и н ц о в ы й к о н т е й н е р с у з к и м ц и л и н д р и ч е с к и м о т в е р с т и е м ( к о л л и м а т о р о м ); 5 — с в и н ц о ­ в ы й э к р а н с к о л л и м а т о р о м ; 6 — р а с с е я н н о е и з л у ч е н и е ; 7 — д е т е к т о р ; « — и с т о ч ­ н и к у - и з л у ч е н и я ; 9 —- э м и т е р и т (и л и к а т о д н ы й в ы п р я м и т е л ь ); 10 — д е т е к т о р ; 11 - г и л ь з а ; 12 — и с т о ч н и к б ы с т р ы х н е й т р о н о в ; 13 - о б с а д н а я т р у б а

нено из-за сложности измерений. Для этой цели пригоден широкий луч. При про­ свечивании широким пучком плотность

1п/0 •/

среды), имп/мин;

d — толщина просвечиваемого слоя;

р, — массовый коэффициент ослабления у-излучения в грунте, зависящий от энергии излучения и химического состава исследуемой среды.

Для источника С060—0,0562 см2/ч, а для Cs137—0,0773 см2/ч. Метод рассеянно­ го у-излучения позволяет определить плотность грунтов путем регистрации интен­ сивности рассеянных средой у-квантов. Его применяют для измерения плотности грунтов в естественном залегании и плотности насыпных грунтов до глубины 20—30 м, изучения режима влажности грунта, определения плотности поверхно-

246

у с и л и т е л ь ; 5 — Э Л Т ; б — г е н е р а т о р м е т к и ; 7 — г е н е р а т о р м е х а н и ч е с к и х к о л е б а н и й ; 8 — м о щ н ы й у с и л и т е л ь ; У — г е н е р а т о р ; 10 — н а ­ с т р о е н н ы й у с и л и т е л ь

стных слоев 5— 15 см без внедрения датчиков в грунт. Измерение плотности гр ун ­ та методом рассеянного излучения производится радиометрическими приборами, в которых источник и детектор квантов разделены свинцовым экраном, погло­ щающим прямое у-излучение. Детектор регистрирует в основном излучение, рас­ сеянное средой, контактирующей с прибором. При измерении плотности грунта пользуются функциональной зависимостью между регистрируемой интенсив­ ностью у-излучения и плотностью среды (грунта). График этой зависимости при­ веден на рис. 8.29. Такие графики строят для каждого прибора в отдельности. Различают датчики для измерения поверхностных слоев и для определения плот­ ности в скважинах (рис. 8.28, г, д).

Нейтронный метод основан на определении влажности грунтов радиометри­ ческим способом по регистрации тепловых, надтепловых или захватного у-излуче;

основном зависит от влажности, и регистрируемой плотностью тепловых (надтеп­ ловых) нейтронов или захватного у-излучения. Быстрые нейтроны, испускаемые источником в окружающую среду, испытывают соударения с ядрами химических элементов и рассеиваются, передавая им свою энергию. После многократных столкновений нейтроны замедляются до скорости теплового движения. Из всех химических элементов, входящих в состав, наиболее сильным замедлителем яв­ ляется водород. Для замедления быстрых нейтронов на атоме водорода требует­ ся 19 столкновений, в то же время на ядрах других элементов — в десятки ра» больше. Тепловые нейтроны диффундируют в среде и затем захватываются ядра­ ми элементов среды, что сопровождается испусканием у-квантов захватного из­ лучения. В результате замедления и диффузии вокруг источника образуется поле­ тепловых нейтронов. Чем выше влажность среды, тем меньше линейные размерыэтого поля и больше его плотность. Датчики для измерения влажности включа­

Для оценки качества уплотнения грунта можно использовать ме­ тод «Бегущей волны». Его разработал и применил для оценки мо­ дулей упругости дорожных одежд проф. А. К. Бируля в 1938 г.. Дальнейшую успешную разработку этого метода выполнил канд.. техн. наук И. В. Защук. Метод позволяет определить прочностные характеристики, степень уплотнения грунтов земляного полотна и грунтов, укрепленных вяжущим, модули упругости конструктивных слоев дорожных одежд. Основой метода является возбуждение раз­ личных типов продольных и поперечных акустических волн в испы­

туемом слое или конструкции. Меняя их частоту и зная скорость рас­ пространения, можно определить различные физико-механические свойства разнообразных материалов.

§ 44. ГИДРОМЕХАНИЗАЦИЯ РАЗРАБОТКИ ГРУНТОВ

Гидромеханизацией называется комплекс процессов и техноло­ гических приемов, связанных с разрушением грунтов и горных по­ род, их транспортированием и укладкой в тело сооружения или в отвал гидравлическим методом. Смесь разрушенного грунта или по­ роды с водой называется гидросмесью. К основным условиям, опре­ деляющим эффективность гидромеханизации, относятся: наличие достаточного количества воды; качество грунтов, поддающихся гидроразрушению; климат; наличие дешевой электроэнергии. Эф­ фективность оборудования и машин гидравлической разработки грунта зависит от концентрации гидросмеси. В ее составе должно содержаться много твердых частиц. Для этой цели консистенцию гидросмеси регулируют в области входа грунта во всасывающую трубу и по пути транспортирования. Консистенция гидросмеси на всасывающей трубе землесоса зависит от ее заглубления в грунт и скорости передвижения. Регулирование гидросмеси при транспорти­ ровке осуществляется сгустителями, которые повышают консистен­ цию гидросмеси путем отвода некоторого количества осветленной воды.

Струи воды для разрушения грунтов и горных пород создаются гидромониторами. Гидромонитор состоит из нижнего неподвижного колена, верхнего колена, которое вращается вокруг вертикальной оси благодаря шарнирному устройству, ствола, имеющего возмож­ ность отклоняться от горизонтальной плоскости вверх и вниз при помощи вертикального шарового шарнира. На конец ствола навин­ чивается насадок, формирующий вылетающую из гидромонитора струю. Управление стволом монитора осуществляется при помощи рычага-водила, или зубчатых, червячных, гидравлических передач, а также насадка отклонителя— дефлектора.

От насосной станции 8 первого подъема через высоконапорную станцию 7 подается вода по трубопроводу 6 к работающим гидро­ мониторам 4 (рис. 8.30, а ). Для транспортировки гидросмеси при­ меняют землесос — центробежный грунтовый насос 5, предназна­ ченный для перекачки гидросмеси. Гидросмесь поступает в землесос по всасывающей трубе и подается в напорный трубопровод 3 для транспортировки на карту намыва 2 и намывную насыпь 1 и распре­ деляется разводящими грунтопроводами 9.

При гидромониторной разработке размыв грунта осуществляют по двум основным схемам: с размывом в целике и после предвари­ тельного рыхления. Несвязные и малосвязные грунты (песок, супесь, легкий суглинок, песчаная глина) разрабатывают по первой схеме, связные (плотный суглинок, тощая и полужирные глины, песчано­ гравийные грунты) по второй. Грунт в целике можно разрабатывать встречным, попутным и попутно-встречным забоями.

248

Забои

Рис. 8.30. Гидромеханический способ разработки грунтов:

а — о б щ а я с х е м а г и д р о м е х а н и з а ц и и ; б — с п о с о б ы р а з р а б о т к и гр у н т а г и д р о м о н и т о р а м и ;

I — в с т р е ч н ы м з а б о е м ; I I — п о п у т н ы м з а б о е м ;

1 — н а м ы в н а я н а с ы п ь ; 2 — к а р т а н а м ы в а ; 3 — т р у б о п р о в о д г и д р о м а с ­ с ы ; 4 — г и д р о м о н и т о р ; 5 — з е м л е с о с ; 6 — т р у б о п р о в о д н а п о р н о й в о д ы ; 7 и 8 — н а с о с н ы е с т а н ц и и н и з к о - и в ы с о к о н а п о р н а я

При встречном забое (рис. 8.30, б) направление струи воды и по­ тока гидросмеси не совпадают. Гидромонитор располагают на по­ дошве забоя, и грунт размывается выше подошвы. Транспортиро­ вание гидросмеси от забоя к зумпфу (яме) обеспечивается уклоном, учитывающим разрабатываемый грунт. При этом способе эффектив­ но используется разрушительная сила струи. Напорная струя созда­ ет врубы, благодаря чему интенсивно обрушивается грунт и облег­ чается его последующий размыв. Встречным забоем можно разра­ батывать плотные грунты при меньшем расходе воды. Недостаток способа в удаленности гидромонитора от забоя по требованиям ох­ раны труда.

Во влажных грунтах при встречном забое затруднена передвиж­ ка гидрооборудования и уборка недомыва.

249

При попутном забое (рис. 8.30, б —г) направление струи воды и потока гидросмеси совпадает, гидромонитор устанавливают на верх­ ней площадке. Транспортирование гидросмеси от забоя зумпфу не требует больших уклонов. При этом способе гидромонитор и водо­ воды находятся на сухом месте и легко перемещаются; струя воды используется не только для размыва но и для подгонки размытого грунта к приемным устройствам. К недостаткам попутного забоя -следует отнести неполное использование ударной силы водяной -струи, большой удельный расход воды и малую эффективность об­ рушения забоя. Попутно-встречным забоем (комбинация первых двух) размывают крупный песок и песчано-гравелистые грунты, ког­ да требуется частая подгонка грунта. При разработке грунта гид­ ромониторами для перемещения гидросмеси от забоя к зумпфу не­ обходим уклон уступа, что всегда ведет к недомыву грунта.

При ручном управлении гидромониторы в забое расставляют с учетом безопасного расстояния от гидромонитора до забоя:

I = аН ,

.где Я — высота уступа (забоя); а — коэффициент приближения, зависящий от свойств грунта (0,9— 1,1 для глинистых, 0,8— 1 для

•суглинистых и 0,4—0,3 для песчаных).

Предварительное разрыхление грунта повышает выработку гид­ ромониторов, позволяет уменьшить напор воды, улучшает консис­ тенцию гидросмеси и значительно снижает стоимость размыва 1 м3 грунта. Разрыхлять грунт можно гидравлическим и механическим способами. К механическим способам относятся экскаваторные, скреперные и бульдозерные разработки. Практикуется буро-взрыв­ ной способ, предварительный гидравлический размыв целика (в ка­ навы, траншеи или скважины подают воду, которая насыщает грунт и вызывает его обрушение). В результате самотечного движения воды, кроме ослабления связей частиц происходит некоторый по­ верхностный (эрозионный) размыв грунта, что облегчает его после­ дующую разработку гидромониторами. Комбинируя разработку скрепером или экскаватором организуют транспортирование грунта гидроспособом. При разработке грунта землесосные снаряды совер­ шают перемещение (папильонирование), чтобы поддерживать по­ стоянный контакт грунтозаборного устройства с грунтом.

А в т о м а т и з а ц и я г и д р а в л и ч е с к и х п р о ц е с с о в сводится к дистанционному управлению поворотом ствола в гори­ зонтальной'и вертикальной плоскостях, передвижению гидромони­ тора к забою, автоматическому покачиванию ствола в горизонталь­ ной плоскости на любой угол и дистанционному управлению сменой насадок.

При централизованном управлении полным комплексом машин технологического процесса, включающим гидромонитор, землесос, насосную станцию и перекачивающие станции, на пульте дистанци­ онного управления достаточно установить соответствующие кнопки, связанные с пусковой аппаратурой землесоса и насосных станций. Путем нажатия кнопки включают двигатель вакуумнасоса, посред-

250