Способ разработки грунта земснарядом Советский патент 1992 года по МПК E02F3/88 

Изобретение относится к строительству и предназначено для разработки грунта в подводном забое средствами гидромеханизации.

В строительной гидромеханизации нашли широкое применение два способа разработки грунта: папильонажный и воронками.

Известен папильонажный способ разработки грунта земснарядом,, в котором проводят заглубление всасывающего наконечника в грунтовый массив и разработку грунта папильонированием последовательно слева направо и справа налево. Происходит свободное всасывание грунта с постоянным его оползанием с откоса ко всасывающему наконечнику. Способ обеспечивает высокую производительность по грунтозабору за счет разрыхления грунта его постоянным обрушением.

Недостаток способа заключается в том, что легкая размываемость грунта и обруша- емость его откосов свойственны грунтам не уплотненным, не слежавшимся. В уплотненных и слежавшихся грунтах он не эффективен.

Известен также способ разработки грунта земснарядом воронками, в котором проводят разработку грунта папильонированием сверху вниз от поверхности грунта подводного забоя до проектной глубины его разработки. При этом обрушение грунта происходит со всех сторон воронки, потому способ воронками является самым высокопроизводительным.

Особенно высока производительность и малы энергетические затраты на разработку грунта при использовании всасывающихся наконечников с развитыми размерами устья. При развитых габаритах наконечника воронка получается больших сечений, обрушение и подток грунта с образующих воронки происходят более равномерно и в больших количествах в единицу времени.

Недостаток способа заключается в том, что его эффективность резко снижается при разработке плотного и слежавшегося грунта, так как одного эрозийного воздействия на этот грунт не достаточно.

Ј

2

сл

00

со

Цель изобретения - повышение эффективности разработки плотного и слежавшегося грунта в подводном забое путем повышения интенсивности его размыва и всасывания, а также исключения загрязнения грунтовыми взвесями.

Поставленная цель достигается тем, что разработку грунта производят свободным всасыванием всасывающим наконечником, снабженным криволинейным экраном в устье со всасывающими отверстиями в экрае, не превышающими по размерам проходное сечение грунтового насоса. Грунт при разработке подвергают одновременно и совокупно действующими сжимаю- ще-разжимающейнагрузке,

знакопеременному гидростатическому давлению, суффозионному и эрозионному раз- мывающим воздействиям. Для этого всасывающий наконечник вдавливают криволинейным экраном в грунт и одновременно отклоняют ось наконечника от вертикали. Направление стороны отклонения непрестанно изменяют по траектории в виде окружности. Вдавливание наконечника в грунт производят передачей на наконечник части веса рамы и всасывающей трубы земснаряда.

На фиг.1 изображен всасывающий наконечник у поверхности грунта забоя с отвесным положением его оси, вид сбоку; на фиг.2 - тот же наконечник с осью, отклоненной влево на угол а , вид сбоку; на фиг.З - тот же наконечник с осью, отклоненной на угол а вправо, вид сбоку; на фиг.4 - тот же наконечник с отвесным положением оси, находящийся на дне воронки в грунте, вид сбоку.

На фиг. 1-4 приняты следующие обозначения: всасывающая труба 1; всасывающий наконечник 2; криволинейный экран 3 в устье всасывающего наконечника 2; всасывающие отверстия 4 в экране 3; грунт 5 забоя; зона 6 размыва в грунте; а угол отклонения оси наконечника 3 от вертикали. .

Криволинейный экран 3 выполнен по очертанию зоны активности всасывания, а всасывающие отверстия 4 в нем размещены на расстоянии друг от друга, не превышающем суммы радиусов их зон активного всасывания.

Способ осуществляют следующим образом.

Опускают в акваторию забоя всасывающую трубу 1 земснаряда. Вода заполняет полости всасывающего наконечника 2 и всасывающей трубы 1. Включают в работу грунтовый насос. Подводят к грунту 5 забоя всасывающий наконечник 2, ставят его на

грунт. Грунт 5 - плотный, потому слабо размываем. Если наконечник 2 долго держать в положении (фиг. 1), когда его ось 00 - отвесна, то подтекающим ко всасывающим отверстиям 4 потоком засасываемой воды будет образована зона размыва 6 весьма малых размеров.

Для повышения интенсивности разработки грунта передают часть веса всасыва0 ющей трубы 1 и рамы грунтозаборного устройства земснаряда на наконечник 2. Для этого багермейстеру достаточно уменьшить усилия в приспособлении, удерживающим раму навесу, т.е. ослабить трос

5 рамгподъемной лебедки или уменьшить давление в гидроцилиндре, если рама оборудована не лебедкой, гидросистемой.

При увеличении нагрузки на грунт, передаваемой криволинейным экраном,начи0 нают нарушаться связи между частицами грунта, в нем образуются трещины. Через эти трещины начинается фильтрационное течение воды (на фиг.1 изображено стрелками в осевом отверстии 4, направленными из

5 грунта 5). Соответственно начинается размыв и унос в наконечник 2 частиц грунта и на оси наконечника.

Наклоняют наконечник 2 на угол а. к вертикали, не снимая с него пригруза от

0 рамы и всасывающей трубы. Поворачивают наконечник по часовой (или против часовой) стрелке, оставляя ось все время наклоненной к вертикали под одним и тем же углом . При этом ось наконечника перемещается,

5 описываемая поверхность конуса с вершиной, ушедшей в грунтовой массив 5, а каждая точка оси описывает окружность. Криволинейный экран 3 наконечника перекатывается по грунту, создавая в нем напря0 жения сжатия и снимая их. Таким образом в грунте создается сжимающе-разжимающая нагрузка. При переменной нагрузке происходит нарушение связей между частицами грунта. При изменении положения экрана 3

5 на грунте, кроме механического нарушения целостности грунтового массива, создается мощное все время возникающее и исчезающее гидростатическое давление, поскольку грунт то закрывается от воды экраном, то

0 открывается воде. Кроме того, от нагрузки

на грунт происходит возрастание давления

воды в грунтовых порах. Поскольку зона

давления граничит с ненагруженной зоной

грунта, поровое давление разрушает связи

5 между частицами грунта. По трещинам происходит течение суффозийного потока.

При перекатывании экрана 3 по грунту в зоне всасывания происходит одновременное и совокупное воздействие на грунт забоя, состоящее из сжимающе-разжимающей нагрузки, знакопеременного гидростатического давления, суффозийного и эрозийного размывающих воздействий. При таком многофакторном воздействии грунт интенсивно подвергается разрушению и забору лото- ком воды, доставляется в полость наконечника 2, а из него - в гидротранспортную систему грунтового насоса. Стадии разработки грунта изображены на фиг. 1-4. По мере перекатывания экрана 3 по грунту с отклонением оси 00 из отвесного положения (фиг.1) влеио на угол «(фиг.2), вправо (фиг.З), влево и возвратом в отвесное положение (фиг.4) зона размыва в грунте увеличивается в размерах как в глубину, так и по диаметру.

После разработки воронки на проектную глубину, всасывающий наконечник подымают до уровня поверхности грунта, смещают на диаметр образованной ворон-

ки и вырабатывают вторую воронку, рядом с ней - третью, четвертую и т.д.

Формула изобретения Способ разработки грунта земснарядом, включающий разработку грунта заглублением в грунт по вертикали всасывающего криволинейного экрана со всасывающими отверстиями в устье, не превышающим по размерам проходное сечение грунтового насоса, отличающийся тем, что, с целью повышения эффективности разработки плотного и слежавшегося грунта путем повышения интенсивности его размыва и всасывания, всасывающий криволинейный экран отклоняют от вертикали, при этом, не отрывая экрана от грунта, перекатывают экран по траектории в виде окружности вокруг его оси.

Использование: разработка грунта в подводном забое. При разработке грунта заглубляют в грунт по вертикали всасывающий криволинейный экран со всасывающими отверстиями в устье. Последний отклоняют от вертикали, не отрывая его от грунта, и перекатывают по траектории в виде окружности вокруг его оси. 4 ил.

О