Основные категории грунтов по трудности разработки и их свойства. Классификация грунтов по трудности разработки экскаваторами

Классификация грунтов по трудности разработки

ТОП 10:

В настоящее время используются три различных классификации грунтов. В строительном деле используют классификацию, построенную на основе происхождения грунтов и гранулометрического состава. Всего имеется семь (I - VII) категорий грунтов. Эта классификация не отражает в достаточной степени трудность разработки фунта, поскольку его свойства меняются в значительной степени от влажности и температуры. В горном деле используется шкала горных пород по буримости, для чего используется предложенный М.М.Протодьяконовым коэффициент крепости. f = σcж/100.   За единицу принят грунт, для которого σcж= 1000Н/см2(крепкая глина). Вся шкала фунтов представляет 14 категорий со значением крепости от 0,3 для плывунов и болотистого грунта до 20 для кварцев и базальтов. Данный метод подходит для процесса бурения и неприменим для ножевых рабочих органов землеройных машин. Так как определение сопротивления резанию и копанию в полевых условиях затруднительно, то были неоднократно сделаны попытки создания простого и удобного метода определения трудности разработки грунт. Одна из попыток в этой области была сделана проф.Зелениным А.И, предложившим использовать для этой цели ударник ДорНИИ, представляющий собой стержень с наконечником длиной 10 см и площадью поперечного сечения 1 см2. По стержню длиной 0,4 м свободно перемещается груз весом 25 Н (рисунок 7.11). Груз, падая с высоты 0,4 м на буртик, производит работу, за каждое падение равную 10 Н. Число падений, необходимое для погружении в фунт плоскости цилиндрического наконечника на глубину 10 см, называется числом С. При работе в особо слабых фунтах (песок, пахотный грунт и др.) наконечник площадью 1 см2 заменяют наконечником с увеличенной площадью, например, 10 см2. Такой наконечник погружается на глубину h = 10 см приблизительно за 10 ударов там, где наконечник с пло­щадью 1см2 имеет С=1. При увеличении площади наконечника необходимо учитывать и величину: где Е| - энергия удара; Р - площадь наконечника Как показали опыты, величина n влияет наподобие грунта по прочности при моделировании грунта в лабораторных условиях.   Рис. 7.11 Схема ударника ДорНИИ   В лабораторных условиях при исследовании моделей землеройных рабочих органов площадь наконечников уменьшают в несколько раз, В фунтовом канале ММЙ соотношение размеров рабочих органов и их моделейсоставляет 1:7. Во столько же раз должна быть изменена и прочность грунта, что определяется ударником ДорНИИ. Для проверки адекватности моделируемой прочности грунта площадь наконечника ударника увеличена в семь раз. Значительное влияние на точность показаний плотномера оказывает отношение массы падающего груза и массы направляющей части плотномера. Это отношение должно быть равным Для сохранения этой величины целесообразно стержень с увеличенной площадью наконечника устанавливать на противоположном конце плотномера вместо рукоятки, сохранив при этом соотношение масс примерно равным 2,8. Число ударов С, под действием которых стержень заглубится на 10 см. по данным А Н.Зеленина, пропорционально трудности разработки грунтов I-IV категории по строительной классификации. Такая шкала применительно к одноковшовым строительным экскаваторам при работе в немерзлых фунтах используется в ГОСТ 9693-67 при производстве земляных работ (таблица 7.2).   Таблица 7.2 Классификация грунтов по числу ударов ударника   Категория грунта по строительной классификации Наиболее характерные фунты Число ударов ударника ДорНИИ Песок, растительной фунт, суглинок мягкий 1-4 Суглинок, глина разрых­ленная 5-8 Глина средней крепости, суглинок крепкий 9-15 Глина крепкая 16-34     По данным Н.Г.Домбровского, Ю.А.Ветрова и др. исследователей уже в грунтах IV категории наблюдается несоответствие показаний ударника фактическим данным, полученным при исследовании работы экскаваторов. Кроме того, при наличии каменистых включений в грунтах данный метод также неприменим. Таким образом, проблема классификации грунтов в стране по трудности их разработки основными типами машин для всей их шкалы еще не может считаться разрешенной и требует дальнейших исследований. В ФРГ за последнее время дважды изменялись стандарты на классификацию грунтов по трудности их разработки. В настоящее время действует DIN 18196. Все грунты разделены на 7 классов (в более раннем стандарте на 8 классов).     Таблица 1.2 – Классификация грунтов по трудности разработки, стандарт ФРГ DIN 18300 и DIN 18196   N класса по DIN 18196 N класса по DIN 18300 Характеристика грунта 1.21 Верхний почвенный слой, в который наряду с песчаными, супесчаными, суглинистыми и глинистыми частицами входят и органические материалы. 1.22 Плывуны. Грунты, которые легко переходят от текучего до твердого состояния с изменением количества влаги. 1.23 Несвязные и малосвязные материалы (песок, гравий, супесь, песчано-гравийные смеси) с весовой примесью до 15 % и глинистых частиц (величина зерен менее чем 0,006 мм) и с более чем 30 % с содержанием каменистых включений размером от 63 мм до объема 0,01 м3 (диаметром до 30 см). Органические виды грунтов с малым содержанием воды (например, прочный торф). 1.24 1.25 Грунты средней трудности разработки. Смесь из песка, гравия, пылеватых частиц и глины с содержанием частиц менее 0,06 мм более, чем 15 %. Связные грунты от слабо до средне-пластичных, которые при изменении влажности меняют свойства от слабых до прочных, и с повышенным содержанием каменистых включений (более 30 %) размером от 63 мм до 30 см. 1.26 Тяжело разрабатываемые виды грунтов. Виды грунтов класса 3 и 4, которые содержат более 30 % по весовому содержанию каменистых включений размером от 0,01 м3 до 0,1 м3 (диаметром от 30 до 60 см). 1.27 Легкие скальные породы. Слабо связанные трещиноватые скальные породы, имеющие слоистую структуру. Прочные связные сухие грунты. Несвязные и связные виды грунтов, которые более чем 30 % веса включают скальную породу размером от 0,01 м3 до 0,1 м3. 1.28 Тяжело разрабатываемая скала. Виды скальных пород, которые имеют высокую структурную прочность и малую трещиноватость: выветренный сланец, отвалы шлака, навал полезного ископаемого, разрыхленные кусковатые скальные материалы.   В США различают 8 категорий материалов по трудности разработки. Эти восемь категорий составляют две группы: грунтовые породы – 5 групп; скальные породы – 3 группы.     Таблица 1.3 - Классификация материалов в США по трудности разработки   Группа грунтов Категория грунта Характеристика грунта Мягкие грунты Разрыхленные глины и суглинки, мягкая почва. Песок и гравий   Песок и гравий   Супеси, суглинки, смесь глины, суглинка, гравия   Глина сухая и жесткая   Глина мокрая и липкая Скальные материалы Скала, хорошо разрыхленная   Грунт, перемешанный с кусками скальной породы   Скала, плохо взорванная, большие куски   Как видно из анализа соответствующих стандартов США и ФРГ, приведенных в таблицах 1.2 и 1.3, в этих странах проблема классификации разрабатываемых пород по трудности разработки также полностью нерешена. Наиболее близко требуемым условиям отвечают стандарты ФРГ, так как они построены на основе хронометража времени, необходимого на наполнение ковша экскаватора. Категория грунтов по стандартам США примерно соответствует соответствующей категории грунтов по стандартам СССР. В связи с тем, что немецкая классификация наиболее полно соответствует поставленной цели: определение производительности ЗТМ на различных типах машин, в дальнейшем во всех расчетах эта классификация и будет принята за основу.   

infopedia.su

Крупнообломочный 0

Песок крупный и средний 0,1

Песок мелкий и пылеватый 0,3

Супесь 0,6

Суглинок 1

Глина 1,5

Технологические свойства грунтов – свойства, влияющие на технологию производства работ:

а) плотность – отношение массы грунта, включая массу воды в его порах, к занимаемому этим грунтом объему;

б) влажность – отношение массы воды в порах грунта к массе его твердых частиц;

в) прочность – способность грунта сопротивляться внешним силовым воздействиям;

г) сцепление – начальное сопротивление грунта сдвигу, зависит от вида грунта и степени его влажности;

д) разрыхляемость – способность грунта увеличиваться в объеме при разработке вследствие потери связи между частицами;

е) кусковатость – характеризуется содержанием в процентах различных фракций;

ж) угол естественного откоса – характеризуется физическими свойствами грунта, при которых он находится в состоянии предельного равновесия. Зависит от угла внутреннего трения, силы сцепления и давления вышележащих слоев грунта. При отсутствии сил сцепления угол естественного откоса равен углу внутреннего трения.

Максимально допустимая крутизна откосов

Все вышеперечисленные свойства являются свойствами талых грунтов. К свойствам мерзлых грунтов относятся те же свойства талых и кроме того следующие свойства:

а) суммарная влажность – отношение массы воды и льда к массе скелета грунта;

б) льдистость мерзлого грунта – отношение содержащегося в грунте объема льда к объему мерзлого грунта.

2. Классификация грунтов по трудности их разработки различными землеройными машинами и вручную

Немерзлые грунты классифицируются на 6 групп:

1 группа – растительный грунт, суглинки

слабые (мягкие) и плотные грунты

2 группа – песок, лесс

3 группа – очень плотные (тяжелые суглинки, глины) и полускальные (сланцы, алевролиты)

4 группа – то же

5 группа – хорошо

разрыхленные полускальные и скальные грунты

6 группа – плохо

Мерзлые грунты классифицируются на 4 группы:

I м – грунт растительного происхождения, песок без примесей, супесь без примесей;

II м – лесс, суглинок;

III м – глина, суглинок тяжелый;

IV м – суглинок, глина тяжелая с примесью щебня, гравия, строительного мусора.

studfiles.net

www.VOA89.ru - Раздел 2. Горнотехнические факторы

www.voa89.ru

Параметры и классификация грунтов

Примечание. Прочерк означает, что параметр не нормируется.

К основным свойствам грунтов, влияющим на технологию и трудоемкость их разработки, относятся плотность, влажность, сцепление, разрыхляемость, угол естественного откоса, удельное сопротивление резанию, водоудерживающая способность.

Плотностью называется масса 1 мгрунта в естественном состоянии (в плотном теле). Плотность несцементированных грунтов 1,2...2,1, скальных - до 3,3.

Влажность характеризуется степенью насыщения грунта водой и определяется отношением массы воды в грунте к массе твердых частиц грунта, выражается в процентах. При влажности более 30 % грунты считаются мокрыми, а при влажности до 5 % - сухими. Чем выше влажность грунта, тем выше трудоемкость его разработки. Исключение составляет глина - сухую глину разрабатывать труднее. Однако при значительной влажности у глинистых грунтов появляется липкость, которая усложняет их разработку.

Сцепление - сопротивление грунта сдвигу. Сила сцепления для песчаных грунтов составляет 3... 50 кПа, для глинистых - 5...200 кПа.

От плотности и силы сцепления между частицами грунта в основном зависит производительность землеройных машин. Классификация основных видов грунтов по трудоемкости их разработки в зависимости от конструктивных особенностей используемых землеройных машин и свойств грунта приведена в табл. 2.

Таблица 2

Распределение немерзлых грунтов на группы в зависимости от трудности их разработки механизированным способом

При разработке грунтов вручную их делят на семь групп. Как при механизированной, так и при ручной разработке в состав первой группы входят легко разрабатываемые грунты, а последней - самые трудно разрабатываемые.

Грунт при разработке разрыхляется и увеличивается в объеме. Это явление, называемое первоначальным разрыхлением грунта, характеризуется коэффициентом первоначального рыхления К, который представляет собой отношение объема разрыхленного грунта к объему грунта в естественном состоянии. Уложенный в насыпь разрыхленный грунт уплотняется под влиянием массы вышележащих слоев грунта или механического уплотнения, движения транспорта, смачивания дождем и т.д.

Однако грунт длительное время не занимает того объема, который он занимал до разработки, сохраняя остаточное разрыхление, показателем которого является коэффициент остаточного разрыхления грунта К.

Степень первоначального и остаточного разрыхления грунтов приведена в табл. 3. Для обеспечения устойчивости земляных сооружений их возводят с откосами, крутизна которых характеризуется отношением высоты к заложению (рис.2):

,

где:

т - коэффициент заложения.

Крутизна откоса зависит от угла естественного откоса б, при котором грунт находится в состоянии предельного равновесия.

Рис.2. Крутизна откоса

Таблица 3

studfiles.net

Основные категории грунтов по трудности разработки и их свойства.

В статье разберутся основные типы пород, с которыми возникают определенные трудности во время выполнения работ. Подробно рассматриваются все физические свойства, и поведение в различных погодных условиях. Рассматриваются основные действия, облегчающие и ускоряющие работу.

Разработка трудных пород

Любое строительство выполняет работу с почвой. В строительной сфере почва обычно представляет верхнюю часть породы. Она представляет рыхлую или скалистую часть. Весь вид породы имеет собственные свойства, и по-разному поддается обработке. Существует несколько основных видов пород. В начале работ, важно понять какие категории грунтов по трудности разработки, ждут впереди и заранее подготовить спецтехнику. В категорию входят глинистая почва, суглинок, песчаный грунт, гравий, растительная порода, супесь и скальная порода. Каждый из них отличается структурой, и представляет сложность разработки.

Начальная подготовка

Перед началом выполнения работ, необходимо учесть ряд основных характеристик породы. Вначале работ произвести анализ грунта по сложности разработки. Важно наперед знать каким свойством обладает порода, будь то липкость, рыхлость, сыпучесть и плотность. Нужно учесть основные технические параметры – сцепление, откос угла и полный объем работы.

Определив качество грунта, и сложности, определяют пригодность площадки для застройки. Рассчитывают допустимое число нагрузки, всего объема застраиваемой площадки. В конце определяется возможность применения планируемой разработки.

Песчаная порода

Песчаные – сложные грунты по разработке или застройке. Постоянно зыбкий грунт не дает сформировать точного откоса. Песок легко меняет свойства от погодных условий. Его легко подмывает вода, что является причиной постоянного движения. Во влажном состоянии его объем и плотность становиться больше.

Для разрывания траншеи применяют маломощный экскаватор со средним ковшом и обратной лопатой. Раскопка траншей производиться минимум за 6-8 км от укладочных или изоляционных работ. Среди грунтов по трудности разработки песчаный является самым непредсказуемым, следует проявить осторожность, и не подъезжать близко к обрыву.

Глинистая земля

Глина обычно обладает повышенной пластичностью. Глинистая порода относится к категории липких грунтов. Основная сложность заключается в попадании влаги. Влажная глина сильно разбухает. В морозы вода увеличивается примерно на 9%, что способствует разбуханию глиняной почвы. В сухом же состоянии она становится хрупкой и начинает растрескиваться при этом, уменьшаясь в объеме.

Разработка трудной группы почв, сопровождается сложностями. Вязкость глины мешает зачерпнуть ковш, а липкость мешает машине выгрузить грунт, а значит значительно продлевает сроки сдачи работы. Для разработки глинистой почвы используют роторные или экскаваторы с одним ковшом.

Точная классификация грунтов по трудности, поможет определить план общих действий. Правильные действия по разработке трудных пород, и применение спецтехники, облегчат и ускорят технологический процесс. Не стоит забывать о технике безопасности на время проведения работ.

imbuilder.ru

Классификация грунтов и разрабатываемых материалов по трудности разработки.

В настоящее время используются три различных классификации грунтов.

В строительном деле используют классификацию, построенную на основе происхождения грунтов и гранулометрического состава. Всего имеется семь (I - VII) категорий грунтов. Эта классификация не отражает в достаточной степени трудность разработки фунта, поскольку его свойства меняются в значительной степени от влажности и температуры.

В горном деле используется шкала горных пород по буримости, для чего используется предложенный М.М.Протодьяконовым коэффициент крепости.

За единицу принят грунт, для которого σcж = 1000 Н/см2 (крепкая глина). Вся шкала фунтов представляет 14 категорий со значением крепости от 0,3 для плывунов и болотистого грунта до 20 для кварцев и базальтов. Данный метод подходит для процесса бурения и неприменим для ножевых рабочих органов землеройных машин.

Так как определение сопротивления резанию и копанию в полевых условиях затруднительно, то были неоднократно сделаны попытки создания простого и удобного метода определения трудности разработки грунт.

Рис. 7.11 Схема ударника ДорНИИ

Одна из попыток в этой области была сделана проф.Зелениным А.И, предложившим использовать для этой цели ударник ДорНИИ, представляющий собой стержень с наконечником длиной 10 см и площадью поперечного сечения 1 см2. По стержню длиной 0,4 м свободно перемещается груз весом 25 Н (рисунок 7.11). Груз, падая с высоты 0,4 м на буртик, производит работу, за каждое падение равную 10 Н. Число падений, необходимое для погружении в фунт плоскости цилиндрического наконечника на глубину 10 см, называется числом С. При работе в особо слабых фунтах (песок, пахотный грунт и др.) наконечник площадью 1 см2 заменяют наконечником с увеличенной площадью, например, 10 см2. Такой наконечник погружается на глубину h = 10 см приблизительно за 10 ударов там, где наконечник с пло­щадью 1см2 имеет С=1.

При увеличении площади наконечника необходимо учитывать и величину:

где Е - энергия удара;

Р - площадь наконечника

Как показали опыты, величина n влияет на подобие грунта по прочности при моделировании грунта в лабораторных условиях.

В лабораторных условиях при исследовании моделей землеройных рабочих органов площадь наконечников уменьшают в несколько раз, В фунтовом канале ММЙ соотношение размеров рабочих органов и их моделей составляет 1:7. Во столько же раз должна быть изменена и прочность грунта, что определяется ударником ДорНИИ. Для проверки адекватности моделируемой прочности грунта площадь наконечника ударника увеличена в семь раз.

Значительное влияние на точность показаний плотномера оказывает отношение массы падающего груза и массы направляющей части плотномера. Это отношение должно быть равным .

Для сохранения этой величины целесообразно стержень с увеличенной площадью наконечника устанавливать на противоположном конце плотномера вместо рукоятки, сохранив при этом соотношение масс примерно равным 2,8. Число ударов С, под действием которых стержень заглубится на 10 см. по данным А Н.Зеленина, пропорционально трудности разработки грунтов I-IV категории по строительной классификации. Такая шкала применительно к одноковшовым строительным экскаваторам при работе в немерзлых фунтах используется в ГОСТ 9693-67 при производстве земляных работ (таблица 7.2).

По данным Н.Г.Домбровского, Ю.А.Ветрова и др. исследователей уже в грунтах IV категории наблюдается несоответствие показаний ударника фактическим данным, полученным при исследовании работы экскаваторов. Кроме того, при наличии каменистых включений в грунтах данный метод также неприменим.

Таким образом, проблема классификации грунтов в стране по трудности их разработки основными типами машин для всей их шкалы еще не может считаться разрешенной и требует дальнейших исследований.

Таблица 7.2 ‑ Классификация грунтов по числу ударов ударника

В ФРГ за последнее время дважды изменялись стандарты на классификацию грунтов по трудности их разработки. В настоящее время действует DIN 18196. Все грунты разделены на 7 классов (в более раннем стандарте на 8 классов).

infopedia.su

Параметры и классификация грунтов

Примечание. Прочерк означает, что параметр не нормируется.

К основным свойствам грунтов, влияющим на технологию и трудоемкость их разработки, относятся плотность, влажность, сцепление, разрыхляемость, угол естественного откоса, удельное сопротивление резанию, водоудерживающая способность.

Плотностью называется масса 1 мгрунта в естественном состоянии (в плотном теле). Плотность несцементированных грунтов 1,2...2,1, скальных - до 3,3.

Влажность характеризуется степенью насыщения грунта водой и определяется отношением массы воды в грунте к массе твердых частиц грунта, выражается в процентах. При влажности более 30 % грунты считаются мокрыми, а при влажности до 5 % - сухими. Чем выше влажность грунта, тем выше трудоемкость его разработки. Исключение составляет глина - сухую глину разрабатывать труднее. Однако при значительной влажности у глинистых грунтов появляется липкость, которая усложняет их разработку.

Сцепление - сопротивление грунта сдвигу. Сила сцепления для песчаных грунтов составляет 3... 50 кПа, для глинистых - 5...200 кПа.

От плотности и силы сцепления между частицами грунта в основном зависит производительность землеройных машин. Классификация основных видов грунтов по трудоемкости их разработки в зависимости от конструктивных особенностей используемых землеройных машин и свойств грунта приведена в табл. 2.

Таблица 2

Распределение немерзлых грунтов на группы в зависимости от трудности их разработки механизированным способом

При разработке грунтов вручную их делят на семь групп. Как при механизированной, так и при ручной разработке в состав первой группы входят легко разрабатываемые грунты, а последней - самые трудно разрабатываемые.

Грунт при разработке разрыхляется и увеличивается в объеме. Это явление, называемое первоначальным разрыхлением грунта, характеризуется коэффициентом первоначального рыхления К, который представляет собой отношение объема разрыхленного грунта к объему грунта в естественном состоянии. Уложенный в насыпь разрыхленный грунт уплотняется под влиянием массы вышележащих слоев грунта или механического уплотнения, движения транспорта, смачивания дождем и т.д.

Однако грунт длительное время не занимает того объема, который он занимал до разработки, сохраняя остаточное разрыхление, показателем которого является коэффициент остаточного разрыхления грунта К.

Степень первоначального и остаточного разрыхления грунтов приведена в табл. 3. Для обеспечения устойчивости земляных сооружений их возводят с откосами, крутизна которых характеризуется отношением высоты к заложению (рис.2):

,

где:

т - коэффициент заложения.

Крутизна откоса зависит от угла естественного откоса б, при котором грунт находится в состоянии предельного равновесия.

Рис.2. Крутизна откоса

Таблица 3

studfiles.net

• 
  Передвижная ремонтная мастерская
• 
  Неисправности системы охлаждения
• 
  Из чего состоит дорога
• 
  Подъемник мачтовый грузовой
• 
  Подъемник грузовой мачтовый
• 
  Виды гальванических покрытий
• 
  Передний ведущий мост
• 
  Фольксваген крафтер характеристики
• 
  Регулировка сцепления мтз 82 советы по регулировке
• 
  Система подачи и очистки воздуха
• 
  Система охлаждения двигателя внутреннего сгорания