Разработка гравийно-песчаного карьера. Тяговый и эксплуатационный расчет дорожно-строительной машины бульдозер ДЗ-35С

Размещено на http://www.allbest.ru/

Реферат

Данная курсовая работа состоит из двух разделов: разработка гравийно-песчаных карьеров по материалам полевых изысканий, тяговый и эксплуатационный расчет дорожно-строительной машины.



Содержание

Введение

1. Происхождение грунтов и каменных дорожно-строительных материалов

1.1 Определение зернового состава грунтов и их пригодности для использования в дорожных конструкциях лесных дорог

1.2 Классификация несцементированных крупноблочных и песчаных грунтов и их пригодность

1.3 Классификация глинистых грунтов по их зерновому составу и пластичности. Пригодность грунтов для дорожных конструкций лесных дорог

2. Физические свойства грунтов и определение их физических характеристик

3. Механические свойства грунтов и их определения

3.1 Модули деформации и упругости грунтов

3.2 Сопротивление грунтов сдвигу

3.3 Улучшение физико-механических свойств грунтов

4. Каменные дорожно-строительные материалы

4.1 Поиск и добыча каменных дорожно-строительных материалов

4.2 Документальное оформление притрассовых карьеров

4.3 Построение инженерно-геологического разреза

5. Общие сведения о дорожно-строительных машинах

5.1 Назначение классификация параметры машин и оборудования

5.2 Описание и схема бульдозера ДЗ-101

5.3 Тягово-эксплуатационный расчет

Заключение

Библиографический список



Введение

Строительство лесовозных автомобильных дорог с прочным дорожным покрытием, которое должно противостоять воздействию многочисленных природных факторов, воздействию большегрузных автопоездов и обеспечить многолетнюю круглогодовую работу, является одной из основных задач повышения эффективности производства, которая осуществляется с использованием комплекта дорожно-строительных машин при рациональном применении в дорожных конструкциях различных дорожно-строительных материалов.

Эффективное использование разнообразной дорожно-строительной техники и дорожно-строительных материалов при строительстве и эксплуатации лесовозных автомобильных дорог требует хорошо подготовленных и квалифицированных специалистов.

Лесоинженеры должны знать современное рабочее оборудование и гидроприводы дорожно-строительных машин, область их применения с правильной эксплуатацией при региональных технологических режимах работы и владеть общими сведениями о традиционных и новых дорожно-строительных материалах, знать их классификацию, основные свойства и характеристики, технические требования к ним и методы испытаний, уметь улучшать качество применяемых дорожно-строительных материалов, заменять традиционные материалы на новые, осуществлять расчетным путем подбор составов смесей.

1. Происхождение грунтов и каменных ДСМ

Грунтами называют поверхностные горные породы, подвергающиеся воздействию внешних природных факторов, вызывающих физическое и химическое выветривание, таких как водная эрозия, воздушное разрушение и температурное воздействие. Самый верхний слой грунтов, подверженных также воздействию биологических факторов, имеющий растительный покров и содержащий гумус, называется почвой. Значение грунтов в лесном дорожном строительстве чрезвычайно велико. Они рассматриваются, прежде всего, в качестве наиболее дешевых и доступных местных дорожно-строительных материалов, предназначенных не только для создания лесного полотна, но и для применения в конструкциях дорожных одежд.

Природные каменные материалы представляют собой горные породы, состоящие из одного или нескольких минералов, получают из скальных горных пород путем соответствующей их обработки и переработка (тески, сортировки). К ним относятся: песок, гравий, щебень, дресва, брекчии, конгломерат, валуны, брусчатка, бортовой камень, бут, шашка для мощения, шашка-пакеляж и т.д. Качество каменных материалов определится исходной горной породой, из которой он получен, минералогическим составом, структурой, текстурой и характером отдельностей.

Примером мономинеральных пород монет служить гипс, а полиминеральных - гранит, главные породообразующие минералы которого являются: кварц, полевой шпат, слюда, роговая обманка.

Горные породы залегают в виде сплошных массивов или в виде скоплений обломков разной крупности. Каменные материалы, добытые из горных пород, называются нерудными (неметаллическими) ископаемыми; обычно подвергаются только механической обработке и в редких случаях термической и химической. Они широко используются для дорожного строительства.



1.1 Определение зернового состава грунта, их пригодности для использования в дорожно-конструктивных дорогах

Зерновым составом грунта называют относительное содержание частиц различной крупности, выраженное в процентах от массы грунта в воздушно-сухом состоянии.

Сущность метода, заключается в разделении его на фракции определенного после разрушения агрегатов и конгломератов до естественного размера частиц и установлении процентного содержания каждой фракции.

Существует три способа подготовки грунтов путем разрушения сцементированных глинисто-коллоидными частицами и влагой комочков грунта: механический, химический и физико-химический.

Механический способ заключается в растирании грунтовой пробы в ступке в сухом или влажном состоянии, кипячении суспензии грунта.

Химический способ основан на обработке пробы грунта соляной кислотой или перекисью водорода с целью разрушения природных и цементирующих веществ.

Физико-химический способ состоит в обработке пробы грунта растворами солей натрия и аммония.

Методы определения зернового состава:

1. Ситовой метод основан на разделении частиц по их размерам в сухом или влажном состоянии с использованием набора сит.

2. Полевой ускоренный метод основан на учете зависимости скорости падения грунтовых частиц в спокойной воде после ее взмучивания от размера частиц.

3. Метод набухания. Основан на свойстве глинистых грунтов увеличивать свой объем в присутствии избытка воды. Для ускорения процесса набухания грунта добавляется 2…3 см³

Хлорида кальция в виде 5 %-ого раствора.

4. Пипеточный метод основан на законе Стокса, когда разделение на фракции производится по скорости падения грунтовых частиц в мерном цилиндре вместимостью 1000 см³путемотбора проб грунтовой суспензии из сосуда 5с определенные промежутки времени.

5. Ареометрический метод основан на законе Стокса и измерении плотности суспензии, которая зависит от содержания в ней взвешенных твердых частиц.

1.2 Классификация несцементированных крупноблочных и песчаных грунтов. Пригодность грунтов для дорожных конструкций лесных дорог

Крупнообломочные грунты подразделяются на следующие виды:

- щебенистый, у которого масса зерен крупнее 10 мм составляет 50 масс. %

- дресвяный, у которого масса зерен крупнее 2 мм составляет более 50 мас. %.

1.3 Классификация глинистых грунтов их определение и физические свойства

Глинистые группы разделяют по содержанию глинистых частиц на следующие виды:

- легкие супеси ( от 8 до 12 масс. %)

- легкие суглинки (от 12 до 18 масс. %)

- тяжелые суглинки (от 18 до 25 мас.%)

- глины (более 25 мас. %)

При содержании в супесях и суглинках и пылевых частиц больше, чем песчаных, их дополнительно называют пылеватыми. При наличии в грунтах более 5 мас. % пылеватых частиц их называют - пылеватые. Супесь - это глинистый грунт, который содержит не более 10 % глинистых частиц, оставшуюся часть занимает песок. Супесь наименее пластичная из всех глинистых грунтов, при ее растирании между пальцами чувствуются песчинки, она плохо скатывается в шнур. Скатанный из супеси шар рассыпается, если на него немного надавить. Из-за высокого содержания песка супесь имеет сравнительно низкую пористость - от 0,5 до 0,7. Соответственно она может содержать меньше влаги и, следовательно, быть меньше подвержена пучению. При пористости 0,5 (т.е. при хорошем уплотнении) в сухом состоянии несущая способность супеси составляет 3 кг/см² , при пористости 0,7 - 2,5 кг/см³.

Суглинок - это глинистый грунт, который содержит от 10 до 30 процентов глины. Этот грунт достаточно пластичен, при растирании его между пальцами не чувствуются отдельные песчинки. Скатанный из суглинка шар раздавливается в лепешку, по краям которой образуются трещины. Пористость суглинка выше, чем супеси и колеблется от 0,5 до 1. Суглинок может содержать больше воды, чем супесь. Сухой суглинок с пористостью 0,5 имеет несущую способность 3 кг/см² , при пористости 0,7 - 2,5 кг/см².

Глина - это грунт, в котором содержание глинистых частиц больше 30%. Глина очень пластичная, хорошо скатывается в шнур. Скатанный из глины шар сдавливается в лепешку без образования трещин по краям. Пористость глины может достигать 1,1, она сильнее всех остальных грунтов подвержена морозному пучению, потому что может содержать очень большое количество влаги. При пористости 0,5 глина имеет несущую способность 6 кг/см² , при 0,8 - 3 кг/см².

Все глинистые грунты под действием нагрузки от фундамента подвержены осадке, причем занимает она очень много времени - несколько сезонов. Осадка будет тем больше и дольше, чем больше пористость грунта.

Чтобы уменьшить пористость глинистого грунта и тем самым улучшить его характеристики, грунт можно уплотнять. Естественное уплотнение глинистого грунта происходит под давлением вышележащих слоев: чем глубже находится слой, тем сильнее он уплотнен, тем меньше его пористость и тем больше его несущая способность.

Минимальная пористость глинистого грунта 0,3 будет у максимально уплотненного слоя, который залегает ниже глубины промерзания. Дело в том, что при промерзании грунта возникает пучение: частицы грунта двигаются и между ними возникают новые поры.

В слое грунта, который находится ниже глубины промерзания, таких движений нет, он максимально уплотнен и его можно считать несжимаемым. Глубина промерзания грунта зависит от климатических условий, в России она колеблется от 80 до 240 см. Чем ближе к поверхности земли, тем меньше будет уплотнен глинистый грунт.

Чтобы примерно оценить несущую способность глинистого грунта на определенной глубине можно принять максимальную пористость 1,1 на поверхности земли, а минимальную 0,3 на глубине промерзания и предположить, что она изменяется в зависимости от глубины равномерно. Вместе с ней будет меняться и несущая способность: от 2 кг/см² на поверхности, до 6 кг/см2 ниже глубины промерзания.

Еще одна важная характеристика глинистого грунта - это его влажность: чем больше влаги содержится в нем, тем хуже его несущая способность. Насыщенный влагой глинистый грунт становится слишком пластичным, а насыщаться влагой он может в том случае, когда близко находятся грунтовые воды. Если уровень грунтовых вод высокий и менее чем в метре от глубины заложения фундамента, то приведенные выше значения несущей способности глины, суглинка и супеси нужно делить на 1,5.

Все глинистые грунты будут служить хорошим основанием для фундамента дома, если грунтовые воды залегают на значительной глубине, а сам грунт будет однороден по составу



2. Физические свойства грунтов. Определение и физические свойства

Физические свойства являются их характеристиками, которые описывают физическое состояние того или иного грунта, а также его способность к изменению своего состояния под воздействием различных физико-химических факторов.

К наиболее главным физическим свойствам грунтов можно отнести следующие:

-гранулометрический состав;

-удельный вес;

-объемный вес;

-влажность;

-границы текучести и раскатывания;

-усадка;

-липкость;

-структурная связность;

-водопроницаемость.

Гранулометрический состав грунта характеризуется наличием в породе фракций разного размера. От данного свойства зависят и другие показатели грунта: пористость, влагоемкость, водопроницаемость и т.д.

Физические свойства грунтов также во многом зависят от показателя их объемного веса. Благодаря данному свойству можно определить структурно-текстурные особенности исследуемого грунта. Также данный показатель проектировщики используют с целью вычисления природного давления горных пород на подпорную стенку, в частности для оползневых склонов и устойчивости откосов. В лабораторных условиях величина объемного веса используется для расчета коэффициента пористости и просто пористости грунта.

При изменении влажности существенно меняются физические свойства грунтов глинистых, а именно: пластичность и консистенция.

Глинистые грунты имеют особенность переходить из одного состояния в другое (из твердого в полутвердое, далее в пластичное и текучее), поэтому очень важно детально исследовать эти грунты на влажность и по возможности спрогнозировать изменение их состояния в ходе эксплуатации и при различных геологических условиях.

Водопроницаемость, влагоемкость и водоотдача также являются важными физическими свойствами грунтов, поскольку показывают особенности конкретных грунтов при взаимодействии их с подземными водами. На территории России уровень грунтовых вод по большей степени является завышенным, что приносит свои последствия. Зная физические свойства грунтов можно заранее разработать на участке под строительство дренажную систему либо другие защитные меры.



3. Механические свойства грунтов и их определение

Для расчетов деформаций, устойчивости грунта и оценки прочности оснований необходимо знать механические характеристики используемых грунтов. Такими свойствами определяется поведение грунтовых массивов под воздействием нагрузок и при изменении их физического состояния. На механические свойства оказывают влияние характер структурных связей частиц, гранулометрический и минеральный состав и влажность грунтов. Основными механическими свойствами грунтов считают: сжимаемость; сопротивление сдвигу; водопроницаемость.

Сжимаемость грунтов. Способность грунта уменьшаться в объеме под воздействием уплотняющих нагрузок называют сжимаемостью, осадкой или деформацией. По физическому строению грунт состоит из отдельных частиц различной крупности и минерального состава (скелет грунта) и пор, заполненных жидкостью (вода) и газом (воздух). Частицы в грунте бывают связанные и несвязанные между собой, но независимо от этого, прочность связей всегда ниже прочности частиц. При возникновении напряжений сжатия изменение объемов происходит за счет уменьшения объемов, располагающихся внутри грунта пор, заполненных водой или воздухом и за счет сгущения связующих (коллоидов). Таким образом, сжимаемость зависит от многих факторов, основными из которых являются физический состав, вид структурных связей частиц и величина нагрузки.

По характеру усадки разделяют упругие и пластические деформации. Упругие деформации возникают в результате нагрузок, не превышающих структурную прочность грунтов, т.е. не разрушающих структурные связи между частицами и характеризуются способностью грунта возвращаться в исходное состояние после снятия нагрузок. Пластические деформации разрушают скелет грунта, нарушая связи и перемещая частицы, относительно друг друга. При этом объемные пластические деформации уплотняют грунт за счет изменения объема внутренних пор, а сдвиговые пластические деформации - за счет изменения его первоначальной формы и вплоть до разрушения. При расчетах сжимаемости грунта основные деформационные характеристики определяют в лабораторных условиях согласно коэффициенту относительной сжимаемости, коэффициенту бокового давления и коэффициенту поперечного расширения.

Сопротивление сдвигу. Прочность грунта. Предельным сопротивлением сдвигу (растяжению) называется способность грунта противостоять перемещению частей грунта относительно друг друга под воздействием касательных и прямых напряжений. Этот показатель характеризуется прочностными свойствами грунтов и используется в расчетах оснований зданий и сооружений. Способность грунта воспринимать нагрузки не разрушаясь, называют прочностью. В песчаных и крупнообломочных несвязных грунтах сопротивление достигается в основном за счет силы трения отдельных частиц, такие грунты называют сыпучими. Глинистые грунты обладают более высоким сопротивлением к растяжению (сдвигу), т.к. наряду с силой трения сдвигу противостоят силы сцепления: водно-коллоидные и цементационные связи (связные грунты). В строительстве этот показатель важен при расчете оснований фундаментов и изготовлении земляных сооружений с откосами.

Водопроницаемость грунтов. Фильтрация. Водопроницаемость характеризуется способностью грунта пропускать через себя воду под действием разности напоров и обуславливается физическим строением и составом грунта. При прочих равных условиях при физическом строении с меньшим содержанием пор, и при преобладании в составе частиц глины водопроницаемость будет меньшей, нежели у пористых и песчаных грунтов соответственно. Нельзя недооценивать данный показатель, т.к. в строительстве он влияет на устойчивость земляных сооружений и обуславливает скорость уплотнения грунтов оснований, суффозию грунта и оползневые явления (в т.ч. и на сопротивление растяжению). Фильтрацией называется движение свободно гравитационной воды в грунтах в различных направлениях (горизонтально, вертикально вниз и вверх) под воздействием гидравлического градиента (уклона, равного потере напора на пути движения) напора. Коэффициентом фильтрации (K_f) принято считать скорость фильтрации при гидравлическом градиенте равном единице. При этом скорость фильтрации (V) прямо пропорциональна гидравлическому градиенту

(J). V = K_f * J.

3.1 Модули деформации и упругости грунтов

Для характеристики деформационных свойств грунтов используются: модуль деформации E (модуль упругости Е_у и модуль общей деформации Е_общ), коэффициент поперечного расширения р., модуль сдвига G и модуль объемного сжатия К.

Показатели деформационных свойств в пределах справедливости закона Гука связаны определенными зависимостями, которые позволяют по двум любым показателям определять остальные.

Модуль упругости E_у равен отношению напряжения при одноосном сжатии к относительной обратимой деформации.

Модуль общей деформации Е_общ равен отношению напряжения при одноосном сжатии к общей относительной деформации.

Очевидно, что Е_общ<E_у. Для линейно-деформируемых материалов модуль упругости равен модулю деформации и не зависит от напряжения, т. е. является величиной постоянной. Но для большинства горных пород модуль упругости и модуль общей деформации являются переменными показателями, зависящими от величины и продолжительности действия давления.

В зависимости от продолжительности давления на грунт различают: модуль динамической упругости Е_л, модуль статической упругости E_д и модуль общей деформации Е_общ. Между этими модулями существует такое соотношение:

E_д>E_у>Е_общ

Разница между статическим модулем упругости и модулем общей деформации зависит от вида породы и ее структуры: для скальных пород отношение E_у к Е_общ равно примерно 2, а для рыхлых глинистых пород может достигать нескольких порядков, так как их деформация происходит в результате существенного уплотнения грунта.

Для расчета осадки сооружений при действии статических нагрузок используется величина равновесного модуля общей деформации Е_общ, а при расчете деформаций от кратковременных динамических нагрузок -- величина E_у. Модуль динамической упругости E_д применяется в основном для установления определенных корреляционных соотношений.

3.2 Сопротивление грунтов сдвигу

Практику интересует в первую очередь максимально возможное сопротивление грунтов сдвигу, так называемое предельное сопротивление, т. е. когда наступает фаза такого напряженного состояния грунта, что возникают площадки скольжения (для которых максимальный угол отклонения равен углу трения) и нарушается сплошность грунта.

Сыпучие и связные грунты имеют свои особенности при изучении их предельного сопротивления сдвигу. Сыпучие грунты, как правило (исключение составляют лишь слюдистые пески), при увеличении или уменьшении внешнего давления незначительно изменяют свою плотность, и практически при давлениях от 1 до 4 кг/см2 этими изменениями можно пренебречь. Однако природная плотность песков или резкое изменение ее, например, при вибрировании уже существенно влияет и на сопротивление песков сдвигу. После приложения вертикальной нагрузки и затухания деформаций от этой нагрузки образец подвергают в специальном односрезном приборе с зубчатыми штампом и поддоном действию постепенно возрастающей горизонтальной нагрузки до некоторой максимальной ее величины, при которой возникают беспрерывные скольжения (сдвиги) грунта по грунту. По полученному значению сдвигающей силы, которая вызывает незатухающие скольжения грунта, определяют величину сдвигающего напряжения как частное от деления сдвигающей силы на площадь среза. Таким образом, опытами определяется максимальное сопротивление грунта сдвигу, сверх которого грунт уже не может сопротивляться сдвигающей нагрузке, так как возникает беспрерывное скольжение одной части грунта по другой. По результатам нескольких срезов при различных внешних уплотняющих давлениях строится диаграмма зависимости между сжимающими напряжениями и сдвигающими.

Как показывают результаты многочисленных испытаний для сыпучих грунтов, диаграмма сопротивления сдвигу представляет собой строго прямую, исходящую из начала координат и отклоненную под углом к оси давлений. Так как сопротивление сыпучих грунтов сдвигу есть сопротивление их трению, то угол носит название угла внутреннего трения сыпучего грунта, и коэффициента внутреннего трения.

Зависимость установлена еще Кулоном в 1773 г.1 и может быть сформулирована следующим образом: сопротивление сыпучих грунтов сдвигу есть сопротивление трению, прямо пропорциональное нормальному давлению. Это и есть так называемый закон Кулона (третий закон механики грунтов) для сыпучих грунтов.

Связные грунты (глины, суглинки и супеси) отличаются от сыпучих грунтов тем, что частицы их связаны между собой адсорбированными пленками воды, коагулированными коллоидами и цементирующими веществами, вследствие чего даже при весьма малых деформациях сдвига грунт обладает известной прочностью, обусловленной силами сцепления. Если общее сопротивление сыпучих грунтов сдвигу зависит от плотности упаковки их частиц, то сопротивление дисперсных связных грунтов сдвигу еще в большей степени зависит от их плотности и непосредственно связанной с ней влажности.

Так как в глинах влажность и давление связаны однозначной зависимостью, то при испытании глинистых и вообще всех дисперсных связных грунтов следует обращать особое внимание на то, чтобы все образцы испытываемого грунта имели практически одну и ту же влажность или плотность. Как было показано выше, это достигается путем испытания нескольких образцов грунта, предварительно уплотненных до наибольшего давления, а затем разгруженных до меньших значений давлений, при которых и определяется предельное сопротивление сдвигу.

Основными видами испытаний на сдвиг являются испытание по открытой системе (консолидированно-дренированное) и быстрое испытание по закрытой системе (неконсолидированно-недренированное). При испытании по открытой системе образцы грунта после разгрузки выдерживают до момента полного затухания их деформаций, т. е. когда давление полностью передастся на скелет грунта. Точно так же и сдвигающую нагрузку, прикладываемую возрастающими ступенями, выдерживают до практически полного затухания деформаций сдвига от каждой ступени в грунтах.

При исследовании связных грунтов испытывают несколько (не менее двух) образцов грунта на предельное сопротивление их прямому срезу. Как отмечалось ранее, при испытании плотных глин на приборах прямого среза необходимо учитывать фактическую поверхность среза, т. е. при небольших нагрузках вводить поправку на косой срез, пересчитывая напряжения по формулам, что может существенно сказаться на величине получаемых расчетных характеристик. Результаты испытаний грунтов на сопротивление сдвигу изображают в виде диаграммы, откладывая по вертикальной оси максимальное (предельное) сопротивление сдвигу, а по горизонтальной -- величину нормального сжимающего напряжения (эффективного давления).

Многочисленные испытания связных грунтов на сопротивление их прямому сдвигу показывают, что все экспериментальные точки при не очень больших давлениях (примерно меньших 7 кг/см2) весьма точно укладываются на прямую линию.

Закон Кулона для связных грунтов, может быть сформулирован следующим образом: предельное сопротивление связных грунтов сдвигу есть функция первой степени от нормального давления (сжимающего эффективного напряжения) и состоит из двух частей: первой, не зависящей от нормального давления, и второй, прямо пропорциональной нормальному давлению.

Величины являются математическими параметрами прямолинейной диаграммы сдвига, постоянными для данного физического состояния грунта (данной его плотности). Если связный грунт испытывает лишь весьма малые деформации сдвига, то его сопротивление будет зависеть почти исключительно от величины с, обусловленной действием всех видов сил связности, которое обычно называется сцеплением грунта, при больших же деформациях к сопротивлению сдвига будет прибавляться второе слагаемое, которое можно рассматривать как сопротивление грунта трению. Однако на практике бывает весьма трудно выделить часть сопротивления сдвигу, не зависящую от нормального давления (сцепление), и часть, ему прямо пропорциональную (трение), так как всякое изменение давлений сказывается не только на второй составляющей, но и на первой.

Если же испытывать глинистый грунт по закрытой системе (недренированное испытание) при различных давлениях, но без изменения содержания влаги (быстрый сдвиг), то обычно сопротивление сдвигу почти не будет зависеть от величины внешнего давления (сжимающего напряжения с), т. е. в этом случае сопротивление сдвигу определится силами сцепления грунта. Отметим, что если испытывать образцы глинистого грунта разной влажности по закрытой системе (недренированно-неконсолидированные испытания), то каждой плотности -- влажности будут соответствовать свои значения параметров. Таким образом, сопротивление сдвигу связных деформаций сдвига будет определяться их сцеплением, а чисто сыпучих грунтов -- только их трением. Во всех же остальных случаях не представляется возможным отделить «чистое сцепление» от «чистого трения», и расчетные характеристики сопротивления сдвигу грунтов необходимо рассматривать как математические параметры прямолинейной диаграммы сдвига связных грунтов.

3.3 Улучшение физико-механических свойств грунтов

Для повышения несущей способности грунтовых оснований применяют следующие способы искусственного закрепления грунтов:

-цементацию и битумизацию

-химический

-термический

-электрический

-электрохимический

-механический и др.

Цементация -- это процесс нагнетания в грунт жидкого цементного раствора или цементного молока по ранее забитым полым сваям. Когда процесс нагнетания заканчивается, сваи вынимают. Цементация подходит только для уплотнения крупных и средних песков.

Химическим способом (силикатизацией) закрепляют песчаные и лёссовые грунты, нагнетая в них химические растворы.

Термическое закрепление заключается в обжиге лёссовых грунтов раскаленными газами, которые подаются в толщу грунта вместе с воздухом через жаропрочные трубы в пробуренных скважинах. Электрическим способом закрепляют влажные глинистые грунты. Способ заключается в использовании эффекта электроосмоса, для чего через грунт пропускают постоянный электрический ток с напряженностью поля 0,5-1 В/см и плотностью 1-5 А/кв.м. При этом глина осушается, уплотняется и теряет способностью к пучению.

Электрохимический способ отличается от предыдущего тем, что одновременно с электрическим током через трубу, являющуюся катодом, в грунт вводят растворы химических добавок (хлористый кальций и др.). Благодаря этому интенсивность процесса закрепления грунта возрастает.

Механический способ укрепления грунтов имеет следующие разновидности: устройство грунтовых подушек и грунтовых свай, вытрамбовывание котлованов и др.

Устройство грунтовых подушек заключается в замене слабого грунта основания другим, более прочным, для чего слабый грунт удаляют, а на его место насыпают прочный грунт и послойно утрамбовывают.

При устройстве грунтовых свай в слабый грунт забивают сваю-лидер. В полученную после извлечения этой сваи скважину засыпают грунт и послойно уплотняют.

Вытрамбовывание котлованов осуществляют с помощью тяжелых трамбовок, подвешенных на стреле крана. Этот способ менее сложен, чем способ грунтовых подушек, поскольку не требует замены грунта основания.

Уплотнение котлованов значительных размеров может осуществляться гладкими или кулачковыми катками, трамбующими машинами, виброкатками и виброплитами.

Силикатизация производится тем же способом, что и цементация грунта. Для того, чтобы закрепить песок, по трубам нагнетают раствор жидкого стекла и хлористого кальция. При закреплении пылеватых песков используют раствор жидкого стекла, смешанный с раствором фосфорной кислоты, а при закреплении лёссовых грунтов применяют только раствор жидкого стекла. После завершения нагнетания таких растворов грунты каменеют.

Если же уплотнить грунт по каким-то причинам не представляется возможным, слой слабого грунта заменяют на более прочный. Замененный грунт называют подушкой. Если строится многоэтажное здание, обычно используют подушку из песка средней крупности или крупного.

При устройстве песчаной подушки слабый грунт вынимают на некоторую глубину и заменяют песком, уплотняемым вибрацией с увлажнением. Толщина подушки из песка должна быть рассчитана так, чтобы давление от здания, переходящее на слабый грунт, не превышало его несущей способности.

При строительстве зданий на слабых грунтах искусственные основания уплотняют, упрочняют или же заменяют слабый грунт на более прочный. Уплотнять слабый грунт можно с поверхности на определенную глубину специальными пневматическими трамбовочными машинами. Иногда при этом в грунт добавляют гравий или щебень. Процесс трамбовки также может проходить при помощи трамбовочных плит весом от 2 до 4 тонн. Такие плиты выполняют из чугуна или стали. Если площадь уплотнения слишком велика, используют катки весом 10--15 тонн.

Для трамбовки песчаных и пылеватых грунтов используют поверхностные вибраторы. Такой метод гораздо более эффективен, так как уплотнение грунта идет быстрее. Вибрирование не очень эффективно для глинистых грунтов. Для глубинного уплотнения слабых грунтов используют песчаные или грунтовые сваи. Их уплотняют также цементацией и силикатизацией.



4. Каменные дорожно-строительные материалы

4.1 Поиск и добыча каменных дорожно-строительных материалов

Для строительства, ремонта и содержания, автомобильных дорог и железнодорожного полотна применяют разнообразные природные и искусственные дорожно-строительные материалы.

К природным материалам относятся такие материалы, которые добываются в верхних слоях земной коры и используются после несложной механической обработки для придания частицам материала нужных размеров, формы и состояния поверхности (песок, глина, щебень, гравий, природный асфальт и др.). Искусственные материалы изготавливают из природного сырья или отходов промышленности путем их обработки по специальной технологии, способствующей образованию новых материалов с другими, чем у исходных, свойствами (цемент, битум, цементобетон и др.).

Если дорожно-строительные материалы получены из местного исходного сырья и из отходов промышленности, то они называются местными (песок, гравий, шлак и др.) и более дешевы в строительстве, чем привозные. Но так как от качества применяемых материалов, так же как и от качественной технологии строительства дорог, в конечном счете, зависит долговечность дорожных одежд, применение менее качественных местных материалов может быть оправдано не всегда.

Основой природных материалов являются рыхлые осадочные горные породы, которые в результате длительного воздействия переменных температур, размыва водами и выветривания разрушаются до определенного состояния, образуя в зависимости от величины частичек, примесей и влаги, так называемые грунты, обладающие различными свойствами.

В зависимости от условий залегания разработка месторождений каменных материалов может быть открытая, подземная, а в некоторых случаях и подводная.

Весь комплекс работ по добыче каменных материалов называется горными работами. Месторождения, где производится добыча камня, носит название карьеров, а выработанные пространства, образующиеся в процессе добычи ископаемых - выработками.

Карьеры делятся на два основных типа:

- промышленные, с большими запасами каменных материалов и территориально не связанные со строительными объектами и имеют длительный срок эксплуатации;

- притрассовые (расположенные у дорог), обслуживающие строительство дорог и местные нужды, с небольшим сроком эксплуатации.

Последовательность операций по подготовке и разработке карьеров следующая:

1) планировка местности с обеспечением отвода атмосферных осадков, грунтовых и подземных вод;

2) производство вскрышных работ и удаление пустой породы;

3) разработка и удаление на специальные площадки выветрившихся в среднем слое пород;

4) отделение монолитов от массива и передача их к месту дополнительной обработки;

5) разделка монолитов на глыбы нужных размеров или переработка в определенный вид каменной продукции;

6) сортировка готовой продукции;

7) транспортирование продукции к местам отгрузки или на склад.

Обработка штучного камня. Обработка камня на камнеобрабатывающих предприятиях включает следующие основные операции: распиливание блоков на плиты и бруски требуемой толщины; раскалывание блоков на плиты; фрезерование или окантовка блоков и плит, брусков; профилирование и отделка лицевой поверхности камня.

Переработка гравия и камня. Природные песчано-гравийные снеся перерабатывают в гравий, сортируя их по размерам и очищая от примесей. При сортировке (грохочении) материалы проходят через сита разных размеров и делятся на фракция. Для отделения пыли, глины в других частиц применяют промывку материала струями воды во время прохождения его по грохотам.

При добыче рваного камня применяют буровзрывные работы, в состав которых входят бурение цилиндрических шпуров глубиной до 5 м и d=75 мм, закладка в них зарядов и взрывание. Погрузка экскаваторами в самосвалы и доставка на дорогу или к камнедробилкам.

Блоки и штучные камня правильной формы и больших размеров добывают посредством вырезки из горной породы камнерезными машинами. Машины состоят из трех агрегатов, перемещающихся в забое один за другим по рельсам. Первый агрегат делает горизонтальные пропилы, второй - вертикальные и третий - отрезные.

Добычу можно вести и отбойными молотками. Добытые таким образом камни доставляют не стройплощадку или на завод.

4.2 Документальное оформление притрассовых карьеров

Получение лицензии на разработку карьера.

В данный момент на территории России песчаных и каменных карьеров неисчислимое множество. Потребность в песке и камне будет всегда, независимо от времени года. Чтобы заниматься данным ремеслом официально - необходимо открыть свою организацию и оформить карьер.

Также возможна аренда карьера. Но стоит помнить, что пользование недрами осуществляется согласно лицензии, а не на основании договора аренды.

Поэтому, чтобы иметь право владения карьером - нужна лицензия, которая выдается Министерством экологии и природопользования Московской области (Субъект Федерации). Само право выставляется на открытый аукцион. Победитель аукциона (не обязательно собственник или пользователь земельного участка, на котором расположен карьер) получает лицензию: бланк государственного образца (срок действия 5 лет, возможно продление, если организация будет выполнять все условия и не нарушать требования), а также приложение, где указан вид или виды деятельности, которые выполняет организация.

Перечень документов, необходимых для получения лицензии на право пользования недрами (для юридических лиц) :

А. Для добычи общераспространенных полезных ископаемых (ОПИ)

1. Заявка на право пользования недрами, которая должна содержать:

1.1. Данные о заявителе, в том, числе:

-наименование и организационно-правовая форма заявителя,

-место его нахождения,

-юридический и почтовый адрес,

-Ф.И.О. руководителя,

-телефон, факс, электронный адрес,

-банковские реквизиты.

1.2. Копии учредительных и регистрационных документов:

Устав,

учредительный договор,

свидетельство о государственной регистрации

документ, подтверждающий факт внесения записи о юридическом лице в ЕГРЮЛ.

1.3. Копии свидетельства о постановке на учет в налоговом органе (с указанием ИНН и КПП) и органе статистики (с указанием и расшифровкой ОКВЭД).

1.4. Наименование полезного ископаемого, месторождения или отдельного участка месторождения, предполагаемого к отработке;

1.5. Целевое назначение пользования недрами: разведка и добыча ОПИ, в том числе использование отходов горнодобывающего и связанных с ним перерабатывающих производств;

1.6. Обоснованная потребность в полезном ископаемом на перспективу, планируемые объемы добычи полезного ископаемого;

1.7. Данные о руководителе предприятия - заявителя или лицах, которые представляют его при получении лицензии (Ф.И.О., занимаемая должность).

1.8. Информация о предыдущей деятельности предприятия по добыче полезных ископаемых, сведения о наличии других лицензий на пользование участками недр.

1.9. Предполагаемый срок действия лицензии.

2. Данные о технических и технологических возможностях заявителя:

2.1. Наличие технологического оборудования для добычи и транспортировки полезного ископаемого, проведения горно-подготовительных работ, производства строительных материалов и др. В случае использования арендованной землеройной техники для горно-подготовительных, вскрышных или добычных работ, заявитель обязан предоставить договора на выполнение работ подрядным способом.

2.2. Наличие квалифицированных работников и специалистов, имеющих правоведения горных работ.

3. Данные о финансовых возможностях предприятия-заявителя:

3.1. Для действующих предприятий - копию бухгалтерского баланса.

3.2. В случае отсутствия собственных средств на осуществление пользования недрами прилагаются документальные данные о наличии привлеченных средств (договоры займа, кредиты и т.д.).

3.3. Справка налоговых органов о наличии (отсутствии) задолженности заявителя по уплате налоговых платежей на пользование недрами (НДПИ) - для действующих предприятий, осуществляющих добычу полезных ископаемых. 4. Копии документов, подтверждающих наличие в собственности или использовании земельного участка: Акт выбора земельного участка для недропользования; постановление о согласовании предварительных границ горного отвода и предоставлении в пользование земельного участка; свидетельство о праве собственности земельного участка;

договор аренды земельного участка и др. документы, удостоверяющие право пользования земельным участком.

5. Наличие на предприятии маркшейдерской службы:

Наличие на предприятии специалистов, осуществляющих маркшейдерскую съемку. В случае отсутствия необходимо представить договор на выполнение данных работ подрядным способом. Топографический план месторождения или участка месторождения, предоставляемого в пользование

6. Проект разработки месторождения или участка недр.

Оформление документов всегда требует вмешательства компетентного юридического специалиста. Но кроме этого, подготовка и получение лицензии - это процесс, требующий внимательности, существенных затрат времени, включая отправку документов в государственные органы, отслеживание процесса дела и получения готового комплекта документов.

4.3 Построение инженерно-геологического разреза

Расчеты карьера:

S_n=0,5*а*h

S₁=0,5*6,2*14,1=0,43км²

S₂=0,5*10*14,1=0,70км²

S₃=0,5*10*14,1=0,70км²

S₄=0,5*5,3*14,1=0,37км²

S=S₁+S₂+ S₃+ S₄=2,2км²



5. Общие сведения о дорожно-строительных машинах

Дорожно-строительные материалы применяются для механизации работ при прокладке, ремонте и содержании автомобильных дорог, в железнодорожном, гидротехническом, аэродромном, промышленном и гражданском строительстве.

Дорожно-строительные машины классифицируют по выполняемым работам. Согласно единой системе индексации все выпускаемые дорожные машины и оборудование подразделяют на группы. Цифровая часть индекса кроме экскаваторов, является порядковым номером их регистрации; краны и экскаваторы обозначаются индексами, цифровая часть которых указывает на некоторые параметры этих машин. Буквенная часть индекса указывает группу, к которой относится эта машина.

5.1 Назначение, классификация, параметры машин и оборудования

Пo назначению строительные машины и оборудование могут быть: грузоподъемные, транспортирующие, погрузочно-разгрузочные, для подготовительных и вспомогательных работ, землеройные и грунтоуплотняющие, буровые, сваебойные, дробильно-сортировочные, смесительные, машины для транспортирования бетонных смесей и растворов, бетоноукладочные, отделочные, ручные машины, дорожные, для технического обслуживания.

Каждая из названных групп машин в свою очередь может быть разделена по способу выполнения работ и виду рабочего органа на подгруппы.

Например, грузоподъемные машины могут быть разделены на домкраты (реечные, винтовые, гидравлические); тали (ручные, электротали; лебедки (с ручным приводом, электролебедки); подъемники грузовые (мачтовые, шахтные, скиповые, грузопассажирские); подъемные площадки (подвесные, наземные); самоходные подъемники (телескопические, рычажные); краны (переставные, вантовые, жестконогие, башенные, автомобильные, пневмоколесные, гусеничные, железнодорожные, тракторные, трубоукладчики, мостовые, козловые, кабельные).

Машины для земляных работ могут быть разделены на землеройно-транспортные (бульдозеры, скреперы, автогрейдеры, грейдер-элеваторы и др.); экскаваторы (одноковшовые и непрерывного действия), землеройно-фрезерные машины, планировщики и др.; оборудование для гидромеханического способа разработки грунтов (гидромониторы, землесосные и землечерпальные снаряды и др.); грунтоуплотняющие машины (катки, вибро-уплотнительные машины, трамбовки и др.)

Машины в каждой группе в свою очередь различаются по производственной характеристики мощности, объему ковша, грузоподъемности, тяговому усилию, производительности, габаритам, массе и т.д.. Отдельные виды строительных машин различаются по ходовому устройству (гусеничному или колесному ходу); по типу базовой машины, на которой смонтирована та или другая машина (автомобиль, трактор, пневмоколесный тягач); по видам двигателя или привода с электрическим двигателем, двигателем внутреннего сгорания, с гидравлическим или пневматическим приводом.

Все строительные машины по источнику потребляемой энергии могут быть разделены на машины, работающие от собственной энергетической установки, и машины, использующие энергию, подведенную извне.

Ко второй группе относятся машины с электрическими двигателями, питаемыми от внешней сети, и машины с пневматическим приводом.

По числу рабочего оборудования строительные машины разделяют на: универсальные - снабжаются несколькими видами сменного рабочего оборудования; специальные - обычно только одним видом рабочего оборудования.



5.2 Описание и схема бульдозера ДЗ-101

Бульдозеры представляют собой колесные или гусеничные тракторы, оборудованные отвалом. Отвал относится к числу сменного навесного оборудования и при необходимости может быть заменен отвалом кустореза, корчевателя собирателя, снегоочистителем.

Бульдозер состоит из базовой машины, толкающей рамы, отвала и системы управления.

Назначение - для копания грунта и перемещения его на расстояние до 50-100 м.

Применяются для возведения невысоких насыпей, разработки выемок, выравнивания рельефа местности, разравнивание грунта и всевозможных сыпучих материалов, засыпки рвов и траншей, планировочных работ и т.д.

Рабочий процесс бульдозера состоит из операций копания, перемещения и разравнивания грунта.

При копании режущая часть отвала заглубляется в грунт, одновременно бульдозер продолжает двигаться вперед. Вырезаемый со дна забоя грунт накапливается перед отвалом, образуя призму волочения. При достижении призмой высоты отвала, последний выглубляется и бульдозер перемещает эту призму к месту разгрузки. Далее производится разравнивание этой призмы грунта, движением вперед и назад.

Классификация: гусеничные по номинальному тяговому усилию, колесные по мощности двигателя: малогабаритные, легкие, средние, тяжелые, сверхтяжелые.

Бульдозер ДЗ-101 (рисунок 5.1) предназначен для землеройных работ в дорожном, промышленном, гражданском и других отраслях строительства, разработки и перемещения грунтов I-IV категорий и скальных в условиях холодного климата. Мерзлые, скальные и плотные грунты должны быть предварительно разрыхлены



Рисунок 5.1 - Бульдозер ДЗ-35С: 1 -- трактор, 2 -- трубопроводы, 3 --гидроцилиндр, 4 -- отвал с ножами, 5 -- ушыритель отвала, 6 -- винтовой раскос, 7 - толкающий брус.

Бульдозер состоит из трактора, отвала с ножами, двух толкающих брусьев, двух винтовых регулируемых раскосов и двух гидроцилиндров подъема и опускания отвала. В передней части толкающих брусьев приварены кронштейны для соединения с помощью пальцев с отвалом, а в задней части приварены литые проушины, с помощью которых толкающие брусья соединены пальцами с проушинами литых опор, расположенных на гусеничных тележках трактора. Благодаря изменению длины раскосов вручную можно регулировать угол резания и положение отвала. Управление отвалом гидравлическое от гидросистемы трактора.

5.3 Тяговый и эксплуатационный расчет дорожно-строительной машины (тип машины бульдозер марки ДЗ-101)

Тягово-эксплутационный расчет бульдозера ДЗ-101

1. Определить сопротивление резанию грунта по формуле

гдеk - удельное сопротивление резанию грунта, 28000 Н/;

b - ширина вырезаемой стружки, равная длине отвала, 2,6м;

h - толщина срезанной стружки, 0,35м;

- угол установки отвала в плане или угол захвата 90°.

2.Сопротивление от перемещения грунта вверх по отвалу определяется из выражения

Где m_пр. - масса грунта в призме волочения, кг;

f₁ - коэффициент трения грунта по металлу 0,750,85.

-угол резания, 55°.

Массу грунта в призме волочения перед отвалом определяют по формуле.

Где L - длина призмы волочения, равная длине отвала, 3,64м;

H - высота отвала, 1,23м;

h - толщина срезаемой стружки, 0,4м;

- объемная масса грунта, 1200кг./м;

k_р. - коэффициент разрыхления грунта 1,2;

k_пр. - коэффициент призмы 0,8

3. Сопротивление от перемещения призмы волочения грунта перед отвалом определяется по формуле



гдеf₂ - коэффициент трения грунта по грунту 0,75;

i - уклон, 40‰.

4. Сопротивление от перемещения грунта вдоль по отвалу (для бульдозеров с поворотным отвалом). Мы не рассчитываем так как у нас бульдозер без поворотного отвала.

5. Сопротивление от перемещения самой машины как тележки определяем по формуле

где m_б.о. - масса бульдозера с навесным оборудованием, 10810кг;

- коэффициент сопротивления перемещению бульдозера 0,12.

6. Суммированием отдельных сопротивлений определяем общее сопротивление

7. Потребную мощность определяем из выражения (5.8)

где - рабочая скорость бульдозера, 1,28 м/с;

- коэффициент полезного действия силовой передачи бульдозера, равный 0,750,90.

Коэффициент использования мощности определяем из отношения

где N_б. - мощность двигателя базового трактора, 132 кВт.

Таблица 1.1-Исходные данные к тягово-эксплуатационному расчету бульдозера.

Марка бульдозера.	Расстояние перемещения грунта, м.	Группа грунта.	Уклон участка,	Толщина срезаемой стружки, м.
ДЗ-35С	50	II	40	0,4

Таблица 1.2 - Отношение высоты призмы к ее длине

	Кпр. Для группы грунта.
	III, IV, V.	I, II.
0,15	1,3	0,9
0,30	1,3	0,8
0,45	1,2	0,7



Таблица 1.3 - Краткая техническая характеристика бульдозераДЗ-27С с неповоротным отвалом

Марка	Показатели.
	Базовая машина трактора.	Длина отвала.	Высота отвала, м.	Угол резания, град.	Угол установки отвала в плане, град.	Масса бульдозерного оборудования, кг.	Масса бульдозера кг.
ДЗ-35	Т-180	3,64	1,23	45-55	90	3400	10810

Таблица 1.4 - Коэффициенты трения грунтов и насыпных материалов.

Наименование грунтов и насыпных материалов	Коэффициент трения грунта о сталь.	Коэффициент трения грунта о грунт.
Песок.	0,73	0,58-0,75
Гравий.	0,75	0,62-078
Сухая глина.	0,75-1,00	0,70-1,00
Мелкая галька.	---	0,90-1,10
Мергель.	1,00	0,75-1,00
Глина, насыщ. водой.	---	0,18-0,42
Щебень.	0,84	0,90
суглинки.	0,50	1,19-0,58

Таблица 1.5 - Объемная масса грунтов

Наименование грунтов.	Объемная масса грунта в плотном теле, кг/м3
Песок.	1500
Супесь.	1600
Растительный грунт.	1200
Суглинок легкий.	1600
Гравий мелкий и средний размером до 15 мм.	1700
Плотный растительный грунт с корнями трав.	1400
Насыпной слежавшийся грунт с примесью щебня или гальки.	1750
Супесь с с примесью щебня, гальки и строительного мусора.	1900
Жирная мягкая глина.	1800
Тяжелый суглинок.	1750
Крупный гравий, галька, щебень размером 15-40 мм.	1750
Тяжелая ломовая глина.	1950
Сланцевая глина.	2000
Крупная галька размером до 90 мм.	1950

Расчет производительности бульдозера ДЗ-35С

Производительность бульдозера при копании и перемещении грунта зависит от группы грунта, расстояния перемещения, уклонов местности, характера и способа производства работ.

Где Т-продолжительность смены, 28800 с; V - объем грунта в призме волочения, м3 (4.11); К_в- коэффициент использования бульдозера по времени, 0,80,9; Т_ц- продолжительность цикла.

Где в - длина отвала бульдозера, 3,64 м; Н - высота отвала бульдозера, 1,23 м; k_р - коэффициент разрыхления грунта 1,2; К_в- коэффициент, учитывающий потери грунта в зависимости от длинны перемещения;

-угол естественного откоса грунта, 35°;

Объем грунта в призме волочения можно рассчитать приближенно по формуле:

V0,6 Н2в.

Продолжительность циклов равна.



Где е_р.- расстояние набора грунта, м 1,79; е_П- расстояние перемещения грунта, 50 м; е_о- расстояние обратного хода, 41,79 м; v_р- скорость движения при наборе грунта, 1,29м/с; v_П- скорость движения при перемещении грунта, 1,77м/c; v_о- скорость движения при холостом ходе, 2,41м/с; n- количество переключений передач, принимается, исходя из технологии работ, 3; t_c- время, затрачиваемое на переключение передачи, 4 с; t_o- время, на подъем или опускание отвала, 3 с; n^I- количество поворотов, приходящихся на один цикл принимается исходя из технологии работ, 3; t_п- время одного поворота, 10 с. Величин n^I и t_п может не быть в зависимости от технологии работ.