Визначення величини зони ущільнення ґрунту та тиску деформованого ґрунту на підземні об’єкти асиметричним циліндричним наконечником

Автор(и)

  • Володимир Миколайович Супонєв Харківський національний автомобільно-дорожній університет, 61002, Україна, м. Харків, вул. Ярослава Мудрого, 25. http://orcid.org/0000-0001-7404-6691
  • Наталя Миколаївна Фідровська Харківський національний автомобільно-дорожній університет, 61002, Україна, м. Харків, вул. Ярослава Мудрого, 25. https://orcid.org/0000-0002-5248-273X
  • Сергій Петрович Балесний Харківський національний автомобільно-дорожній університет, 61002, Україна, м. Харків, вул. Ярослава Мудрого, 25. https://orcid.org/0000-0002-9216-3944
  • Віталій Миколайович Рагулін Харківський національний автомобільно-дорожній університет, 61002, Україна, м. Харків, вул. Ярослава Мудрого, 25. https://orcid.org/0000-0003-2083-4937
  • Святослав Володимирович Кравець Національний університет водного господарства та природокористування вул. Соборна, 11, м. Рівне, Україна http://orcid.org/0000-0003-4063-1942

DOI:

https://doi.org/10.30977/AT.2219-8342.2021.48.0.93

Ключові слова:

безтраншейні технології, прокол ґрунту, ущільнення ґрунту, інженерні комунікації, горизонтальна свердловина, комунікаційна порожнина

Анотація

У процесі безтраншейного прокладанні інженерних комунікацій у ґрунті широке застосування у формуванні свердловини отримав метод статичний проколу. Силові установки, які його реалізують, мають малі габарити, що робить їх ефективнішими в прокладанні розподільних інженерних мереж у стислих міських умовах. Проблема. Головними недоліками методу є низька точність траєкторії та значне напруження в ґрунті після його ущільнення, яке може спричинити руйнування прилеглих підземних об’єктів. Перший недолік вирішується керуванням траєкторії руху ґрунтопроколюючого робочого органу. Для вирішення другого питання треба знати та враховувати специфіку формування комунікаційних порожнин у ґрунті асиметричним наконечником, який для цього використовується. Мета. Метою роботи є встановлення закономірності процесу проколу ґрунту ґрунтопроколюючим робочим органом з асиметричним наконечником у вигляді зрізаної під кутом циліндра. Методологія. Прийняті в роботі підходи до вирішення поставленої мети базуються на уявленнях теорій глибокого різання ґрунту, наукових основ механіки ґрунтів, їхніх нормативних фізико-механічних властивостей та закону збереження маси ґрунту до його ущільнення та після. Результати. Отримані розрахункові залежності для визначення розміру руйнівної зони від пружно-пластичної деформації ґрунту в процесі його проколювання асиметричним наконечником із лобовою поверхнею у вигляді скошеного циліндра та тиску деформованого ґрунту на підземні об’єкти. Установлено, що максимальний розмір зони руйнування та його тиску на підземні об’єкти будуть виникати в твердому супіску. Якщо діаметр наконечника 0,3 м, їхні величини можуть досягати 5 м та 0,245 МПа відповідно. Оригінальність. Отримані закономірності проколу ґрунту робочим органом з асиметричним наконечником у вигляді скошеного циліндра надали змогу отримати уявлення про вплив його деформованого стану на прилеглі комунікації залежно від геометричних параметрів наконечника та фізико-механічних властивостей ґрунтів, у яких він відбувається. Практичне значення. Отримані результати можуть бути рекомендовані в проєктуванні та визначенні технологічних можливостей установок для статичного проколу ґрунту.

Біографії авторів

Володимир Миколайович Супонєв, Харківський національний автомобільно-дорожній університет, 61002, Україна, м. Харків, вул. Ярослава Мудрого, 25.

д.т.н., доцент кафедри будівельних і дорожніх машин ім. А.М. Холодова

Наталя Миколаївна Фідровська, Харківський національний автомобільно-дорожній університет, 61002, Україна, м. Харків, вул. Ярослава Мудрого, 25.

д.т.н., професор кафедри будівельних і дорожніх машин ім. А.М. Холодова

Сергій Петрович Балесний, Харківський національний автомобільно-дорожній університет, 61002, Україна, м. Харків, вул. Ярослава Мудрого, 25.

аспирант ХНАДУ, директор ТОВ «Інститу проектування інфраструктури транспорту»

Віталій Миколайович Рагулін, Харківський національний автомобільно-дорожній університет, 61002, Україна, м. Харків, вул. Ярослава Мудрого, 25.

к.т.н., доцент кафедри будівельних і дорожніх машин ім. А.М. Холодова

Святослав Володимирович Кравець, Національний університет водного господарства та природокористування вул. Соборна, 11, м. Рівне, Україна

д.т.н., професор кафедри будівельних, дорожніх, меліоративних, сільськогосподарських машин і обладнання

Посилання

Кравець С. В., Кованько В. В., Лукянчук О. П. Наукові основи створення землерийно-ярусних машин і підземнорухомих пристроїв. Монографія. Рівне: НУВГП, 2015. 322 с.

Кравець С., Посмітюха О., Супонєв В. Аналітичний спосіб визначення опору занурення конусного наконечника в ґрунт. СММ ПДАБА. Вып. 103. 2017. С. 91–98.

Кравець С., Посмітюха О., Супонєв В. Визначення еквівалентного і оптимального діаметрів конічного наконечника з виступами для проколювання ґрунту. НПТ ДНУЗТ. Вип. 70. 2017. С. 89–98.

Erez N. Allouche, Samuel T. Ariaratnam, State-Of-The-Art-Review Of No-Dig Technologies for New Installations. Pipeline Division Specialty Conference: April 26. 2012. https://doi.org/10.1061/40641(2002)55.

Pridmore A., Geisbush J. Developing a Successful Specification for Horizontal Directional Drilling. Pipelines 2017. Pipelines Planning and Design Book set. 2017. Р. 553–563. https://doi.org/10.1061/9780784480878.

Hastak M., Gokhale S., Decision Tool for Selecting the Most Appropriate Technology for Underground Conduit Construction. Geological Engineering: Proceedings of the 1st International Conference. New York, 2009. DOI: 10.1115/1.802922.paper30.

Zhao Jun Ling Bian. Trenchless technology underground pipes. Machinery Industry Press, 2014. Р. 187.

Jian Xin. Application of Trenchless Pipeline Rehabilitation Technology. International Conference on Pipelines and Trenchless Technology. 2014. https://doi.org/10.1061/9780784413821.051.

Hastak Makarand, Gokhale Sanjiv. Decision Tool for Selecting the Most Appropriate Technology for Underground Conduit Construction. Geological Engineering: Proceedings of the 1st International Conference, Baosong Ma, ASME. doi: 10.1115/1.802922.paper30.

Sterling Raymond L. International Technology Transfer in Tunneling and Trenchless Technology. Geological Engineering: Proceedings of the 1st International Conference. Baosong Ma, ASME, 2009. doi: 10.1115/1.802922.paper6.

Nilo Tsung, Mingming Zheng, Mohammad Najafi, Saleh Mehraban. A Comparative Study of Soil Pressure and Deformation of Pipes Installed by the Open-Cut Method and Trenchless Technology. Pipelines 2016: Out of Sight, Out of Mind, Not Out of Risk. 2016. https://doi.org/10.1061/9780784479957.132.

Najafi Mohammad, Gunnink Brett, Davis George. Details of Field Testing of Major Trenchless Technology Methods for Road Crossings. Geological Engineering: Proceedings of the 1st International Conference, Baosong Ma, ASME, 2009. doi: 10.1115/1.802922.paper4.

Chehab A. G., Moor I. D. One-demensional calculation for axial pullback for axial pullback distributions in pipes during directional drilling installations. Ottava Geo, 2007. P. 1140-1154.

Guojun Wen, Xiaoming Wu, Han Chen. Trenchless Pipe-Paving in Complex Hard Stratum by Directional Drilling Technology. Geological Engineering: Proceedings of the 1st International Baosong Ma, ASME. New York, 2009. doi: 10.1115/1.802922.paper26.

Балесный С. Особенности процессов статического прокола грунта. Вісник ХНАДУ. 2017. Вып. 76. C. 138–141.

Хачатурян С., Олексин В. Исследование процесса изменения состояния грунта вокруг горизонтальной скважины после её формирования методом статического прокола грунта. Вісник ХНАДУ. Вып. 73. 2016. С. 196–202.

Ешуткин Д. Н., Смирнов Ю.М., Цой В.И., Исаев В.Л. Высокопроизводительные гидропневматические ударные машины для прокладки инженерных коммуникаций. Москва: Стройиздат, 1990. 171 с.

Полтавцев И. С., Орлов В.Б., Ляхович И.Ф. Специальные землеройные машины и механизмы для городского строительства. Киев: Будівельник, 1973. 156 с.

Супонєв В.М. Визначення величини зони деформування ґрунту конусно-циліндричним наконечником і тиску на бічній поверхні. Вестник ХНАДУ: сб. науч. тр. 2018. Вып. 83. С. 22–28.

References

Kravets S., Kovalenko V., Lukyanchuk O. (2015). Naukovi osnovy stvorennia zemleryino-yarusnykh mashyn i pidzemnorukhomykh prystroiv. [Scientific basis for the construction of earth-tiered machines and underground machine tools]. Monograph. Rivne: NUVGP. [in Ukrainian].

Kravets, S., Posmituha, O., Suponnev, V. (2017). Analitychnyi sposib vyznachennia oporu zanurennia konusnoho nakonechnyka v grun. [An analytical method for determining the resistance of immersion of a conical tip into the soil]. SMM PDABA, 103, 91–98. [in Ukrainian].

Kravets S., Posmituha O., Suponnev V. (2017). Vyznachennia ekvivalentnoho i optymalnoho diametriv konichnoho nakonechnyka z vystupamy dlia prokoliuvannia gruntu. [Determination of equivalent and optimal diameters of a conical tip with projections for puncturing the soil]. NPT DNUZT, 70, 89–98. [in Ukrainian].

Erez N., Allouche Samuel A. (2012). State-Of-The-Art-Review Of No-Dig Technologies for New Installations. American Society of Civil Engineers, 8. https://doi.org/10.1061/40641(2002)55.

Pridmore A., Geisbush J. (2017). Developing a Successful Specification for Horizontal Directional Drilling. Pipelines 2017. Pipelines Planning and Design Book set, 553–563.

Hastak M., Gokhale S. (2009). Decision Tool for Selecting the Most Appropriate Technology for Underground Conduit Construction. Geological Engineering: Proceedings of the 1st International Conference. New York, 18.

Zhao Jun Ling Bian. (2014). Trenchless technology underground pipes. Machinery Industry Press, 187.

Jian Xin. (2014). Application of Trenchless Pipeline Rehabilitation Technology. International Conference on Pipelines and Trenchless Technology. https://doi.org/10.1061/9780784413821.051.

Hastak Makarand, Gokhale Sanjiv. (2009). Decision Tool for Selecting the Most Appropriate Technology for Underground Conduit Construction. Geological Engineering: Proceedings of the 1st International Conference, Baosong Ma, ASME. New York, 18.

Sterling Raymond L. (2009). International Technology Transfer in Tunneling and Trenchless Technology. Geological Engineering: Proceedings of the 1st International Conference. Baosong Ma, ASME. New York, 8.

Nilo Tsung, Mingming Zheng, Mohammad Najafi, Saleh Mehraban. (2016). A Comparative Study of Soil Pressure and Deformation of Pipes Installed by the Open-Cut Method and Trenchless Technology. Pipelines 2016: Out of Sight, Out of Mind, Not Out of Risk.

Najafi M., Brett G., Davis G. (2009). Details of Field Testing of Major Trenchless Technology Methods for Road Crossings. Geological Engineering: Proceedings of the 1st International Conference, Baosong Ma, ASME. New York, 9.

Chehab A. G., Moor I. D. (2007). One-demensional calculation for axial pullback for axial pullback distributions in pipes during directional drilling installations. OttavaGeo, 1140–1154.

Guojun Wen, Xiaoming Wu, Han Chen. (2009). Trenchless Pipe-Paving in Complex Hard Stratum by Directional Drilling Technology. Geological Engineering: Proceedings of the 1st International Conference (ICGE 2007), Baosong Ma, ASME. New York, 8.

Balesny S. (2017). Osobennosti processov staticheskogo prokola grunta [Features of the process of static puncture of the soil]. VKHADU, 76, 138–141. [in Russian].

Khachaturian S., Oleksin V. (2016). Issledovanie processa izmeneniya sostoyaniya grunta vokrug gorizontal'noj skvazhiny posle eyo formirovaniya metodom staticheskogo prokola grunta [The study of the process of changing the state of the soil around a horizontal well after its formation by the method of static puncture of the soil]. VKHADU, 73, 196–202. [in Russian].

Sushutkin D. N., Smirnov Yu. M., Tsoi V. I., Isayev V. L. (1990). Vysokoproizvoditel'nye gidropnevmaticheskie udarnye mashiny dlya prokladki inzhenernyh kommunikacij [High-performance hydropneumatic shock machines for laying engineering communications]. Moscow: Stroyizdat, 171. [in Russian].

Poltavcev I. S., Orlov V.B., Полтавцев И. С., Lzhovich I. F. (1973). Special'nye zemlerojnye mashiny i mekha-nizmy dlya gorodskogo stroitel'stva [Special digging machines and mechanisms for urban construction]. Kiev: Dudivelnik. [in Russian].

Suponєv V. M. (2018) Vyznachennia velychyny zony deformuvannia gruntu konusno-tsylindrychnym nakonechnykom i tysku na bichnii poverkhni [Viznachennya velichini zoni deformuvannya ґruntu konusno-cilіndrichnim nakonechnikom і tisku na bіchnіj poverhnі]. Vestnik HNADU: sb. nauch. tr. 83. 22–28. [in Ukrainian].

##submission.downloads##

Опубліковано

2021-05-29

Як цитувати

Супонєв, В. М., Фідровська, Н. М., Балесний, С. П., Рагулін, В. М., & Кравець, С. В. (2021). Визначення величини зони ущільнення ґрунту та тиску деформованого ґрунту на підземні об’єкти асиметричним циліндричним наконечником. Автомобільний транспорт, (48), 93–100. https://doi.org/10.30977/AT.2219-8342.2021.48.0.93

Номер

Розділ

ЗАГАЛЬНІ ПИТАННЯ АВТОМОБІЛЬНОГО ТРАНСПОРТУ