способ разработки мерзлых грунтов

Формула изобретения

Способ разработки мерзлых грунтов винтоклиновым рабочим органом, отличающийся тем, что мерзлый грунт, подвергаемый забуриванию, вначале прогревают на глубину, равную шагу винтовой линии наконечника.

Описание изобретения к патенту

Предлагаемое изобретение относится к области разработки мерзлых грунтов с помощью винтоклинового рабочего органа (РО). Существует несколько конструкций такого типа РО [1, 2] с одним или несколькими клиньями, внедряемыми в мерзлый грунт за счет осевой подачи тяги от забуриваемого в грунт наконечника.

Винтоклиновой РО - одно из самых эффективных устройств при рыхлении однородных мерзлых грунтов. Эффективность его подтверждается самой малой энергоемкостью, достигаемой разрушением мерзлых грунтов за счет деформации отрыва их кусков от массива. Однако при использовании такого оборудования возникают определенные трудности в первой стадии забуривания в мерзлый грунт винта. Эти трудности сродни тем, которые можно ощутить при ввинчивании штопора в деревянную пробку при открывании бутылки. В первые моменты забурник скользит по торцевой поверхности пробки и требуется прилагать повышенные усилия подачи для того, чтобы винт "зацепился" и вошел в пробку. При этом чем прочнее материал пробки, тем труднее это сделать. Аналогичный процесс имеет место и при забуривании винтового наконечника в мерзлый грунт. Чтобы облегчить этот процесс, надо "размягчить " саму среду - мерзлый грунт, иными словами, разупрочнить его с поверхности, а затем уже действовать известным путем и с применением известного средства.

В этом состоит задача, решаемая данным предложением. Итак, суть предлагаемого изобретения в том, что перед внедрением винтоклинового РО в мерзлый грунт его вначале прогревают на глубину, равную шагу винтовой линии наконечника.

Как показывают исследования, для "захватного" забуривания винта в какой-либо материал достаточно минимального заглубления винта, а дальнейшее его заглубление в грунт уже не будет требовать повышения напорных /осевых/ усилий. Винт как бы сам будет "засасываться" грунтом, что является большим преимуществом винтовых движителей, фактически заменяющих ударные средства погружения.

Предложенный способ разработки мерзлых грунтов поясняется прилагаемыми фигурами:

на фиг.1 - локальное огневое прогревание мерзлого грунта с его поверхности;

на фиг.2 - схематично показан винтоклиновой РО.

Работа осуществляется следующим образом. В местах, подлежащих забуриванию, мерзлый грунт 1 прогревают на глубину, равную шагу винтовой линии наконечника. Эта операция, к примеру, осуществляемая пламенем горелки 2 /или с использованием какого-то другого нагревателя/, является облегчающей для последующего внедрения в частично оттаявший грунт винтового наконечника 3. Если область 1 прогревания грунта расширять по площади или углублять на большую, чем шаг винтовой линии, глубину, то полезность данного мероприятия возрастет, но одновременно увеличатся потребные энергозатраты, да и снизится общая производительность. Поэтому, как говорится, "лучше все в меру". Забуривание винтового наконечника 3 в грунт 1 повлечет за собой погружение клиньев 4, которые, внедряясь в смежные грунтовые зоны, начнут расширять грунт своими боковыми гранями и растрескивать его.

Конечная стадия работы винтоклинового РО может осуществляться двояко:

а) когда производят отрыв заанкерного грунта вверх;

б) когда осуществляют боковой скол задействованного грунта в заранее подготовленную для этого боковую выемку, для чего требуется прикладывать к раме 5 РО боковые усилия. Иногда операции "а" и "б" совмещаются.

Полагаем, что предложенный способ обладает всеми критериями изобретения.

Наличие критерия "промышленной применимости" вытекает из известной обособленной применимости обоих составляющих этого способа - нагревания мерзлого грунта и погружения в мерзлый грунт винтоклинового РО.

Критерий "новизны" - в неизвестности нагревания зоны мерзлого грунта, подлежащей последующему забуриванию.

"Уровень изобретения" состоит в применении предварительного нагревания мерзлого грунта только для зон локального забуривания, что определило минимальные затраты для этого и одновременно разгрузило винтоклиновой РО от задействования повышенных энергозатрат на его работу.

Информационные источники

1. Н.Г.Гаркави. Машины для земляных работ. Изд. Высшая школа, 1982 г.

2. Д.А.Лозовой. Разрушение мерзлых грунтов. Изд. Саратовского университета, 1979 г.