Теоретичне визначення сил розширення технологічної порожнини у ґрунтіклиново-призматичними та конічно-циліндричними робочими органами

Abstract

Статичне проколювання ґрунту є ефективною технологією для безтраншейного прокладання підземних комунікацій у складних міських умовах на великих глибинах та ускладнених ґрунтах. Ця технологія дає змогу зменшити витрати на будівництво та зберегти територію, час і кошти. У статті розглянуто проблему розширення попередньо отриманої методом керованого статичного проколювання технологічної порожнини в ґрунті (далі ТПҐ) для прокладання підземних лінійно-протяжних об’єктів (далі ЛПО) міських комунікаційних мереж. За умови групового прокладання комунікацій в одній порожнині виникає потреба отворів великих розмірів, що призводить до суттєвого збільшення робочих сил та габаритів робочого обладнання. Єдиним виходом з такої ситуації є використання робочих органів (далі РО) клиновопризматичної форми, ступеневе розширення отвору в декілька етапів та зміна вологості ґрунту в стінках порожнини отвору. Основною метою є створення методики інженерного розрахунку параметрів робочих органів клиново-призматичної форми та визначення зусиль статичного розширення ТПҐ на основі відомої вихідної інформації про ґрунти та форму РО. Дослідження основано на теорії незмінності маси ґрунту до проколювання та після. У процесі розширення ТПҐ до необхідного розміру щільність ґрунтового середовища змінюється від природного значення до твердого стану, після чого ґрунт просто переміщується на деяку відстань від осі порожнини, ущільнюючи сусідні масиви. Обґрунтовано гіпотезу взаємодії клиновопризматичних наконечників із ґрунтом за умови статичного проколювання на основі визначеного закону зміни щільності ґрунту по товщині клиново-призматичного наконечника. Отримані теоретичні залежності для визначення раціональних параметрів РО клиново-призматичної форми, опору послідовного розширення ТПҐ для ЛПО після стартового проходу лідерного отвору, або порожнин первинного розширення. Запропоновано методику визначення сили проколювання ТПҐ для ЛПО після лідерного проходу з урахуванням пружних (зворотних) деформацій ґрунту, його вологості, форми РО та характеристик силового обладнання, як різницю між повним і пілотним опорами проколювання ґрунту, а також рекомендації щодо можливості зменшення цих сил зміною форми робочого обладнання або вологості ґрунту.