Excavación por maquinaria de movimiento de tierras. Métodos de desarrollo del suelo.

Excavadorasse utiliza con un cucharón con una capacidad de 0,15–2 m 3 con menos frecuencia hasta 4 m 3. El conjunto de equipos intercambiables incluye palas directas y de retorno, dragalina y agarre. Además, la flecha incluida con el dragaline y la agarradera pueden equiparse con un gancho de carga o cabeza de cuña.

Trabajadores centrales los parámetros  excavadoras de cangilones en el desarrollo de excavaciones, pozos y zanjas:

1. la máxima profundidad de excavación posible - H,

2. altura de excavación + H,

3. los radios de excavación más grandes y más pequeños a nivel de la pared de la excavadora R maxy   R min,

4. radio de descarga R en,

5. altura de descarga N en.

Ciclo de trabajo  Una excavadora de un solo cucharón consiste en cavar (llenar el cucharón), trasladarse al lugar de descarga, descargar en un vertedero o en vehículos y regresar a la cara.

Masacre- área de trabajo de la excavadora, que incluye:

- la plataforma en la que se encuentra la excavadora;

- parte de la masa de suelo desarrollada por la excavadora a partir de un estacionamiento;

- una plataforma en la que se instalan vehículos para cargar o se coloca un vertedero de tierra.

Las dimensiones geométricas y la forma de la cara dependen del equipo de la excavadora y sus parámetros, las dimensiones de la excavación, los tipos de transporte y el esquema de desarrollo del suelo adoptado. La altura o profundidad óptima de la cara debe ser suficiente para llenar el cucharón de la excavadora de una sola vez. Si la altura de la cara es relativamente pequeña, es aconsejable usar una excavadora junto con una excavadora. La excavadora desarrolla el suelo y lo traslada al lugar de trabajo de la excavadora.

La excavadora y los vehículos deben ubicarse de manera que el ángulo promedio de rotación de la excavadora desde el lugar de llenado del cucharón hasta el lugar de descarga sea mínimo, ya que se puede gastar hasta el 70% del tiempo de trabajo del ciclo de excavadora en el giro de la pluma.

La excavación resultante del desarrollo secuencial del suelo durante el movimiento periódico de la excavadora en la cara se llama excavación excavación.

El suelo se está desarrollando:

A) sacrificio frontal  - la excavadora desarrolla el suelo delante de sí mismo y lo envía a los vehículos que se alimentan a la excavadora a lo largo de la parte inferior de la cara.

Dependiendo del ancho de la penetración, las caras frontales se subdividen en estrechas (el ancho de la penetración es menor que 1.5 del tamaño del radio de corte óptimo más grande R 0), normal (el ancho es 1.5–1.9 R 0 ), ensanchado (con un ancho de 2–2.5 R 0) y extremo transversal (con un ancho de hasta 3.5 R 0).

Ancho del pasillo frontal Endeterminado por las fórmulas:

para frontal rectilíneo:

para zigzag:

para extremo lateral:

donde Ro  - radio de corte óptimo de la excavadora, m;

l P  - longitud del movimiento de trabajo de la excavadora (generalmente la diferencia entre los radios de corte máximo y mínimo), m;

R C - radio de corte en el nivel de estacionamiento, m;

n- el número de movimientos transversales de la excavadora.

El ángulo de rotación promedio de la plataforma de la excavadora para cargar tierra en los vehículos, especialmente cuando se trabaja en caras estrechas, puede alcanzar 180 °, lo que aumenta el tiempo del ciclo de trabajo y reduce la productividad de la excavadora. Por lo tanto, el método de la cara frontal se usa de forma limitada.

B) cara lateral  - el transporte se suministra para cargar al costado de la mina, debido a lo cual el ángulo de rotación del brazo de la excavadora se reduce significativamente al cargar el suelo en los vehículos. Las rutas de transporte corren paralelas al eje de movimiento de la excavadora y, por regla general, al nivel de su estacionamiento.

Ancho de penetración lateral Endeterminado por la fórmula

Las excavaciones cuya profundidad excede la altura máxima de la cara para este tipo de excavadora se desarrollan en varios niveles. . Al mismo tiempo, el nivel inferior se desarrolla de manera similar al superior, y los autos se alimentan a la excavadora para que el cucharón apunte hacia la parte posterior del cuerpo. En este caso, la trayectoria del vehículo debe ser paralela al eje de penetración de la excavadora, pero dirigida en la dirección opuesta.

Para ingresar al pozo, se organiza una zanja con una pendiente de 10 ... 15 ° de ancho hasta 3.5 m con tráfico de una vía y hasta 8 m con tráfico de dos vías. El suelo desarrollado por la excavadora es transportado por camiones volquete, tractores con remolques, trenes, transporte hidráulico, con menos frecuencia, cintas transportadoras. En la construcción industrial y civil, el suelo es transportado principalmente por camiones volquete. Típicamente, se incluyen de 3 a 6 cubos de tierra en el camión volquete. Subcarga permitida - 10%, sobrecarga - 5%.

La masa de tierra sumergida en un ciclo de la excavadora, Gdeterminado por la fórmula:

donde q es la capacidad geométrica del cubo, m 3;

La densidad del suelo, t / m 3;

Para r  - coeficiente de aflojamiento;

K en- coeficiente de utilización de la capacidad del cubo (la relación del volumen de suelo en el estado denso desarrollado en un ciclo con la capacidad geométrica del cubo).

Se utilizan las siguientes excavadoras según el equipo de reemplazo:

1. Pala Excavadora se utiliza para el desarrollo de suelos ubicados por encima del nivel de estacionamiento de la excavadora, principalmente con carga en vehículos.

2. Retroexcavadora se utiliza en el desarrollo de suelos que están por debajo del nivel de estacionamiento de la excavadora, y principalmente al excavar pequeños hoyos y zanjas. La extracción en niveles de un receso con este tipo de equipo generalmente no se practica. El desarrollo del suelo se lleva a cabo por debajo del nivel del estacionamiento de la excavadora con caras frontales o laterales, con la carga del suelo en vehículos o en un vertedero.

3. Excavadora dragalina se utiliza para el desarrollo de suelos ubicados debajo del nivel de estacionamiento de la excavadora (para cavar pozos profundos, zanjas anchas, construir terraplenes, excavar el suelo debajo del agua, etc.), así como para terminar el movimiento de tierras al planificar áreas y limpiar pendientes. La ventaja de la dragalina es su gran radio de acción (hasta 10 m) y su profundidad de excavación (hasta 12 m).

La excavación de dragalinas se realiza con penetraciones frontales y laterales similares a una retroexcavadora con una retroexcavadora.

Dado que el cucharón de dragalina está suspendido de manera flexible, los métodos de operación de lanzadera (lanzadera transversal y lanzadera longitudinal) son efectivos (Fig. U.22). En el modo de lanzadera transversal, el camión volquete se acerca al punto de carga a lo largo del fondo de la excavación y se carga sacando alternativamente el cucharón a ambos lados del cuerpo. Con el método de lanzadera longitudinal, el suelo se recoge frente a la pared posterior del cuerpo con camiones volquete y, levantando el balde, lo descarga por encima del cuerpo. El ángulo de rotación de la excavadora cuando se carga de acuerdo con el diseño de lanzadera longitudinal se aproxima a 0 °, y para la lanzadera transversal - 15 ... 20 °; sin embargo, la duración de la descarga se reduce debido al hecho de que el cucharón se vacía sin detener el movimiento de giro de la excavadora en el momento en que el cucharón se transporta sobre la carrocería del automóvil.

4. Excavadora de garras se utiliza para cavar pozos, pozos estrechos y profundos, zanjas y estructuras similares, especialmente en condiciones de desarrollo de suelos debajo del agua subterránea. Con estas máquinas, los pozos y zanjas se rompen a una profundidad algo menor que la de diseño, con el llamado " escasez». Se deja una capa de escasez (5 .., 10 cm) para evitar daños a la base y evitar la sobrecarga del suelo.

Para aumentar la eficiencia de las excavadoras, se utiliza una cuchilla rascadora montada en el cucharón de la excavadora. Este dispositivo le permite mecanizar la operación de limpieza del fondo de fosas y zanjas y realizarlas con una precisión de ± 2 cm, lo que elimina la necesidad de modificaciones manuales.

Una excavadora también se utiliza para desarrollar escasez de suelo. La excavadora mueve el suelo hasta el borde inferior del hoyo de manera lanzadera durante un curso de trabajo en una dirección y deja una capa protectora de 4 ... 5 cm de espesor, que se limpia manualmente antes de la construcción de la base. El grosor de las virutas de tierra cortadas por la excavadora en una pasada no supera los 5 ... 6 cm. El número de pasadas de niveladora se establece en su lugar (Fig. V. 23.).

excavadoras continuas:

Las excavadoras de excavación longitudinal más comunes (para zanjas).

El cuerpo de trabajo de estas excavadoras es una cadena de cangilones (zanjas de hasta 3,5 m de profundidad principalmente con paredes verticales) o un rotor de cangilones (zanjas de hasta 2,5 m de profundidad, principalmente con pendientes).

Las pendientes se instalan en las cubetas del rotor. Los cubos se llenan de tierra cuando se mueven hacia arriba a lo largo de la superficie inclinada o curva de la excavación desarrollada. Los cubos se vacían cuando alcanzan el punto más alto de su trayectoria donde se vuelcan. El suelo que sale de ellos cae sobre una cinta transportadora, entregándola para cargarla en vehículos o vertederos.

Excavacion:

La superficie de la tierra a lo largo de la ruta de la trinchera se planifica con una excavadora (el ancho de la franja planificada debe ser al menos el ancho de la oruga de la excavadora).

Desglose del eje de la zanja

Cavar trincheras conducen hacia las trincheras.

  Maquinaria para movimiento de tierra

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Maquinaria para movimiento de tierra

Maquinaria para movimiento de tierra

Las máquinas para el movimiento de tierras en ingeniería civil se usan para aflojar suelos densos, rocosos y congelados, planificar sitios de construcción, preparar cimientos para carreteras y caminos de acceso, desarrollar pozos para los cimientos de edificios y estructuras, cavar trincheras de manera abierta al tender comunicaciones urbanas y construir estructuras subterráneas, cavar hoyos y hoyos, limpiando el fondo y las pendientes de los movimientos de tierra, relleno  pozos y zanjas después de la construcción de cimientos y tendido de comunicaciones, compactación de suelos, etc.

Las máquinas llevan a cabo el desarrollo del suelo de tres formas principales:
  mecánico, en el que el suelo está separado de la matriz por cuerpos de corte pasivos y de accionamiento (activo): cuchillos, dientes, raspadores, cuñas, cortadores, fresas, etc.
  hidromecánico, en el que el suelo se destruye en la cara abierta por una corriente de agua dirigida con un monitor hidráulico a una presión de hasta 6 MPa o por succión del suelo previamente destruido (por un monitor hidráulico o una fresa) desde el fondo del río o depósito por una draga con bomba de tierra;
explosivo, en el cual la destrucción del suelo (roca) ocurre bajo la presión de productos de combustión en expansión (gases), explosivos.

A veces se utilizan métodos combinados de desarrollo del suelo, por ejemplo, explosivo (aflojamiento preliminar) en combinación con uno mecánico (desarrollo posterior por una máquina de movimiento de tierra con un cuchillo o un cuerpo de trabajo de cuchara).

Actualmente, alrededor del 95% de los movimientos de tierras en construcción se llevan a cabo mecánicamente.

Al realizar movimientos de tierra, utilizan una amplia gama de máquinas con diferentes propósitos, diseño y principios de operación, que se dividen en: - máquinas para trabajos preparatorios; - movimiento de tierras; - excavadoras; - perforación; - para la instalación de comunicaciones sin zanjas; - para excavación hidromecánica; - para compactación de suelos.

Hay máquinas de movimiento de tierras: palas y excavadoras de palas, vehículos de movimiento de tierras: excavadoras, raspadoras, niveladoras, elevadores de niveladoras; Máquinas para la compactación del suelo, que funcionan según el principio de rodadura, compactación y acción de vibración: rodillos, apisonadores, máquinas vibratorias.

Máquinas de movimiento de tierra

Palas excavando tierra y muévala con el movimiento de un cubo. La fuerza hacia el cucharón se transmite desde el motor a través de la transmisión. La excavadora permanece en su lugar (excavadora de un solo cucharón) o se mueve lentamente (excavadora-excavadora de varios cubos).

Las excavadoras mueven el suelo a distancias cortas (solo la longitud del cuerpo de trabajo). Se usan para cavar el suelo y enviarlo allí al vertedero, o para cavar y cargar el suelo en vehículos para el transporte a largas distancias.

Las excavadoras de rueda de cangilones (Fig. 10) se dividen en excavadoras de zanjas con una cadena y un cuerpo rotativo. También hay excavadoras de excavación cruzada con un cuerpo de trabajo de cadena y excavadoras rotativas diseñadas para operaciones de sobrecarga y minería en la minería a cielo abierto de minerales y para otros tipos de movimiento de tierras.

Una excavadora de cangilones es la máquina de movimiento de tierras más común y versátil. Se compone de equipos para correr, tocadiscos, equipos de trabajo. Uno o más motores están montados en una plataforma giratoria.

El equipo de funcionamiento de una excavadora de un solo cucharón está diseñado para mover la excavadora en la cara a medida que se desarrolla el suelo y para distancias cortas dentro del sitio de construcción. El equipo de marcha de las excavadoras odnokovshovy pasa oruga, rueda neumática, caminar. Para trabajos especiales, se utilizan excavadoras flotantes montadas en pontones.

El equipo de tren de rodaje Caterpillar de las excavadoras de cangilones individuales no está diseñado para el movimiento a larga distancia en largas distancias, ya que se desgasta rápidamente y queda inutilizable. Por lo tanto, para una distancia de más de 15 km, las excavadoras de cadenas se transportan mediante transporte especial en remolques, ferrocarriles o vías fluviales.

Fig. 10. Excavadora de cangilones de zanjadora: a - con un cuerpo de trabajo de cadena, b - con un cuerpo de trabajo giratorio

Las excavadoras neumáticas de un solo cucharón con un cucharón con una capacidad de 0.2-0.4 m3 pueden viajar con su propia velocidad a gran velocidad a distancias considerables y se utilizan ampliamente para realizar pequeños volúmenes de trabajo.

Las excavadoras andantes para movimiento tienen esquís retráctiles. La carrera de marcha se usa en excavadoras de gran capacidad diseñadas para trabajar en suelos blandos.

Se instala un dispositivo giratorio con un marco giratorio de la excavadora en el chasis del equipo en funcionamiento. El dispositivo giratorio consiste en rodillos o bolas ubicados entre dos pistas de anillo y actúa como una bola o rodamiento de rodillos. Una plataforma giratoria está montada en el anillo superior, que gira con dos engranajes. El engranaje pequeño gira en rodamientos montados en la plataforma. Una gran rueda dentada está montada en el bastidor del chasis.

La plataforma giratoria alberga el motor, la transmisión, la cabina del conductor y el equipo de trabajo.

Dependiendo del trabajo realizado, las palas están equipadas con varios equipos de trabajo, como se muestra en la Fig. 11)

Pala recta: el tipo principal de equipo de trabajo, que se usa con mayor frecuencia para excavar y cargarlo en camiones de volteo o camiones de tierra, en plataformas ferroviarias o en vertederos. La retroexcavadora se puede instalar en lugar de una pala recta, y la mayoría de las excavadoras universales usan un cucharón, una barra, una pluma, bloques de una pala recta para montar una retroexcavadora.

Se usa una retroexcavadora al excavar pozos y zanjas para colocar tuberías.

Dragline se usa para desarrollar tierra y cargarla en un basurero.

La carga de tierra con dragalina en los vehículos es rara, ya que el cucharón está suspendido en cuerdas que se balancean al descargar y descargar en un lugar designado con precisión (por ejemplo, la carrocería de un automóvil) es difícil. Con la ayuda de un dragaline, se arrancan pozos y canales, se vierten terraplenes ferroviarios de la reserva y se extraen minerales.

Una grúa excavadora con una flecha de dragalina se utiliza en la construcción para la instalación de estructuras.

Además de los tipos anteriores de equipos de trabajo intercambiables, las excavadoras se utilizan con los siguientes equipos:

agarre para carga y descarga y para el desarrollo de pozos; desarraigador para quitar tocones; arado para la planificación; raspador y excavador para pozos.

Además, una placa de manipulación para la compactación del suelo, una bola de metal o una cuña de martillo para destruir suelos congelados, superficies de carreteras viejas y edificios para ser demolidos pueden suspenderse del brazo de una excavadora.

Fig. 11. Equipo de trabajo reemplazable para una excavadora de cangilones universal

Las excavadoras de construcción universal se fabrican en varios tamaños con cucharones con capacidades de 0,15 a 2,5 m3 y se utilizan según el volumen de trabajo realizado.

La minería y la sobrecarga de las excavadoras odnokovshovye en la oruga ampliada y el movimiento de marcha sueltan con cucharones con una capacidad de 2 a 25 my más. Por ejemplo, la excavadora ESh 25/100 tiene un cucharón con una capacidad de 25 m3 con una longitud de pluma de 100 m. La planta Novokramatorsky desarrolla una excavadora de potencia y productividad significativamente mayores.

Estas máquinas están destinadas principalmente a la minería a cielo abierto y no están cubiertas en este tutorial.

La gran maniobrabilidad del cucharón de una excavadora de un solo cucharón y los esfuerzos considerables ejercidos sobre los dientes permiten el uso de excavadoras de un cucharón para desarrollar suelos heterogéneos con inclusiones sólidas. Las excavadoras de rueda de cangilones se utilizan con gran éxito para el desarrollo de suelos homogéneos.

Para el buen funcionamiento de las excavadoras de ambos tipos, el tamaño de las inclusiones sólidas en los suelos no debe exceder de 0.20-0.25 del ancho del cucharón. Con grandes tamaños de inclusiones, las excavadoras de cangilones no pueden funcionar, y las excavadoras de cangilones individuales han reducido la productividad.

En condiciones favorables (suelo homogéneo, trabajo del mismo tipo, etc.), es aconsejable utilizar excavadoras de cangilones. Además, la operación de una excavadora de un solo cucharón requiere la participación constante del conductor, el control de una excavadora de cucharón múltiple está casi automatizado, ya que solo requiere una intervención periódica para regular, dirigir, arrancar, detener y monitorear constantemente el funcionamiento de la máquina.

Maquinaria para movimiento de tierra

Las máquinas de movimiento de tierra incluyen excavadoras, raspadores, niveladoras, zanjas de arado y algunas otras máquinas.

La maquinaria para movimiento de tierra consiste en un tractor con ruedas o orugas y equipos de trabajo remolcados o montados. Estas máquinas cortan el suelo, lo mueven y lo apilan, y también realizan trabajos de planificación.

Los vehículos de movimiento de tierra difieren de las máquinas de movimiento de tierra en que el corte y movimiento del suelo se lleva a cabo solo cuando las máquinas se mueven y la posición del cuerpo de trabajo es constante o casi sin cambios con respecto al tractor, así como la fuerza de tracción del tractor se utiliza para cortar y mover el suelo.

Estas máquinas se caracterizan por un diseño simple, alta productividad, por lo que el costo de la excavación es bajo. Por lo tanto, tales máquinas reciben cada vez más aplicaciones cada año en la economía nacional.

Las máquinas de movimiento de tierra son máquinas universales, ya que pueden llevar a cabo diferentes movimiento de tierras  y mover el suelo a diferentes distancias. Sin embargo, en condiciones de descongelación, lluvias y arenas sueltas, no se pueden usar.

Máquinas de compactación de suelos

La compactación del suelo se realiza de la siguiente manera: - por presión estática - por rodillos de rodillos lisos, acanalados, de leva o rodillos con neumáticos; - golpes de manipulación de cuerpos de trabajo - manipulaciones; - por vibración - por máquinas vibratorias.

Los rodillos arrastrados consisten en un marco, un tambor hueco soldado o fundido y dispositivos de acoplamiento. El tambor está equipado con escotillas para cargar lastre en él, lo que aumenta el peso del rodillo y permite compactar el suelo a una mayor profundidad (Fig. 12).

El tambor gira en cojinetes lisos montados en el marco. El tambor liso del rodillo del remolque puede equiparse con levas unidas a llantas de acero desgastadas en el tambor.

Un rascador para limpiar el tambor está montado en el marco del rodillo, dos dispositivos de acoplamiento, delantero y trasero, y bufandas extraíbles en las esquinas para enganchar rodillos adicionales. A menudo trabajan con dos rodillos conectados entre sí, a veces tres y con menos frecuencia funcionan como un enganche de cinco rodillos. Los rodillos de leva compactan el suelo a una profundidad de 0.25-0.3 m, sin embargo, una pequeña capa superior de suelo de 4-6 cm permanece sin consolidar.

El suelo recién rociado está bastante bien compactado con neumáticos de raspadores y camiones volquete. En este caso, el suelo debe cubrirse con pequeñas capas.

Para una compactación uniforme del suelo, algunos rodillos se fabrican con una suspensión separada de ruedas neumáticas, es decir, cada rueda con su propia carga es como un remolque independiente.

Fig. 12. Rodillo de levas arrastrado:
  1 - tractor. 2 - marco. 3 - tambor, 4 - levas, 5 - raspadores, 6 - escotilla

Las máquinas apisonadoras compactan el suelo a una profundidad de 0.6-2.5 my se usan en casos donde el método de laminación no se puede usar, por ejemplo, en condiciones de hacinamiento. La desventaja de este método de compactación es la posibilidad de daños por conmoción cerebral. Suelos ubicados cerca de estructuras, edificios, alcantarillas y otras tuberías tendidas en el suelo, etc. La ventaja es la capacidad de compactar el suelo a una mayor profundidad.

Fig. 13. Máquina de compactación vibratoria del suelo:
  a - visión general; b - esquema de trabajo; 1 - placa, 2 - motor, 3 - eje, 4 - desequilibrios

El suelo se puede compactar apisonándolo con una grúa excavadora, en la que en lugar de la carga se suspende una placa especial que pesa 1.5-4 toneladas, que se eleva y arroja alternativamente, haciendo 10-20 latidos por minuto en el suelo.

Los accesorios también se utilizan en el tractor T-100. El cuerpo de trabajo de esta máquina son dos placas cuadradas suspendidas en cuerdas detrás del tractor. La elevación y el vaciado alternativos de las placas se realizan mediante mecanismos de manivela-polispast montados frente al radiador del tractor. Estos mecanismos son impulsados \u200b\u200bpor el cigüeñal del motor a través de la caja de cambios.

Las máquinas de vibración se utilizan para la compactación de suelos sueltos incoherentes recién asperjados, así como para la compactación de franco arenoso y franco.

La vibración se refiere a las vibraciones con una pequeña amplitud producida por un vibrador, que consiste en varias partes rotativas desequilibradas desequilibradas. Cuando los desequilibrios rotan, el cuerpo oscila en el que rotan. Las oscilaciones del cuerpo se transmiten al suelo y provocan el movimiento de las partículas del suelo, como resultado de lo cual el suelo se compacta.

Las máquinas vibratorias son arrastradas y autopropulsadas. Una máquina vibradora de movimiento automático consta de una placa vibratoria, un vibrador de cuatro ejes con un solo eje, cuyos desequilibrios promedio rotan en la dirección opuesta a la rotación de los dos desequilibrios extremos (Fig.13).

Al cambiar manualmente la posición de algunos desequilibrios en relación con otros manualmente mediante una transmisión especial, el conductor puede ajustar la magnitud y la dirección de las vibraciones de la placa y, por lo tanto, cambiar la dirección del movimiento de la máquina.

El rodillo vibratorio arrastrado consiste en un marco con una barra de tiro, un motor montado en el marco y un tambor dentro del cual está montado un vibrador. El motor está conectado a un vibrador mediante una transmisión por correa trapezoidal.

Los principales movimientos de tierra en la construcción de carreteras son: la construcción de terraplenes, el desarrollo del suelo en zanjas, reservas y zanjas, terminando el trabajo, preparación de pozos para soportes de puentes, así como planificación del trabajo. Los movimientos de tierra se dividen en concentrados y lineales.

Los trabajos concentrados incluyen el trabajo en la construcción de grandes excavaciones y terraplenes con un volumen de más de 15,000 m3 por objeto, incluida la construcción de aproximaciones a estructuras artificiales, cruces a través de pantanos, etc.

El trabajo lineal incluye la construcción de pequeñas excavaciones y terraplenes, el perfilado del subsuelo, la decoración de bordillos y pendientes. Los terraplenes generalmente se construyen a partir de suelo de reservas laterales. El trabajo concentrado y lineal es realizado por varias unidades especializadas equipadas con máquinas diseñadas para este propósito.

Tres métodos principales de excavación son ampliamente utilizados: mecánico, hidráulico y explosivo.

El método mecánico consiste en separar parte del suelo con un cuerpo de trabajo: un balde, un cuchillo o un cortador; cuando se usa el método hidráulico, el suelo se lava con un chorro de agua suministrado a presión por un monitor hidráulico, o se aspira con una tubería de succión de una draga de succión debajo del agua, a veces con un aflojamiento mecánico preliminar del suelo con una punta especial en forma de molino; El método explosivo se basa en aflojar el suelo o, si es necesario, mover masas de tierra  en la dirección correcta (explosión para liberar) al explotar cargas explosivas.

Cada uno de estos métodos tiene sus propios campos de aplicación. Por lo tanto, ninguno de estos métodos puede considerarse el mejor en todos los casos. Todos ellos son mutuamente complementarios y, en cada caso individual, es necesario combinarlos correctamente de acuerdo con las condiciones de trabajo específicas.

Dependiendo de la dificultad del desarrollo del suelo, lo que implica principalmente su resistencia a la excavación, elija el método de desarrollo y las máquinas necesarias.

A  Categoría: - Maquinaria para movimiento de tierras

Ministerio de Educación de la Federación Rusa

Universidad Estatal de los Urales del Sur

Departamento "Tecnología de producción de edificios"

S.B. Koval, M.V. Molodtsov

Tecnología de construcción y construcción

Curso de conferencias para estudiantes por correspondencia.

Tecnología de movimiento de tierras

Cheliábinsk

Editorial SUSU

UDC 69.05 (075.8) + 69.003.1 (075.8)

Koval S.B., Molodtsov M.V. Tecnología de construcción de edificios y estructuras: un curso de conferencias para estudiantes externos. Tecnología para la construcción de movimiento de tierras - Chelyabinsk: Editorial. SUSU, 2003 .-- 25 p.

Se dan clasificaciones de movimiento de tierras y los requisitos para ellas. Se consideran los principales métodos de desarrollo del suelo. Se describen la secuencia y las características del trabajo realizado de manera cerrada por el método de voladura. Se consideran los temas de interconexión de obras.

El curso de conferencias está dirigido a estudiantes de la Facultad de Arquitectura e Ingeniería Civil de cursos nocturnos y por correspondencia.

Fig. 24, tab. 3)

Está aprobado por la comisión educativa-metódica de la Facultad de Arquitectura e Ingeniería Civil.

Revisores: Kromsky E.I.

© Editorial de SUSU, 2003.

Chelyabinsk 1

Clasificación de movimientos de tierras. 4 4

Métodos de desarrollo del terreno. 5 5

Fig. 3 Disposiciones de cargas concentradas 10

Interconexión de movimientos de tierras. 27

Clasificación de movimientos de tierras.

Edificio de tierra - Una estructura de ingeniería construida a partir del suelo en una masa de suelo o erigida a partir del suelo tendido sobre la superficie de la tierra.

La clasificación de los movimientos de tierra se realiza en función de diversas características:

en relación con la superficie de la tierra se dividen

muescas- movimientos de tierra creados en una masa de suelo debajo de la superficie de la tierra;

terraplenes- estructuras erigidas del suelo sobre la superficie de la tierra;

trabajos subterráneos- erigido a cierta profundidad y cerrado desde la superficie de la tierra;

para fines funcionales:

ingenieria hidraulica- presa, presa, canal ...;

reclamo- estanques artificiales, suministro de agua y canales de drenaje ...;

camino- la estructura inferior de carreteras y ferrocarriles;

industrial y civilcitas: sitios planificados, cimientos, zanjas, túneles, vertederos ...;

por vida útil:

permanente- operación durante mucho tiempo;

temporal- están dispuestos a realizar trabajos posteriores de construcción e instalación.

Métodos de desarrollo del terreno.

1) Forma mecánicaconsiste en la separación del suelo de la masa de tierra mediante el corte utilizando máquinas de movimiento de tierras y movimiento de tierras sin procesamiento y aflojamiento preliminares.

2) Método hidromecánicoconsiste en el desarrollo del suelo utilizando un chorro de agua a presión de instalaciones de chorro de agua y / o en el suelo con un dispositivo de disposición vertical, etc.

3) Manera explosivaconsiste en el desarrollo del suelo utilizando explosiones diseñadas para la construcción de diversos movimientos de tierra de ingeniería.

4) Método combinadoes realizar varios actividades preparatoriaspara mejorar las propiedades del suelo antes de su desarrollo posterior: aflojamiento, descongelación, regulación de la humedad, etc.

5)Camino cerradorealizado durante el desarrollo de trabajos subterráneos, así como la colocación de estructuras de ingeniería sin minería. Se distinguen los siguientes métodos principales de penetración cerrada: perforación, punzonado, perforación horizontal, vibroperforación, penetración de blindaje, perforación por adición y voladura.

Forma mecánica

El método mecánico de excavación puede reducir significativamente la complejidad del trabajo, mejorar la calidad de la construcción del suelo y reducir el volumen de movimiento de tierras. Estas tareas se resuelven mediante una flota completa de máquinas y mecanismos utilizados en la construcción (Fig. 1).

Realice mecánicamente el diseño vertical, el dispositivo de las excavaciones y terraplenes (tabla. 1).

Tabla 1

	Tipo de trabajo	Los mecanismos	Características tecnológicas trabajo de producción
	Diseño vertical	Excavadora	Se está desarrollando el suelo de los grupos I y II, y el grupo III con aflojamiento preliminar. Aplicar de manera efectiva al mover el suelo hasta 100 metros.
			Se está desarrollando suelo de los grupos I y II. Uso efectivo: arrastrado -1000 m, autopropulsado -5000 m.
		Pala retroexcavadora	Desarrollado I, II, III gr. y IV, V, VI con aflojamiento preliminar. Se utiliza efectivamente con camiones volquete con un rango de manejo de más de 1000 m. La altura de la capa de tierra cortada debe garantizar el llenado completo del cucharón a la vez.
	Dispositivo de excavación	Pala retroexcavadora	El dispositivo de pozos de hasta 4 m de profundidad, más de 4 m trabaja con repisas. El volumen del cubo es de 0,15 ... 0,65 m 3 cortando la capa protectora.
		Retroexcavadora	El dispositivo de zanjas y pequeñas zanjas de hasta 4 m de profundidad. El volumen del cucharón es de aproximadamente 0,5 m 3
		Dragline	Pozos profundos de hasta 20 m.
			El dispositivo de pozos estrechos y profundos, pozos.
		Retroexcavadora, dragalina.	Pequeños pozos con el movimiento del suelo de hasta 100 m, cortados en capas de 0.6 ... 0.8 m, seguidos de la carga en camiones volquete.
		Excavadoras de cangilones.	La disposición de zanjas de hasta 3,5 m de profundidad y 0,85 m de ancho Las zanjas están dispuestas solo con paredes verticales.
	El dispositivo de terraplenes, subrasante	Excavadora	La altura del terraplén está dentro de 1,5 m. El suelo se toma de la reserva lateral dentro de los 100 m del terraplén.
			Cuando se trabaja en una "elipse", la altura del terraplén es de aproximadamente 1,5 m con un rango de transporte de 1000 m. Según los "ocho", 6 my 2000 m, respectivamente, y según el patrón de zigzag, 6 m. Y la duración es ilimitada.
			La altura del terraplén es de aproximadamente 1 m, con una longitud de hasta 3000 m. El tamaño de la garra es de 300 m.
		Excavadora dragalina	Las dimensiones del terraplén no están limitadas. Compactación obligatoria del suelo.

MAQUINAS PARA TRABAJOS TERRESTRES

Tipos de movimientos de tierra

Los movimientos de tierra son dispositivos en el suelo, obtenidos como resultado de su eliminación fuera de la estructura, o del suelo introducido en la estructura desde el exterior. Los primeros se llaman muescas, y los segundos se llaman terraplenes. Los hoyos, zanjas, zanjas, zanjas, canales, agujeros, agujeros y agujeros se distinguen según la forma y el tamaño de las excavaciones. Los hoyos y hoyos son de un tamaño comparable en las tres direcciones, mientras que la profundidad del pozo generalmente es menor, y los hoyos son más grandes que otros dos tamaños. Además, los hoyos tienen un volumen pequeño. Las longitudes de zanjas, zanjas, zanjas y canales superan significativamente las dimensiones de sus secciones transversales. Los pozos son recintos cerrados, un tamaño de los cuales (la profundidad o la longitud, dependiendo de la orientación del recreo en relación con la superficie abierta del suelo) excede significativamente las dimensiones de sus secciones transversales. Los pozos de hasta 75 mm de diámetro inclusive se llaman agujeros. Los pozos pueden ser verticales, horizontales e inclinados.

Cuando se draga el dispositivo, la tierra que se retira de ellos se elimina fuera de la plataforma de trabajo o se coloca uno al lado del otro en los caballeros para su posterior uso en el relleno. Durante la construcción de terraplenes, el suelo se entrega desde el exterior o desde reservas laterales.

Hay movimientos de tierras temporales (zanjas para colocar servicios subterráneos en ellos, etc.) y movimientos de tierra a largo plazo (zanjas de carretera, terraplenes, presas, presas, etc.). Las estructuras de tierra temporales se arrancan durante la construcción, por ejemplo, durante el tendido de la tubería y la instalación de accesorios de tubería, después de lo cual se restaura la superficie de tierra original. Dependiendo del tipo y la condición del suelo, las condiciones climáticas, así como la duración de la existencia de estructuras temporales de tierra, para evitar el colapso, sus paredes se fortalecen o se dejan sin sujeción. Las pendientes laterales de las estructuras de tierra a largo plazo generalmente se fortalecen con césped, listones de madera, etc. Con mayor frecuencia, los terraplenes se rocían con la compactación capa por capa del suelo.

Las estructuras excavadas también incluyen franjas y sitios planificados, que pueden ser tanto construcciones temporales como duraderas. Dependiendo del nivel de diseño con respecto al relieve inicial, la necesidad de reemplazar el suelo natural con suelo entregado externamente, estos movimientos de tierra se pueden llevar a cabo de acuerdo con el patrón de excavación o terraplén, así como de manera combinada: eliminar el suelo de las colinas y llenarlo de cavidades.

Si, durante la formación de las excavaciones, solo se realiza la separación de una parte del suelo del macizo asociada con la destrucción de su conectividad y su movimiento, entonces, al construir terraplenes, además de mover el suelo, el problema inverso generalmente se resuelve, restaurando el estado denso anterior del suelo.

Métodos de desarrollo del suelo.

La más intensiva en energía de todas las operaciones de excavación es la separación del suelo del macizo (destrucción del suelo) y, por lo tanto, los métodos de desarrollo del suelo están determinados por los métodos de su destrucción, caracterizados por el tipo de impacto energético. La mayor aplicación en la construcción se encontró en la destrucción mecánica de suelos por la fuerza de contacto concentrada que actúa sobre el suelo de un cuerpo de trabajo de una máquina, también llamada corte. Para implementar este método, los cuerpos de trabajo de las máquinas de extracción de suelo están equipados con herramientas de corte en forma de cuña que se mueven en relación con la masa del suelo. Dependiendo de la velocidad y la naturaleza del impacto de la herramienta de corte, se distingue la destrucción estática y dinámica del suelo. Con fractura estática, la herramienta de corte se mueve uniformemente o con ligeras aceleraciones a velocidades de hasta 2 ... 2.5 m / s. Este método se utiliza como el principal al excavar el suelo con excavadoras, máquinas de movimiento de tierras, cultivadores y máquinas de perforación rotativas. En las máquinas que desarrollan formaciones rocosas fuertes, se implementan métodos estáticos y dinámicos de su destrucción, en particular, el choque. También se conocen métodos vibratorios y de choque vibratorio que aún no han recibido una amplia aplicación industrial. La intensidad energética de la destrucción mecánica de suelos arenosos y arcillosos, dependiendo de su resistencia y diseño de herramientas de corte, es de 0.05 a 0.5 kWh / m 3. De esta forma, se realiza hasta el 85% del volumen total de movimiento de tierras en construcción.

El proceso de trabajo de una máquina para la excavación mecánica del suelo puede consistir solo en la operación de destrucción del suelo, como, por ejemplo, con un cultivador para la destrucción de suelos fuertes, o incluir esta operación como parte integral del proceso de trabajo. En el último caso, simultáneamente con la separación del macizo, el suelo es capturado por un cuerpo de trabajo de la cuchara o acumulado frente a él, con un cuerpo de trabajo de descarga, por ejemplo, cuando lo desarrolla una excavadora, motoniveladora. Mover la tierra con un balde o descargar el cuerpo de trabajo también es una parte integral del ciclo de trabajo de la máquina, y el llenado de tierra, realizado al final de esta operación, consiste en su descarga selectiva del cuerpo de trabajo. Para aumentar el rango de movimiento del suelo, algunas máquinas están equipadas con dispositivos de transporte especiales, por ejemplo, excavadoras continuas. Con el mismo propósito, máquinas como los raspadores, después de separar el suelo de la matriz y llenar el cubo con él, transportan el suelo al sitio de vertido a distancias considerables por su propia potencia. Al excavar, se utilizan vehículos de transporte especiales para el transporte por tierra: camiones de tierra, así como camiones de volteo, plataformas ferroviarias o barcazas.

Para intensificar el proceso de destrucción del suelo, se utilizan métodos combinados, por ejemplo, mecánico de gases, proporcionados por un suministro pulsado de gas a presión en los agujeros en la herramienta de movimiento de tierra. Los gases que salen de los agujeros aflojan el suelo, reduciendo así la resistencia al movimiento del cuerpo de trabajo.

La resistencia a la destrucción de suelos congelados saturados de agua se puede reducir mediante la introducción de productos químicos con una temperatura de congelación baja (cloruro de sodio, cloruro de potasio, etc.) en ellos.

Al construir movimientos de tierra de ingeniería hidráulica (presas, presas), así como en algunos otros casos en cuerpos de agua o cerca de ellos, la destrucción hidráulica de suelos por un chorro de agua se usa ampliamente usando monitores hidráulicos y proyectiles de dragado. Del mismo modo, se extrae arena, grava o grava de arena para su uso posterior como material de construcción. La intensidad energética del proceso alcanza los 4 kW h / m 3, y el caudal de agua es de hasta 50 ... 60 m 3 por 1 m 3 de suelo desarrollado. Del mismo modo, el suelo se desarrolla en el fondo de los estanques. En este caso, los suelos sueltos se desarrollan por succión sin aflojamiento preliminar, y los suelos fuertes se aflojan primero con fresas. Un método para desarrollar suelos usando la presión de un chorro de agua y proyectiles de dragado, que desarrollan alrededor del 12% del suelo total en la construcción, se llama hidromecánico.

Las rocas fuertes y los suelos congelados generalmente se destruyen por la explosión bajo la presión de los gases generados durante la ignición de los explosivos, que se colocan en pozos especialmente perforados (agujeros), en huecos estrechos o en zanjas. Para perforar agujeros, se utilizan máquinas de perforación mecánica, así como taladros térmicos y neumáticos neumáticos. Las ranuras y zanjas generalmente están diseñadas mecánicamente. En la perforación térmica, se implementa un método termomecánico de destrucción del suelo: su calentamiento mediante un chorro de gas a alta temperatura (hasta 1800 ... 2000 ° C) con la posterior destrucción de la capa de suelo debilitada térmicamente por una herramienta de corte. Durante la perforación termoneumática, el suelo es destruido y extraído del pozo por un chorro de gas a alta temperatura a una velocidad de hasta 1400 m / s. La explosión de los suelos es la más intensiva en energía y, por lo tanto, el más costoso de todos los métodos discutidos anteriormente.

Para aplastar rocas y piedras de gran tamaño como resultado de la destrucción de suelos por explosiones, se utilizan plantas que implementan el método electrohidráulico de destrucción de suelos utilizando una onda de choque que se forma en una descarga de chispa en un líquido. En este caso, el calor obtenido en el canal de descarga calienta y evapora las capas cercanas de líquido, formando una cavidad de vapor-gas con alta presión que actúa sobre el suelo.

Los métodos físicos de destrucción del suelo se usan con menos frecuencia sin combinarse con otros métodos. Se basan en el efecto de los cambios de temperatura en el suelo (quemar suelos sólidos, descongelar suelos congelados), corrientes de ultrasonidos de alta frecuencia, energía electromagnética e infrarroja, etc.

La elección del método de desarrollo depende, en primer lugar, de la resistencia del suelo, incluida la estacional, relacionada con su congelación. Con la organización correcta de las operaciones planificadas (que no son de emergencia), es posible evitar o minimizar la energía y otros costos asociados con el desarrollo de suelos congelados, realizando movimientos de tierra principalmente antes del inicio del invierno. En la práctica de la construcción, los métodos también se utilizan para proteger los suelos que se desarrollarán en invierno de la congelación cubriéndolos con esteras especiales o materiales auxiliares (aserrín que cayó antes de la congelación del suelo con nieve, una capa de tierra suelta, etc.). Entonces, en la construcción de tuberías, donde, para evitar el colapso, las zanjas se rompen con anticipación con un pequeño margen de tiempo antes de colocar las tuberías en ellas, las secciones que se desarrollarán en el invierno se arrancan antes de que comience la escarcha a una profundidad incompleta y luego se llenan. El suelo aflojado protege las capas subyacentes de la congelación y le permite volver a desarrollar trincheras de la profundidad requerida también a bajas temperaturas ambientales.

Propiedades del suelo

Los suelos son las rocas erosionadas que forman la corteza terrestre. Por origen, condición y resistencia mecánica, se distinguen los suelos rocosos: rocas impermeabilizadas cementadas con una resistencia a la tracción en un estado saturado de agua de al menos 5 MPa (granitos, areniscas, calizas, etc.), rocas cementadas semi-rocas con una resistencia a la tracción de hasta 5 MPa (margas petrificadas arcillas, conglomerados que contienen yeso, etc.), grandes clásticos - pedazos de roca y semi-roca, arena - que consiste en pequeñas partículas no cementadas, rocas destruidas de 0.05 ... 2 mm de tamaño, arcilla - con un tamaño parcial menos de 0.005 mm.

De acuerdo con la composición granulométrica, estimada por la fracción fraccional de la masa, los suelos se distinguen: arcilla (con tamaños de partícula inferiores a 0.005 mm), polvorienta (0.005 ... 0.05 mm), arenosa (0.05 ... 2 mm), grava (2. ..20 mm), guijarros y grava (20 ... 200 mm), cantos rodados y piedras (más de 200 mm). Los suelos que se encuentran con mayor frecuencia en la práctica de la construcción se distinguen por el porcentaje de partículas de arcilla en ellos: arcilla - al menos 30%; francos - del 10 al 30%; franco arenoso: del 3 al 10% con predominio de partículas de arena sobre arena pulverizada, menos del 3%.

A continuación se presentan algunas características de los suelos que afectan el proceso de su interacción con los cuerpos de trabajo de movimiento de tierras y compactación de suelos. El suelo consiste en partículas sólidas, agua y gases (generalmente aire) ubicados en sus poros. La humedad del suelo, estimada por la relación entre la masa de agua y la masa de partículas sólidas, varía de 1 ... 2% - para arena seca a 200% o más - para arcillas y limos que fluyen. En algunos casos, por ejemplo, al evaluar el grado de compactación de los suelos, utilizan la denominada humedad óptima, que varía de 8 ... 14% para arenas finas y polvorientas a 20 ... 30% para arcillas grasas.

Durante el desarrollo, los suelos aumentan de volumen debido a la formación de huecos entre las piezas. El grado de tal aumento en el volumen se estima mediante el coeficiente de aflojamiento igual a la proporción del volumen de una determinada masa de suelo después del desarrollo a su volumen antes del desarrollo (tabla 1). Los valores del coeficiente de aflojamiento varían de 1.08 ... 1.15 para arena a 1.45 ... 1.6 para suelos y rocas congeladas. Después de colocar el suelo en vertederos y compactación natural o forzada, el grado de aflojamiento disminuye. Se estima por el coeficiente de aflojamiento residual (de 1.02 ... 1.05 para arena y marga a 1.2 ... 1.3 para roca).

La compactación de los suelos se caracteriza por un aumento en su densidad debido al desplazamiento de los poros del agua y el aire y la colocación compacta de partículas sólidas. Después de eliminar la carga externa, el aire comprimido en los poros se expande, causando una deformación reversible del suelo. Con la carga repetida, se elimina más y más aire de los poros, como resultado de lo cual se reducen las deformaciones reversibles.

Tabla 1
Características del suelo
Categoría de suelo	Densidad kg / m 3	El número de golpes DORNII de medida densa	Coeficiente de aflojamiento	Resistividad, kPa
corte	cavando en el trabajo:
Palas delanteras y traseras	Draglay Nami	excavadoras continuas
excavación cruzada	Trinchera
rotativo	encadenado
Yo	1200-1500	1-4	1,08-1,17	12-65	18-80	30-120	40-130	50-180	70-230
II	1400-1900	5-8	1,14-1,28	58-130	70-180	120-250	120-250	150-300	210-400
III	1600-2000	9-16	1,24-1,3	120-200	160-280	220-400	200-380	240-450	380-660
IV	1900-2200	17-35	1,26-1,37	180-300	220-400	280-490	300-550	370-650	650-800
V	2200-2500	36-70	1,3-1,42	280-500	330-650	400-750	520-760	580-850	700-1200
VI	2200-2600	71-140	1,4-1,45	400-800	450-950	550-1000	700-1200	750-1500	1000-2200
VII	2300-2600	141-280	1,4-1,45	1000-3500	1200-4000	1400-4500	1800-5000	2200-5500	2000-6000
VIII	2500-2800	281-560	1,4-1,6	-	220-250	230-310	-	-

El grado de compactación del suelo se caracteriza por la deformación residual, cuya parte principal recae en los primeros ciclos de carga. Se evalúa mediante coeficientes de compactación iguales a la relación entre la densidad real y su valor estándar máximo correspondiente a la humedad óptima. Cuando la compactación de suelos, el coeficiente de compactación requerido se asigna dependiendo de la responsabilidad de los movimientos de tierra desde los límites de 0.9 a 1.

La resistencia y la deformabilidad de los suelos está determinada principalmente por las propiedades de las partículas que las componen y los enlaces entre ellas. La fuerza de las partículas se debe a las fuerzas intramoleculares, y la fuerza de los enlaces se debe a su adhesión. Durante el desarrollo de los suelos, estos enlaces se destruyen y cuando se restablece la compactación.

Con el movimiento mutuo de las partículas del suelo entre sí, surgen fuerzas de fricción internas, y cuando el suelo se mueve en relación con los cuerpos de trabajo, surgen fuerzas de fricción externas. Según la ley de Coulomb, estas fuerzas son proporcionales a la carga normal con coeficientes de proporcionalidad llamados coeficientes de fricción internos y externos, respectivamente. Para la mayoría de los suelos arcillosos y arenosos, el primero es de 0.18 a 0.7, y el segundo es de 0.15 a 0.55.

Con el movimiento mutuo del suelo y la herramienta de movimiento de tierra, se produce un arañazo por las partículas de suelo duro de las superficies de trabajo de la herramienta de corte y otros elementos de la herramienta de trabajo y, como resultado, se produce un cambio en su forma y tamaño, llamado desgaste. La minería del suelo con una herramienta de corte desgastada requiere más energía. La capacidad de los suelos para usar los cuerpos de trabajo de las máquinas de movimiento de tierras se llama abrasividad. Los suelos más duros (arenosos y limosos arenosos) con partículas fijas (cementadas) en un suelo, por ejemplo, un macizo congelado, tienen mayor abrasividad. La capacidad de desgaste abrasivo de los suelos congelados, dependiendo de su temperatura, humedad y distribución del tamaño de partícula, puede ser decenas de veces mayor que la de los mismos suelos no congelados.

Los suelos que contienen partículas de arcilla pueden adherirse a las superficies de trabajo de los cuerpos de trabajo, por ejemplo, la cubeta, reduciendo así su volumen de trabajo y creando una mayor resistencia al movimiento del suelo separado del macizo hacia la cubeta, como resultado de lo cual el consumo de energía para el desarrollo del suelo aumenta y el rendimiento de la máquina de movimiento de tierra disminuye. Esta propiedad de los suelos, llamada adherencia, se mejora a bajas temperaturas. Las fuerzas de adhesión del suelo congelado a los cuerpos de trabajo son decenas y cientos de veces mayores que el suelo no congelado. Para eliminar la tierra adherida a los cuerpos de trabajo, es necesario hacer paradas forzadas de la máquina y, en algunos casos, por ejemplo, limpiar del suelo congelado, tomar medidas especiales, principalmente el impacto mecánico.

Los suelos desarrollados por máquinas se clasifican de acuerdo con la dificultad de desarrollo en 8 categorías (Tabla 1). La base de esta clasificación propuesta por el prof. A.N. Zelenin, se establece la densidad en la medición física [kg / m 3] y de acuerdo con las lecturas del densitómetro del diseño DorNII (Fig. 103). Medidor de densidad

representa una varilla metálica de sección transversal circular con un área de 1 cm 2 con dos topes de arandela entre los cuales se mueve libremente un peso de 2.5 kg. El recorrido a plena carga es de 0.4 m. La longitud del extremo libre inferior de la barra es de 0.1 m. Para medir la densidad, el extremo inferior del dispositivo está instalado en el suelo, levante la carga hasta el tope en la lavadora superior y suéltela. Al caer, la carga golpea la arandela inferior, realiza un trabajo en 1J y obliga al extremo inferior de la barra a penetrar en el suelo. La densidad del suelo se estima por el número de golpes que corresponden a la penetración de la varilla en el suelo hasta que se detiene en la arandela inferior.

De acuerdo con la clasificación del prof. Los suelos de A.N. Zelenin se dividen en las siguientes categorías: categoría I: arena, marga arenosa, marga blanda de resistencia media, húmeda y suelta sin inclusiones; Categoría II - franco sin inclusiones, grava pequeña y mediana, arcilla suave húmeda o suelta; Categoría III - franco fuerte, arcilla de resistencia media húmeda o suelta, lutitas y limolitas; Categoría IV: franco fuerte, arcilla húmeda fuerte y muy fuerte, lutitas, conglomerados; Categoría V: lutitas, conglomerados, arcilla endurecida y loess, tiza muy fuerte, yeso, areniscas, calizas suaves, rocas rocosas y congeladas; Categoría VI: conchas y conglomerados, lutitas fuertes, calizas, areniscas de resistencia media, tiza, yeso, frascos y margas muy fuertes; Categoría VII - calizas, suelo congelado de resistencia media; Categoría VIII - rocas rocosas y congeladas, muy bien explotadas (piezas de no más de 1/3 del ancho del cubo).

Cuerpos de trabajo de maquinaria de movimiento de tierras y su interacción con el suelo.

Los cuerpos de trabajo con los que se separa el suelo de la matriz (cubos de excavadora, basureros, dientes de desgarrador) (Fig. 104) se denominan movimiento de tierra. En la construcción de vehículos de movimiento de tierra y movimiento de tierra, cuyo proceso de trabajo consiste en realizar secuencialmente

las operaciones de separación del suelo del macizo, su movimiento y descarga, la excavación de los cuerpos de trabajo se combinan con el transporte: cubos (excavadoras, raspadores) o vertederos (excavadoras, niveladoras). Los primeros se llaman cubo, mientras que los segundos se llaman volcado. Los dientes de los cultivadores (Fig. 104, a) separan el suelo del macizo sin combinarlo con otras operaciones.

El cuerpo de trabajo del cucharón es un contenedor con un filo equipado con dientes (Fig. 104, b - d, e) o sin ellos (Fig. 104, d, g, h). Los cubos con bordes cortantes sin dientes se usan con mayor frecuencia para el desarrollo de margas arenosas y arenosas sueltas, y los cubos con dientes se usan principalmente para el desarrollo de margas, arcillas y suelos fuertes. Al desarrollar el suelo, el balde se mueve con relación al macizo del suelo, de modo que su filo o dientes están incrustados en el suelo, separándolo del macizo. Aflojado como resultado de esta operación, el suelo ingresa al balde para su posterior movimiento al lugar de descarga.

Los cuerpos de trabajo de descarga (Fig. 104, y) están equipados con cuchillos en la parte inferior, en cuyo caso también se les llama cuchillo. Para destruir suelos más duraderos, se instalan dientes adicionales en los cuchillos. El proceso de trabajo de la herramienta de descarga difiere del método descrito anteriormente para mover el suelo al lugar de colocación, arrastrando el suelo sin perturbar antes del vertedero.

La parte de corte de la herramienta de excavación tiene la forma de una cuña puntiaguda (Fig. 105), delimitada por las caras frontal 1 y posterior 2, cuya línea de intersección se llama borde de corte. Ángulo δ formado con dirección

el movimiento de la cuña de corte por su cara frontal se llama ángulo de corte, y el ángulo Θ formado en la misma dirección por la cara posterior: la esquina posterior. La capacidad destructiva de una cuña de corte es mayor, mayor es la fuerza activa realizada por el cuerpo de trabajo por unidad de longitud del filo de corte. Con la misma fuerza, una cuña de corte estrecha es más efectiva que una ancha. Dado que la longitud total de los bordes cortantes de todos los dientes montados en el cucharón o la cuchilla siempre es menor que la longitud del borde del mismo cuerpo de trabajo sin dientes, el cuerpo de trabajo con dientes tiene una mayor capacidad destructiva en comparación con un cuerpo de trabajo sin dientes. Cuantos menos dientes haya en el cuerpo de trabajo, mayor será su capacidad destructiva.

Al interactuar con el suelo con propiedades abrasivas, la cuña de corte se vuelve opaca, su filo se vuelve cada vez menos pronunciado y aumenta la intensidad energética del desarrollo del suelo.

Para aumentar la resistencia al desgaste de las herramientas de corte de las herramientas de movimiento de tierra cara frontal

endurezca con una aleación dura en forma de superficie con electrodos resistentes al desgaste o soldaduras de placas de metal duro de cerámica (Fig. 106). Estos últimos son más efectivos que la superficie. Tienen una alta dureza, comparable a la dureza de los óxidos de silicio contenidos en suelos arenosos, pero son susceptibles a fracturas frágiles cuando se encuentran con rocas. La herramienta frontal endurecida a lo largo de la cara frontal tiene un efecto de autoafilado, que se manifiesta en el soporte 1 que tiene una menor dureza en comparación con la capa de refuerzo (placa) 2, se desgasta más rápido que la anterior (las formas de desgaste se muestran en líneas finas en la Fig. 106), de modo que la herramienta de corte permanece casi afilada y roma durante el funcionamiento m solo por el grosor de la capa de refuerzo. Dicha herramienta de corte proporciona un desarrollo del suelo menos intensivo en energía que el no reforzado. Los esfuerzos realizados por la cuña de corte para separar el suelo de la matriz (fuerzas de corte) son casi estables cuando se desarrollan suelos de arcilla plástica (Fig. 107, pero ) En todos los demás casos, las fuerzas de corte varían de mínimo a máximo con un cierto período, similar al que se muestra en la Fig. 107, b .

Fig.107. Gráficos típicos de carga externa.

La amplitud de estas oscilaciones aumenta a medida que aumenta la resistencia y la fragilidad del suelo. El proceso de corte va acompañado del movimiento de tierra delante del cuerpo de trabajo, dentro de él (con un cuerpo de trabajo de la cuchara) o a lo largo (con un cuerpo de descarga). La combinación de estos movimientos junto con el corte se llama excavación.

La resistencia del suelo al corte depende solo del tipo de suelo y los parámetros de la herramienta de corte, mientras que la resistencia a la excavación, además, depende del método de desarrollo (tipo de máquina de excavación), que se muestra en la tabla 1.