ПРОИЗВОДСТВО ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ В ЗИМНИХ УСЛОВИЯХ

Общие сведения

Основными свойствами сезонно-мерз-лых грунтов являются повышенная ме­ханическая прочность, наличие пласти­ческих деформаций, пучинистость и по­вышенное электросопротивление. Прояв­ление этих свойств и глубина промерза­ния зависят в основном от длительности

промерзания (рис. III.21, а), темпера­туры, влажности и вида грунта.

Помимо указанных факторов, глубина промерзания грунтов йщ, зависит и от силы ветра, толщины снежного покрова, характера естественного по­крова (трава, пахотная земля, торф, кам­ни, дорожные покрытия и т. д.), а также теплопроводности, влажности и уровня грунтовых вод.

Экскаваторный забой промерзает с кровли и откоса забоя, а также непо­средственно с лобовой части его. В связи с этим разработка мерзлого грунта одно-

Рис. III.21. Изменение глубины промерзания и свойств мерзлых грунтов:

а — изменение глубины промерзания ft™, в зависимости от длительности промерзания; б — изменение свойств мерзлого грунта в зависимости от глубины промерзания; в — схема промерзания экскаваторного забоя; г — изменение удельного сопротивления копанию по глубине мерзлого слоя; 1 — распределение температуры в грунте; 2 — пластические деформации; 3 — пучение; 4 — механическая прочность; 5 — электросопротивление; 6 — снежный покров: 7 — мерзлый грунт; 8 — незамерзший грунт; I...IV — направления копания грунта;

KS , К*)Р . /fp — удельные сопротивления копанию мерзлого слоя соответственно в верхней, средней части м м ^гт и талого грунта

ковшовыми экскаваторами производится по четырем схемам (направлениям дви­жения ковша): / — вдоль мерзлого слоя (при различной глубине внедрения ков­ша от открытой поверхности); // — по­перек мерзлого слоя (в пределах его); /// — поперек мерзлого слоя (начиная с немерзлого грунта, т. е. с подбоем); IV — под углом к мерзлому слою в от­косе забоя (рис. III.21, в).

С понижением температуры механиче­ская прочность грунта, а также удельное сопротивление резанию и копанию резко возрастают (в 5—8 раз). Поскольку тем­пература мерзлого грунта изменяется по глубине h_Up, соответственно изменяются прочностные характеристики грунта: наибольшие значения удельного сопро­тивления копанию Kfm имеют место в верхней, наружной части мерзлого слоя и наименьшие — на границе мерзло­го и немерзлого (талого) грунта (рис. III. 21, г).

В тех случаях, когда помимо кровли уступа промерзает и откос забоя экска­ватора (рис. III.21, в), устанавливается долевое участие мерзлых грунтов в забое ■ X, %, по выражению

*=■—------_ш----, (Ш.М)

где S_M и 5 — площадь мерзлоты в забое и общая площадь забоя; Н и В — высо­та и ширина забоя, м.

По известному значению удельного сопротивления копанию в немерзлом (та­лом) состоянии Kft, МПа, можно оп­ределить удельное сопротивление копа­нию в поверхностной (наиболее промерз­шей) части мерзлого слоя Kf™-

/Сл. = /СлМейпр+1), (Ш.63) >,где k_cx — коэффициент, зависящий от нсхемы копания мерзлого слоя в забое |(рис. III.21, в); при переходе от / к IV |схеме изменяется от 1 до 0,5; е — коэф-Ьфициент, зависящий от влажности грун-ров (для грунтов влажностью до = 3... |.. 22 % е = 0,09ау).

Для глинистых и суглинистых грун-ов удельное сопротивление копанию иерзлого слоя Kfu, МПа, одноковшовы-экскаваторами типа прямая и обрат-ая лопата может быть вычислено так-по известному значению относитель-плотности грунта С, определенной

ударником ДорНИИ:

Кр* = 0,008С&сх. (Ш.64)

Для неоднородных забоев (сложенных из грунтов с различными прочностными свойствами) целесообразно определить средневзвешенное значение удельного сопротивления копанию:

К? = КгЛ + Kft (1 - %)• (Ш.65)

В этом случае неоднородный забой ха­рактеризуется средневзвешенной груп­пой грунта, согласно которой принима­ются соответствующие нормы выработки и производительность экскаватора.

При разработке грунтов I...VI групп обратными и прямыми лопатами вели­чины Kf (Kfm) составляют: