Desarrollo del suelo mediante máquinas de movimiento de tierras. Métodos de desarrollo del suelo.

Excavadoras se utiliza con un cucharón con una capacidad de 0,15 a 2 m 3, con menos frecuencia hasta 4 m 3. El conjunto de equipos de repuesto incluye palas delanteras y traseras, una dragalina y una cuchara. Además, la pluma incluida en el kit de dragalina y agarre se puede equipar con un gancho o cuña de carga.

Trabajadores esenciales opciones Excavadoras de un solo cucharón al desarrollar excavaciones, pozos y zanjas:

1. máxima profundidad de excavación posible – h,

2. altura de excavación +N,

3. radios de excavación mayores y menores al nivel de la pared de la excavadora R máx. Y R mín.,

4. radio de descarga R en,

5. altura de descarga norte en.

Ciclo de trabajo Una excavadora de un solo cucharón consiste en excavar (llenar el cucharón), desplazarse hasta el lugar de descarga, descargar en un vertedero o en vehículos y regresar al frente.

Sacrificio– área de trabajo de la excavadora, que incluye:

– el lugar en el que se encuentra la excavadora;

– parte de la masa de suelo excavada por una excavadora en un sitio;

– un sitio en el que se instala un transporte para la carga o se encuentra un vertedero de tierra.

Las dimensiones geométricas y la forma del frente dependen del equipo de la excavadora y sus parámetros, el tamaño de la excavación, los tipos de transporte y el esquema adoptado de desarrollo del suelo. Altura óptima o la profundidad 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 utilizar una excavadora junto con una topadora. La topadora cultiva el suelo y lo traslada al lugar de trabajo de la excavadora.

La excavadora y los vehículos deben colocarse de tal manera que valor promedio El ángulo de rotación de la excavadora desde el lugar de llenado del cucharón hasta el lugar de descarga fue mínimo, ya que hasta el 70% del tiempo de trabajo del ciclo de la excavadora se puede gastar durante la rotación de la pluma.

La excavación formada como resultado de la excavación secuencial del suelo durante el movimiento periódico de la excavadora en el frente se llama excavación de excavadora.

El suelo se desarrolla:

A) cara frontal– la excavadora desarrolla el suelo delante de sí y lo carga en vehículos, que son entregados a la excavadora a lo largo de la parte inferior del frente.

Dependiendo del ancho de la penetración, las caras frontales se dividen en estrechas (el ancho de la penetración es menos de 1,5 veces el tamaño del radio de corte óptimo más grande R0), normal (ancho 1,5–1,9 R0 ), ensanchado (con un ancho de 2–2,5 R 0) y extremo transversal (con un ancho de hasta 3,5 R 0).

Ancho de penetraciones frontales EN determinado por las fórmulas:

para línea recta frontal:

para zigzag:

para extremo cruzado:

Dónde ro- radio de corte óptimo de la excavadora, m;

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

R C - radio de corte a nivel de estacionamiento, m;

PAG- número de movimientos laterales de la excavadora.

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

B) cara lateral– El transporte se suministra para la carga desde el costado de la excavación, por lo que el ángulo de rotación del brazo de la excavadora al cargar tierra en los vehículos se reduce significativamente. Las rutas de transporte discurren paralelas al eje de movimiento de la excavadora y, por regla general, al nivel de su estacionamiento.

Ancho de penetración lateral EN determinado por la fórmula

Excavaciones cuya profundidad exceda la altura máxima del frente para de este tipo excavadora, desarrollada en varios niveles. . En este caso, el nivel inferior está desarrollado de manera similar al superior, y los vehículos se acercan a la excavadora de tal manera que el cucharón apunte a la carrocería desde atrás. En este caso, el recorrido del vehículo debe ser paralelo al eje de excavación de la excavadora, pero dirigido en sentido contrario.

Para el acceso al foso se dispone una zanja con una pendiente de 10... 15°, de hasta 3,5 m de ancho para circulación en un sentido y de hasta 8 m para circulación en doble sentido. El suelo excavado por una excavadora se transporta mediante camiones volquete, tractores con remolque, trenes, transporte hidráulico y, con menos frecuencia, mediante cintas transportadoras. En la construcción industrial y civil, el transporte del suelo se realiza principalmente mediante camiones volquete. Normalmente, un camión volquete incluye de 3 a 6 cubos de tierra. Subcarga permitida - 10%, sobrecarga - 5%.

La masa de suelo sumergida en un ciclo de operación de la excavadora, GRAMO determinado por la fórmula:

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

Densidad del suelo, t/m3;

k r- coeficiente de aflojamiento;

Familiares- coeficiente de utilización de la capacidad del cucharón (la relación entre el volumen de suelo en estado denso, desarrollado en un ciclo, y la capacidad geométrica del cucharón).

Dependiendo del equipamiento de sustitución, se utilizan las siguientes excavadoras:

1. Excavadora con pala recta Se utiliza para el desarrollo de suelos ubicados sobre el nivel de estacionamiento de excavadoras, principalmente durante la carga en vehículos.

2. Retroexcavadora Se utiliza al desarrollar suelos que están por debajo del nivel de estacionamiento de la excavadora y principalmente al cavar pequeños pozos y zanjas. La excavación escalonada con este tipo de equipo, por regla general, no se practica. El desarrollo del suelo se realiza debajo del nivel de estacionamiento de la excavadora mediante superficies frontales o laterales con carga del suelo en vehículos o colocación en un vertedero.

3. Excavadora de dragalina se utiliza para desarrollar suelos ubicados debajo del nivel de estacionamiento de la excavadora (para cavar pozos profundos, zanjas anchas, erigir terraplenes, excavar tierra debajo del agua, etc.), así como para terminar los trabajos de excavación al nivelar áreas y limpiar pendientes. La ventaja de una dragalina es su gran radio de operación (hasta 10 m) y su profundidad de excavación (hasta 12 m).

El desarrollo del suelo con dragalina se realiza mediante penetraciones frontales y laterales, similar a una excavadora con retroexcavadora.

Dado que la cuchara de la draga está suspendida de manera flexible, los métodos de funcionamiento del transbordador son efectivos: transbordador transversal y transbordador longitudinal (Fig. U.22). Con el método de lanzadera cruzada, el camión volquete se acerca al lugar de carga a lo largo del fondo de la excavación y se carga levantando alternativamente el cucharón a ambos lados de la carrocería. Con el método de lanzadera longitudinal, los camiones volquete recogen la tierra delante de la pared trasera de la carrocería y, levantando el cucharón, se descarga por encima de la carrocería. El ángulo de rotación de la excavadora cuando se carga según el esquema de lanzadera longitudinal se acerca a 0°, y cuando se carga según el esquema de lanzadera transversal se acerca a 15... 20°; en este caso, la duración de la descarga se reduce debido a que el cucharón se vacía sin detener el movimiento giratorio de la excavadora en el momento en que el cucharón pasa sobre el cuerpo de la máquina.

4. Agarre de excavadora Se utiliza para cavar pozos, pozos estrechos y profundos, zanjas y estructuras similares, especialmente en condiciones de desarrollo del suelo por debajo del nivel freático. Estas máquinas se utilizan para excavar fosos y zanjas a una profundidad algo menor que la de diseño, quedando las llamadas “ escasez». Se deja una capa sobrante (5.., 10 cm) para evitar daños a la base y evitar el sobrellenado del suelo.

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

También se utiliza una topadora para solucionar la escasez de suelo. La topadora mueve el suelo hasta el borde inferior del pozo mediante un método de lanzadera durante una carrera de trabajo en una dirección y deja una capa protectora de 4 ... 5 cm de espesor, que se limpia manualmente antes de colocar los cimientos. El espesor de las astillas de tierra cortadas con una topadora en una sola pasada no supera los 5 ... 6 cm El número de pasadas de la topadora se establece localmente (Fig. V. 23).

excavadoras continuas:

Las más comunes son las excavadoras longitudinales (para el desarrollo de 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).

Se instalan pendientes en los cucharones del rotor. Los cucharones se llenan de tierra a medida que ascienden por la superficie inclinada o curva de la excavación que se está excavando. Los cubos se vacían cuando alcanzan el punto más alto de su trayectoria, donde vuelcan. La tierra que se derrama de ellos acaba en una cinta transportadora, que la entrega para cargarla en vehículos o en un vertedero.

Desarrollo del suelo:

La superficie del terreno a lo largo del recorrido de la zanja se planifica con una topadora (el ancho de la franja planificada no debe ser menor que el ancho de la vía de oruga de la excavadora).

Averías del eje de la zanja

La excavación de trincheras conduce a trincheras.

Máquinas de excavación

A categoría:

Máquinas de excavación

Máquinas de excavación

Las máquinas para trabajos de excavación en la ingeniería civil se utilizan para aflojar suelos densos, rocosos y helados, planificar obras de construcción, preparar cimientos para carreteras y accesos, desarrollar fosos para los cimientos de edificios y estructuras, cavar zanjas método abierto al establecer comunicaciones de la ciudad y construir estructuras subterráneas, cavar hoyos y pozos, limpiar el fondo y las pendientes de estructuras de tierra, relleno Pozos y zanjas después de la construcción de cimientos y tendido de comunicaciones, compactación del suelo, etc.

Las máquinas realizan el desarrollo del suelo de tres formas principales:
mecánico, en el que el suelo se separa del macizo mediante elementos de corte pasivos y accionados (activos): cuchillos, dientes, raspadores, cuñas, cortadores, fresas, etc.;
hidromecánico, en el que el suelo se destruye a cielo abierto mediante un chorro de agua dirigido mediante un monitor hidráulico a una presión de hasta 6 MPa o por succión de suelo previamente destruido (mediante un monitor hidráulico o cortador) del fondo de un río o embalse con draga bomba de suelo;
explosivo, en el que la destrucción del suelo (roca) se produce bajo la presión de productos de combustión en expansión (gases) y explosivos.

A veces se usa métodos combinados desarrollo del suelo, por ejemplo explosivo (aflojamiento preliminar) en combinación con mecánico (desarrollo posterior mediante una máquina de movimiento de tierras con una herramienta de trabajo con cuchillo o cucharón).

Actualmente, alrededor del 95% de los movimientos de tierras en construcción se realizan mecánicamente.

En la realización de trabajos de excavación se utiliza una amplia gama de máquinas con diferentes finalidades, diseños y principios de funcionamiento, que se dividen en: - máquinas para trabajo de preparatoria; – movimiento de tierras y transporte; – excavadoras; – perforación; – para el tendido de comunicaciones sin zanjas; – para el desarrollo hidromecánico del suelo; – para la compactación del suelo.

Hay máquinas de movimiento de tierras: excavadoras de un solo cucharón y de varios cucharones, máquinas de movimiento de tierras y de transporte: excavadoras, raspadoras, niveladoras, elevadores-niveladoras; máquinas para compactar el suelo, que funcionan según el principio de acción de rodadura, compactación y vibración: rodillos, apisonadores, máquinas vibratorias.

Máquinas de movimiento de tierras

Las excavadoras de un solo cucharón excavan la tierra y la mueven con el movimiento de un cucharón. La fuerza al cucharón se transmite desde el motor a través de la transmisión. La propia excavadora permanece en su lugar (excavadora de un solo cucharón) o se mueve lentamente (excavadora de zanjas con varios cucharones).

Las excavadoras mueven tierra en distancias cortas (solo la longitud de la herramienta de trabajo). Se utilizan para excavar tierra y cargarla inmediatamente en un vertedero o para excavar y cargar tierra en vehículos durante el transporte a largas distancias.

Las excavadoras de cangilones (Fig. 10) se dividen en excavadoras de zanjas con cadena y cuerpo de trabajo giratorio. También existen excavadoras de excavación transversal con cuerpo de trabajo de cadena y excavadoras de rueda de cangilones diseñadas para operaciones de desmonte y extracción en minería a cielo abierto y para realizar otros tipos de trabajos de excavación.

Una excavadora de un solo cucharón es la máquina de movimiento de tierras más común y versátil. Consta de equipo de marcha, plataforma giratoria y equipo de trabajo. Uno o más motores están instalados en la plataforma giratoria.

El equipo de marcha de una excavadora de un solo cucharón está diseñado para mover la excavadora en el frente a medida que se excava el suelo y en distancias cortas dentro del sitio de construcción. El equipo de marcha de las excavadoras de un solo cucharón puede ser de orugas, neumático o móvil. Para trabajos especiales se utilizan excavadoras flotantes montadas sobre pontones.

El equipo de marcha sobre orugas de las excavadoras de un solo cucharón no está diseñado para movimientos prolongados en largas distancias, ya que se desgasta rápidamente y queda inutilizable. Por ello, las excavadoras de orugas se transportan a distancias de más de 15 km mediante un transporte especial sobre remolques, según informa ferrocarril o vías navegables.

Arroz. 10. Excavadora de zanjas de varios cucharones: a - con cuerpo de trabajo de cadena, b - con cuerpo de trabajo giratorio

Las excavadoras de un solo cucharón con ruedas neumáticas con una capacidad de cucharón de 0,2 a 0,4 m3 pueden moverse por sus propios medios a alta velocidad a distancias considerables y se utilizan ampliamente para realizar pequeños volúmenes de trabajo.

Las excavadoras ambulantes tienen esquís retráctiles para moverse. El movimiento al caminar se utiliza en excavadoras de alta potencia diseñadas para trabajar en suelos blandos.

Se instala un dispositivo giratorio con un marco giratorio de excavadora en el marco del equipo en marcha. El dispositivo de giro consta de rodillos o bolas situados entre dos pistas anulares y funciona como un rodamiento de bolas o de rodillos. En el anillo superior se instala una plataforma giratoria, que gira mediante dos engranajes. El pequeño engranaje gira sobre cojinetes instalados en la plataforma. En el bastidor del chasis hay montada una gran rueda dentada.

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

Dependiendo del trabajo realizado, se instalan diversos equipos de trabajo en las excavadoras de un solo cucharón, como se muestra en la Fig. once.

La pala recta es el principal tipo de equipo de trabajo, que se utiliza con mayor frecuencia para desarrollar el suelo y cargarlo en camiones volquete o carros de tierra, en andenes ferroviarios o en un vertedero. Se puede instalar una retroexcavadora en lugar de una pala recta, y la mayoría de las excavadoras universales utilizan un cucharón, un mango, una pluma y bloques de pala rectos para montar una retroexcavadora.

Se utiliza una retroexcavadora para cavar pozos y zanjas para colocar tuberías.

Las dragas se utilizan para desarrollar el suelo y cargarlo en un vertedero.

Rara vez se carga tierra con una dragalina en los vehículos, ya que el cucharón está suspendido de cuerdas, que se balancean durante la descarga y es difícil descargar en un lugar exactamente designado (por ejemplo, la carrocería de un automóvil). Con la ayuda de una draga, se excavan pozos y canales, se extraen terraplenes de ferrocarril de la reserva y se extraen minerales.

En la construcción se utiliza una grúa excavadora con pluma de dragalina para la instalación de estructuras.

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

cuchara para operaciones de carga y descarga y para desarrollo de pozos; removedor de tocones; arado para planificación; raspador y relleno para fosas.

Además, del brazo de la excavadora se puede colgar una placa apisonadora para compactar el suelo, una bola de metal o un martillo de cuña para destruir suelos congelados y viejos. superficies de la carretera y edificios que serán demolidos.

Arroz. 11. Equipo de trabajo reemplazable de una excavadora universal de un solo cucharón.

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

Las excavadoras de canteras y de sobrecarga de un solo cucharón con orugas y orugas ensanchadas se fabrican con cucharones con una capacidad de 2 a 25 m3 o más. Por ejemplo, la excavadora ESh 25/100 tiene una cuchara con una capacidad de 25 m3 y una longitud de pluma de 100 m. La planta de Novokramatorsk está desarrollando una excavadora con una potencia y productividad significativamente mayores.

Estas máquinas están destinadas principalmente a desarrollo de código abierto Los minerales no están cubiertos en este libro de texto.

La mayor maniobrabilidad del cucharón de una excavadora de un solo cucharón y las importantes fuerzas desarrolladas sobre los dientes permiten utilizar excavadoras de un solo cucharón para el desarrollo de suelos heterogéneos con inclusiones sólidas. Las excavadoras de varios cangilones se utilizan con gran éxito para desarrollar suelos homogéneos.

Para el funcionamiento ininterrumpido de ambos tipos de excavadoras, el tamaño de las inclusiones sólidas en el suelo no debe exceder de 0,20 a 0,25 del ancho del cucharón. Con tamaños de inclusión grandes, las excavadoras de varios cucharones no pueden funcionar y las excavadoras de un solo cucharón tienen una productividad reducida.

En condiciones favorables (suelo homogéneo, mismo tipo de trabajo, etc.), se aconseja utilizar excavadoras multicazo. Además, el control de una excavadora de un solo cucharón requiere la participación constante del operador, mientras que el control de una excavadora de varios cucharones es casi automatizado, ya que sólo requiere una intervención periódica para regular, dirigir, arrancar, detener y monitorear constantemente el funcionamiento de la máquina.

Máquinas de movimiento de tierras

Las máquinas de movimiento de tierras incluyen topadoras, traíllas, niveladoras, arados de zanjas y algunas otras máquinas.

Los vehículos de movimiento de tierras constan de un tractor de ruedas o de orugas y un equipo de trabajo remolcado o montado. Estas máquinas cortan el suelo, lo mueven y colocan, y también realizan trabajos de nivelación.

Las máquinas de movimiento de tierras y de transporte se diferencian de las máquinas de movimiento de tierras en que el corte y el movimiento del suelo se realizan únicamente cuando las máquinas están en movimiento y la posición del cuerpo de trabajo no cambia o casi no cambia con respecto al tractor, y también en que la tracción La fuerza del tractor se utiliza para cortar y mover el suelo.

Las máquinas enumeradas se caracterizan por un diseño simple y una alta productividad, por lo que el costo de los trabajos de excavación es bajo. Por lo tanto, este tipo de máquinas se utilizan cada vez más cada año en economía nacional países.

Las máquinas de movimiento de tierras son máquinas universales, ya que pueden realizar diferentes excavación y mover la tierra a diferentes distancias. Sin embargo, no se pueden utilizar en condiciones de barro, lluvia y arena movediza.

Máquinas compactadoras de suelos.

La compactación del suelo se realiza de la siguiente manera: – presión estática: con rodillos lisos, estriados, de almohadilla o con neumáticos; – impactos del apisonamiento de los órganos de trabajo - apisonadores; – utilizando vibración - máquinas de vibración.

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

El tambor gira sobre cojinetes montados en el marco. El tambor liso de un rodillo arrastrado puede estar equipado con levas unidas a llantas de acero colocadas en el tambor.

Al marco del rodillo se adjuntan un raspador para limpiar el tambor, dos dispositivos de acoplamiento, delantero y trasero, y refuerzos extraíbles en las esquinas para colocar rodillos adicionales. A menudo trabajan con dos rodillos conectados entre sí, a veces con tres y menos frecuentemente con un acoplamiento de cinco rodillos. Los rodillos compactan el suelo a una profundidad de 0,25 a 0,3 m, pero queda sin compactar una pequeña capa superior de suelo de 4 a 6 cm.

El suelo recién vertido se compacta bastante bien con neumáticos de raspadores y camiones volquete. En este caso, la tierra se debe verter en pequeñas capas.

Para compactar uniformemente el suelo, algunos rodillos se fabrican con suspensión separada de ruedas neumáticas, es decir, cada rueda con su propia carga es como un remolque independiente.

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

Las apisonadoras compactan el suelo a una profundidad de 0,6 a 2,5 m y se utilizan en los casos en que no se puede utilizar el método de rodadura, por ejemplo en condiciones de hacinamiento. La desventaja de este método de compactación es la posibilidad de que las sacudidas dañen estructuras cercanas, edificios, alcantarillado y otras tuberías enterradas en el suelo, etc.. La ventaja es la posibilidad de compactar el suelo a grandes profundidades.

Arroz. 13. Máquina vibratoria de compactación de suelos:
A - forma general, b - diagrama de funcionamiento; 1 - plato, 2 - motor, 3 - eje, 4 - desequilibrios

El suelo se puede compactar mediante compactación utilizando una grúa excavadora, sobre la cual, en lugar de una carga, se suspende una placa especial que pesa entre 1,5 y 4 toneladas, que se levanta y arroja alternativamente, dando de 10 a 20 golpes por minuto en el suelo.

También se utilizan accesorios en el tractor T-100. Las partes de trabajo de esta máquina son dos placas cuadradas suspendidas por cuerdas detrás del tractor. La elevación y caída alternadas de las losas se realiza mediante mecanismos de manivela y polea montados delante del radiador del tractor. Estos mecanismos son accionados desde el cigüeñal del motor a través de una caja de cambios.

Las máquinas vibratorias se utilizan para compactar suelos sueltos, recién vertidos y no cohesivos, así como para compactar margas y margas arenosas.

La vibración se refiere a oscilaciones de baja amplitud producidas por un vibrador, que consta de varias partes giratorias desequilibradas. Cuando los desequilibrios giran, la carcasa en la que giran vibra. Las vibraciones 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 o autopropulsadas. La máquina autopropulsada por vibración consta de una placa vibratoria, un vibrador de un solo eje y cuatro equilibrios, cuyos desequilibrios medios giran 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 mediante un engranaje especial, el conductor puede regular la magnitud y la dirección de las vibraciones de la placa vibratoria y así cambiar la dirección de movimiento de la máquina.

Un rodillo vibratorio arrastrado consta de un bastidor con una barra de tiro, un motor montado en el bastidor y un tambor con un vibrador montado en el interior. El motor está conectado al vibrador mediante una transmisión por correa trapezoidal.

Los principales trabajos de excavación durante la construcción. autopistas son: construcción de terraplenes, desarrollo de suelos en excavaciones, reservas y zanjas, Terminando el trabajo, preparación de fosos para soportes de puentes, así como trabajos de planificación. Los trabajos de excavación se dividen en concentrados y lineales.

El trabajo concentrado incluye la construcción de grandes excavaciones y terraplenes con un volumen de más de 15.000 m3 por objeto, incluida la construcción de accesos a estructuras artificiales, cruces de pantanos, etc.

Los trabajos lineales incluyen la construcción de pequeñas excavaciones y terraplenes, perfilería firme, acabado de arcenes y taludes. Los terraplenes suelen construirse con suelo de reservas laterales. El trabajo concentrado y lineal es realizado por varios equipos especializados equipados con máquinas diseñadas para estos fines.

Se utilizan ampliamente tres métodos principales de trabajo de excavación: mecánico, hidráulico y explosivo.

El método mecánico consiste en separar parte del suelo con una herramienta de trabajo: un balde, un cuchillo o un cortador; con el método hidráulico, el suelo se lava con un chorro de agua suministrado a presión por un monitor hidráulico, o se aspira mediante el tubo de entrada de una draga desde debajo del agua, a veces con un aflojamiento mecánico preliminar del suelo con una punta especial. en forma de fresa; El método explosivo se basa en aflojar el suelo o, si es necesario, mover masas terrestres en la dirección deseada (explosión para liberar) mediante la detonación de cargas explosivas.

Cada uno de estos métodos tiene sus propias áreas de aplicación. Por tanto, ninguno de estos métodos puede considerarse el mejor en todos los casos. Todos ellos se complementan y en cada caso individual es necesario combinarlos correctamente de acuerdo con las condiciones operativas específicas.

Dependiendo de la dificultad del desarrollo del suelo, que se refiere principalmente a su resistencia a la excavación, se elige el método de desarrollo y las máquinas necesarias.

A Categoría: - Máquinas de excavación

Ministerio de Educación de la Federación de Rusia

Universidad Estatal de los Urales del Sur

Departamento de Tecnología de la Construcción

SB Koval, M.V. Molodtsov

Tecnología de Construcción de Edificios y Estructuras

Curso de conferencias para estudiantes por correspondencia.

Tecnología de construcción de movimientos de tierras.

Cheliábinsk

Editorial SUSU

CDU 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 por correspondencia. Tecnología de construcción de estructuras de tierra - Chelyabinsk: Editorial. SUSU, 2003. – 25 p.

Se dan las clasificaciones de las estructuras de tierra y los requisitos para las mismas. Se consideran los principales métodos de desarrollo del suelo. Se describen las secuencias y características de la realización del trabajo mediante un método cerrado mediante el método de perforación y voladura. Se consideran las cuestiones de interconexión de obras.

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

Illinois. 24, pestaña. 3.

Aprobado por la comisión docente y metodológica de la Facultad de Arquitectura e Ingeniería Civil.

Revisores: Kromsky E.I.

© Editorial SUSU, 2003.

Cheliábinsk 1

Clasificación de estructuras de tierra. 4

Métodos de desarrollo del suelo. 5

Arroz. 3 Diagramas de ubicación de cargas concentradas 10

Interconexión de procesos productivos de movimiento de tierras. 27

Clasificación de estructuras de tierra.

estructura de tierra - una estructura de ingeniería construida a partir de suelo en un macizo de suelo o erigida a partir de suelo depositado sobre la superficie de la tierra.

La clasificación de las estructuras de tierra se realiza en función de diversas características:

dividido en relación con la superficie de la tierra

lo más hondo– movimientos de tierras creados en el macizo del suelo debajo de la superficie de la tierra;

terraplenes– estructuras construidas a partir del suelo sobre la superficie de la tierra;

trabajos subterráneos– construido a cierta profundidad y cerrado desde la superficie de la tierra;

por propósito funcional:

hidráulico– presa, dique, canal...;

recuperación– estanques artificiales, canales de abastecimiento y drenaje de agua...;

camino– la estructura inferior de carreteras y ferrocarriles;

industriales y civiles fines – sitios planificados, pozo, zanja, túnel, vertedero...;

por vida útil:

permanente– funcionamiento durante mucho tiempo;

temporario– están dispuestos a realizar trabajos posteriores de construcción e instalación.

Métodos de desarrollo del suelo.

1) método mecánico Consiste en separar el suelo del macizo de tierra mediante corte mediante máquinas de movimiento de tierras y transporte y movimiento de tierras sin procesamiento previo ni aflojamiento.

2) método hidromecánico Consiste en el desarrollo del suelo mediante chorro de agua a presión procedente de instalaciones de hidromonitoreo y/o suelo aluvial al realizar un trazado vertical, etc.

3) método explosivo Consiste en el desarrollo del suelo mediante explosiones destinadas a la construcción de diversos movimientos de tierras de ingeniería.

4) método combinado consiste en realizar diversas actividades preparatorias para mejorar las propiedades del suelo antes de su mayor desarrollo: aflojamiento, descongelación, regulación de la humedad, etc.

5)método cerrado se lleva a cabo durante el desarrollo de trabajos subterráneos, así como al colocar estructuras de ingeniería sin excavación. Se distinguen los siguientes métodos principales de excavación de túneles cerrados: perforación, punzonado, perforación horizontal, perforación por vibración, excavación de escudos, excavación de túneles, perforación y voladura.

método mecánico

El método mecánico de trabajo de excavación puede reducir significativamente la intensidad del trabajo y mejorar calidades de construcción suelo y reducir el volumen de trabajos de excavación. Estas tareas se resuelven mediante todo un parque de máquinas y mecanismos utilizados en la construcción (Fig. 1).

La planificación vertical y la disposición de excavaciones y terraplenes se realizan mecánicamente (Tabla 1).

tabla 1

	Tipo de trabajo	Mecanismos	Características tecnológicas producción de trabajo
	Disposición vertical del sitio.	Excavadora	Se desarrolla suelo de los grupos I y II, y del grupo III con aflojamiento preliminar. Se utiliza eficazmente al mover tierra hasta 100 metros.
			Se están desarrollando suelos de los grupos I y II. Uso efectivo: arrastrado -1000 m, autopropulsado -5000 m.
		pala recta excavadora	Se están desarrollando los grupos I, II, III. y IV, V, VI con aflojamiento preliminar. Se utiliza eficazmente con camiones volquete con una distancia de transporte de más de 1000 m. La altura de la capa de suelo cortada debe garantizar que el cucharón se llene completamente al mismo tiempo.
	Dispositivo de hueco	pala recta excavadora	Construcción de fosos de hasta 4 m de profundidad, más de 4 m funcionan con repisas. El volumen del cubo es de 0,15...0,65 m 3 después de cortar la capa protectora.
		retroexcavadora excavadora	Construcción de zanjas y pequeños pozos de hasta 4 m de profundidad, el volumen del cucharón es de aproximadamente 0,5 m 3
		Dragalina	Pozos profundos de hasta 20 m.
			Construcción de pozos y fosas estrechas y profundas.
		Bulldozer-excavadora, retroexcavadora, dragalina.	Pequeños pozos con movimiento de suelo de hasta 100 m, cortados en capas de 0,6...0,8 m, con posterior carga en volquetes.
		Excavadoras multicuchara.	Construcción de zanjas de hasta 3,5 m de profundidad y hasta 0,85 m de ancho, las zanjas se instalan únicamente con paredes verticales.
	Construcción de terraplenes, calzadas.	Excavadora	La altura del terraplén es de 1,5 m. El suelo se toma de una reserva lateral dentro de los 100 m del terraplén.
			Cuando se trabaja en “elipse”, la altura del terraplén es de aproximadamente 1,5 m con una distancia de transporte de 1000 m, en el patrón de “ocho”, 6 my 2000 m, respectivamente, y en zigzag, 6 m y el la duración es ilimitada.
			La altura del terraplén es de aproximadamente 1 m, su longitud es de hasta 3000 m y su tamaño es de 300 m.
		Dragalina de excavadora	Las dimensiones del terraplén no están limitadas. La compactación del suelo es obligatoria.

MÁQUINAS PARA MOVIMIENTO DE TIERRAS

Tipos de movimientos de tierras

Las estructuras de tierra son dispositivos en el suelo obtenidos como resultado de su extracción fuera de la estructura, o del suelo introducido en la estructura desde el exterior. Los primeros se llaman excavaciones y los segundos, terraplenes. Dependiendo de la forma y tamaño de las excavaciones, se distinguen fosas, trincheras, zanjas, acequias, canales, fosas, pozos y perforaciones. Las excavaciones y pozos tienen tamaños comparables en las tres direcciones, mientras que la profundidad del pozo suele ser menor y los pozos son más grandes que los otros dos tamaños. Además, las fosas tienen un volumen pequeño. Las longitudes de zanjas, zanjas, acequias y canales superan significativamente las dimensiones de sus secciones transversales. Los pozos son excavaciones cerradas, cuyo tamaño (profundidad o longitud dependiendo de la orientación de la excavación con respecto a la superficie abierta del terreno) excede significativamente las dimensiones de sus secciones transversales. Los pozos con un diámetro de hasta 75 mm inclusive se denominan pozos de sondeo. Los pozos pueden ser verticales, horizontales e inclinados.

Al construir excavaciones, la tierra extraída de ellas se retira del lugar de trabajo o se coloca cerca en cavaliers para su uso posterior durante el relleno. Al construir terraplenes, el suelo se suministra desde el exterior o desde reservas laterales.

Existen movimientos de tierras temporales (zanjas para el tendido de comunicaciones subterráneas en ellas, etc.) y movimientos de tierras a largo plazo (zanjas, terraplenes de carreteras, presas, presas, etc.). Los movimientos de tierra temporales se eliminan durante la construcción, por ejemplo durante el tendido de tuberías y la instalación de accesorios para tuberías, después de lo cual se restaura la superficie de tierra original. Dependiendo del tipo y 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 refuerzan o se dejan sin fijación. Las pendientes laterales de los movimientos de tierras a largo plazo generalmente se refuerzan con césped, listones de madera, etc. Más a menudo, los terraplenes se rellenan con compactación del suelo capa por capa.

Las estructuras de tierra también incluyen franjas y sitios planificados, que pueden ser estructuras temporales o de largo plazo. Dependiendo del nivel de diseño en relación con el relieve original, la necesidad de reemplazar el suelo natural aportado desde el exterior, estas estructuras de tierra se pueden realizar de acuerdo con el esquema de formación de excavaciones o terraplenes, así como de forma combinada: remoción de suelo de los cerros y llenando con él las depresiones.

Si, durante la formación de excavaciones, el trabajo se lleva a cabo solo para separar parte del suelo del macizo, asociado con la destrucción de su conectividad y su movimiento, entonces durante la construcción de terraplenes, además de mover el suelo, el El problema inverso generalmente se resuelve: restaurar el estado denso anterior del suelo.

Métodos de desarrollo del suelo.

La mayor intensidad de 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 es la destrucción mecánica de suelos mediante la acción concentrada de la fuerza de contacto del cuerpo de trabajo de una máquina sobre el suelo, también llamada corte. Para implementar este método, las piezas de trabajo de las máquinas excavadoras de suelo están equipadas con herramientas de corte en forma de cuña que se mueven con respecto a la masa del suelo. Dependiendo de la velocidad y la naturaleza del impacto. herramienta para cortar distinguir entre destrucción estática y dinámica de suelos. Durante la destrucción 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 principal en el desarrollo de suelos con excavadoras, máquinas de movimiento de tierras, desgarradores y perforadoras rotativas. En las máquinas que extraen rocas fuertes, se implementan métodos tanto estáticos como dinámicos para su destrucción, en particular el impacto. También se conocen métodos de vibración y vibración-impacto, que aún no han recibido un uso industrial generalizado. La intensidad energética de la destrucción mecánica de suelos arenosos y arcillosos, dependiendo de su resistencia y del diseño de las herramientas de corte, oscila entre 0,05 y 0,5 kWh/m 3 . Este método se utiliza para realizar hasta el 85% del volumen total de movimientos de tierras en construcción.

El proceso de trabajo de una máquina para el desarrollo mecánico del suelo puede consistir únicamente en la operación de destrucción del suelo, como, por ejemplo, en un desgarrador al destruir 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 una herramienta de trabajo con cucharón o se acumula frente a él, con una herramienta de trabajo de vertedera, por ejemplo, cuando se desarrolla con una topadora o una motoniveladora. El movimiento de tierra mediante un elemento de trabajo de cuchara o vertedera también es parte integral del ciclo de funcionamiento de la máquina, y el llenado de tierra, realizado al final de esta operación, consiste en su descarga selectiva del elemento 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 fin, máquinas como las raspadoras, después de separar el suelo del macizo y llenar el cubo con él, transportan el suelo al vertedero a distancias considerables por sus propios medios. Durante las excavaciones se utilizan vehículos de transporte especiales para transportar tierra: transportadores de tierra, así como camiones volquete, plataformas ferroviarias o barcazas.

Para intensificar el proceso de destrucción del suelo, se utilizan métodos combinados, por ejemplo, gas-mecánicos, proporcionados por el suministro pulsado de gases bajo presión en los orificios de la herramienta de trabajo de movimiento de tierras. Los gases que se escapan a través 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 introduciendo en ellos reactivos químicos con un punto de congelación bajo (cloruro de sodio, cloruro de potasio, etc.).

En la construcción de movimientos de tierra hidráulicos (presas, diques), así como en algunos otros casos en o cerca de embalses, se utiliza ampliamente la destrucción hidráulica de suelos mediante un chorro de agua utilizando monitores hidráulicos y dragas de succión. Arena, grava o mezcla de arena y grava para su uso posterior como material de construcción. La intensidad energética del proceso alcanza los 4 kW h/m 3 y el consumo de agua es de hasta 50...60 m 3 por 1 m 3 de suelo desarrollado. El mismo método se utiliza para desarrollar suelos en el fondo de los embalses. En este caso, los suelos poco cohesivos se desarrollan mediante succión sin aflojamiento previo, y los suelos fuertes se aflojan previamente con fresas. El método de desarrollo de suelos mediante la presión de un chorro de agua y dragas de succión, que se utiliza para desarrollar alrededor del 12% del volumen total de suelos en la construcción, se llama hidromecánico.

Las rocas fuertes y los suelos congelados generalmente se destruyen mediante una explosión bajo la presión de los gases que se forman cuando se encienden los explosivos, que se colocan en orificios especialmente perforados (agujeros), en ranuras estrechas y ranuradas o en trincheras. Para perforar agujeros se utilizan perforadoras mecánicas, así como taladros termo y termoneumáticos. Las ranuras y zanjas suelen realizarse mecánicamente. El taladro térmico implementa un método termomecánico de destrucción del suelo: calentándolo con un chorro de gas a alta temperatura (hasta 1800...2000°C), seguido de la destrucción de la capa de suelo térmicamente debilitada con una herramienta de corte. Durante la perforación termoneumática, el suelo se destruye y se extrae del pozo mediante un chorro de gas a alta temperatura a una velocidad de hasta 1400 m/s. La excavación de suelo por explosión es el método que consume más energía y, por tanto, el más caro de todos los métodos comentados anteriormente.

Para triturar cantos rodados y piedras de gran tamaño formadas como resultado de la destrucción del suelo por explosión, se utilizan instalaciones que implementan un método electrohidráulico de destrucción del suelo, utilizando una onda de choque que se forma en una descarga de chispa en un líquido. En este caso, el calor recibido en el canal de descarga calienta y evapora las capas cercanas de líquido, formando una cavidad de vapor-gas con alta presión, afectando el suelo.

Se utilizan con menos frecuencia los métodos físicos de destrucción del suelo sin combinación con otros métodos. Se basan en el impacto sobre el suelo de los cambios de temperatura (quema de suelos fuertes, descongelamiento de suelos congelados), corrientes ultrasónicas 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 resistencia estacional asociada con su congelación. Con una organización adecuada del trabajo planificado (que no sea de emergencia), es posible evitar o minimizar los costos de energía y otros costos asociados con el desarrollo de suelos congelados, realizando trabajos de excavación principalmente antes del inicio del invierno. En la práctica de la construcción, también se utilizan métodos para proteger los materiales a desarrollar en horario de invierno Evite que los suelos se congelen cubriéndolos con esteras especiales o materiales auxiliares (aserrín, nieve que cayó antes de que el suelo se congelara, una capa suelta de tierra, etc.). Entonces, en la construcción de tuberías, donde, para evitar el colapso, las zanjas se abren con anticipación con un pequeño intervalo de tiempo antes de colocar tuberías en ellas, sujeto a desarrollo invernal Las secciones se arrancan hasta una profundidad parcial antes del inicio de las heladas y se rellenan inmediatamente. El suelo suelto protege las capas subyacentes de la congelación y permite reconstruir zanjas de la profundidad requerida incluso a bajas temperaturas ambiente.

Propiedades del suelo

Los suelos son las rocas erosionadas que forman la corteza terrestre. Según su origen, condición y resistencia mecánica, los suelos se dividen en rocosos: rocas cementadas resistentes al agua con una resistencia a la tracción en estado saturado de agua de al menos 5 mPa (granitos, areniscas, calizas, etc.), semi-rocas - rocas cementadas con una resistencia a la tracción de hasta 5 mPa (margas, arcillas petrificadas, conglomerados que contienen yeso, etc.), clásticas gruesas - trozos de rocas rocosas y semirocosas, arenosas - formadas por pequeñas partículas no consolidadas, rocas destruidas con un tamaño de 0,05...2 mm, arcilloso - con un tamaño de partícula inferior a 0,005 mm.

Según la composición granulométrica, estimada por el contenido fraccionario de fracciones en masa, se distinguen suelos: arcillosos (con tamaños de partículas inferiores a 0,005 mm), limosos (0,005...0,05 mm), arenosos (0,05...2 mm), grava (2... 20 mm), guijarros y piedras trituradas (20... 200 mm), cantos rodados y piedras (más de 200 mm). Los suelos más comunes en la práctica de la construcción se distinguen por el porcentaje de partículas de arcilla que contienen: arcilla, al menos 30%; margas - del 10 al 30%; franco arenoso - del 3 al 10% con predominio de partículas de arena sobre las polvorientas, arena - menos del 3%.

A continuación se presentan algunas características de los suelos que influyen en el proceso de su interacción con los cuerpos de trabajo que mueven tierras y compactan el suelo. El suelo está formado por partículas sólidas, agua y gases (normalmente aire) atrapados en sus poros. La humedad del suelo, estimada por la relación entre la masa de agua y la masa de partículas sólidas, oscila entre 1...2% para arena seca y 200% o más para arcillas y limos fluidos. En algunos casos, por ejemplo, a la hora de evaluar el grado de compactación forzada del suelo, se utiliza la denominada humedad óptima, que varía del 8...14% para arenas finas y limosas al 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 este aumento de volumen se evalúa mediante el coeficiente de aflojamiento, igual a la proporción el volumen de una determinada masa de suelo después del desarrollo a su volumen antes del desarrollo (Tabla 1). Los valores del coeficiente de aflojamiento oscilan entre 1,08...1,15 para arenas y 1,45...1,6 para suelos y rocas heladas. Luego de la colocación del suelo en vertederos y compactación natural o forzada, el grado de aflojamiento disminuye. Se evalúa mediante el coeficiente de aflojamiento residual (de 1,02...1,05 para arenas y margas a 1,2...1,3 para rocas).

La compactibilidad de los suelos se caracteriza por un aumento de su densidad debido al desplazamiento de agua y aire de los poros y la colocación compacta de partículas sólidas. Una vez eliminada la carga externa, el aire comprimido en los poros se expande, provocando una deformación reversible del suelo. Con cargas repetidas, se elimina cada vez más aire de los poros, como resultado de lo cual disminuyen las deformaciones reversibles.

tabla 1
Características del suelo
Categoría de suelo	Densidad kg/m3	El número de golpes es denso - medida DorNII	Coeficiente de aflojamiento	Resistencia específica, kPa
corte	cavar mientras se trabaja:
Recto y retroexcavadoras	draglay-nami	excavadoras continuas
excavación cruzada	Zanja
giratorio	cadena
I	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 una deformación residual, la mayor parte de la cual ocurre 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. Al compactar suelos, el coeficiente de compactación requerido se asigna según la responsabilidad de la estructura de tierra de 0,9 a 1.

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

Cuando las partículas del suelo se mueven 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 interna y externa, respectivamente. Para la mayoría de suelos arcillosos y arenosos, el primero está entre 0,18 y 0,7, y el segundo entre 0,15 y 0,55.

Con el movimiento mutuo del suelo y la herramienta de trabajo de excavación, las partículas duras del suelo rayan las superficies de trabajo de la herramienta de corte y otros elementos de la herramienta de trabajo y, como consecuencia, cambian su forma y tamaño, lo que se denomina desgaste. El desarrollo de suelos con herramientas de corte desgastadas requiere más energía. La capacidad de los suelos para desgastar las piezas de trabajo de las máquinas de movimiento de tierras se denomina abrasividad. Los suelos más duros (arenosos y franco arenosos) con partículas fijadas (cementadas) en el suelo, por ejemplo, una masa congelada, son más abrasivos. La capacidad de desgaste abrasivo de los suelos congelados, dependiendo de su temperatura, humedad y composición granulométrica, puede ser decenas de veces mayor que la de los mismos suelos en estado no congelado.

Los suelos que contienen partículas de arcilla son capaces de adherirse a las superficies de trabajo de los cuerpos de trabajo, por ejemplo, los cubos, reduciendo así su volumen de trabajo y creando una mayor resistencia al movimiento del suelo separado del macizo hacia el cubo, lo que resulta en costos de energía. para el desarrollo del suelo aumenta y la productividad de la máquina de movimiento de tierras disminuye. Esta propiedad de los suelos, llamada pegajosidad, aumenta con las bajas temperaturas. Las fuerzas de adhesión del suelo congelado a las piezas de trabajo son decenas y cientos de veces mayores que las del suelo no congelado. Para eliminar la suciedad adherida a las piezas de trabajo, es necesario forzar la parada de la máquina y, en algunos casos, por ejemplo, para limpiar la suciedad congelada, se deben tomar medidas especiales, principalmente acciones mecánicas.

Los suelos desarrollados por máquinas se clasifican según la dificultad de desarrollo en 8 categorías (Tabla 1). La base de esta clasificación propuesta por el prof. A.N. Zelenin, pon la densidad en dimensión física[kg/m 3 ] y según las lecturas del densímetro diseñado por DorNII (Fig. 103). Densitómetro

Se trata de una varilla metálica de sección redonda de 1 cm 2 de superficie con dos arandelas de tope, entre las cuales se mueve libremente una carga de 2,5 kg. La carrera completa de la carga es de 0,4 m. La longitud del extremo libre inferior de la varilla es de 0,1 m. Para medir la densidad, coloque el dispositivo con su extremo inferior en el suelo, levante la carga hasta la lavadora superior y suéltela. Al caer, la carga golpea la arandela inferior, haciendo 1 J de trabajo y obligando al extremo inferior de la varilla a penetrar en el suelo. La densidad del suelo se evalúa por el número de golpes correspondientes a la penetración de la varilla en el suelo hasta tocar la arandela inferior.

Según la clasificación del Prof. Los suelos A. N. Zelenin se dividen en categorías de la siguiente manera: Categoría I: arena, franco arenoso, franco blando de resistencia media, húmedo y suelto sin inclusiones; Categoría II: marga sin inclusiones, grava fina y media, arcilla blanda 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, creta muy fuerte, yeso, areniscas, calizas blandas, rocas y rocas congeladas; Categoría VI: rocas de concha y conglomerados, lutitas fuertes, calizas, areniscas de resistencia media, creta, yeso, opoka y margas muy fuertes; Categoría VII: piedra caliza, suelo congelado de resistencia media; Categoría VIII: roca y rocas congeladas, muy bien voladas (trozos de no más de 1/3 del ancho del cucharón).

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

Los cuerpos de trabajo con cuya ayuda se separa el suelo del macizo (cucharas de excavadora, palas de excavadora, dientes de desgarrador) (Fig. 104) se denominan máquinas de movimiento de tierras. En los diseños de máquinas de movimiento de tierras y de transporte de tierras, cuyo proceso de trabajo consiste en realizar secuencialmente

Las operaciones de separación del suelo del macizo, movimiento y vertido, las piezas de trabajo de movimiento de tierras se combinan con las de transporte: cucharones (excavadoras, raspadores) o vertederos (excavadoras, motoniveladoras). Los primeros se llaman balde y los segundos, volcado. Los dientes de los desgarradores (Fig. 104, a) separan el suelo del macizo sin combinarlo con otras operaciones.

El elemento de trabajo del cucharón es un recipiente con un filo equipado con dientes (Fig. 104, b - d, f) o sin ellos (Fig. 104, e, g, h). Los cucharones con bordes cortantes sin dientes se utilizan más a menudo para el desarrollo de arenas poco cohesivas y margas arenosas, y los cubos con dientes se utilizan principalmente para el desarrollo de margas, arcillas y suelos fuertes. Al excavar tierra, el cucharón se mueve con respecto a la masa de suelo de modo que su filo o dientes penetran en el suelo, separándolo de la masa. El suelo aflojado como resultado de esta operación ingresa al balde para su posterior traslado en el mismo al lugar de descarga.

Los cuerpos de trabajo de la vertedera (Fig. 104, i) están equipados con cuchillas en la parte inferior, en este caso también se denominan cuchillas. Para destruir suelos más duraderos, además se instalan dientes en los cuchillos. El proceso de trabajo de la herramienta de trabajo del vertedero se diferencia del descrito anteriormente en la forma en que se mueve el suelo al lugar de colocación: arrastrando tierra intacta frente al vertedero.

La parte cortante de la herramienta de trabajo para movimiento de tierras tiene la forma de una cuña puntiaguda (Fig. 105), limitada por los bordes delantero 1 y trasero 2, cuya línea de intersección se denomina filo. Esquina δ formado con dirección

El movimiento de la cuña de corte por su borde frontal se llama ángulo de corte, y el ángulo Θ , formado en la misma dirección por el borde trasero: la esquina trasera. La capacidad destructiva de una cuña de corte es mayor cuanto mayor sea la fuerza activa ejercida por el cuerpo de trabajo por unidad de longitud del filo. Para la misma fuerza, una cuña de corte estrecha es más eficaz que una ancha. Dado que la longitud total de los bordes cortantes de todos los dientes instalados en un cucharón o cuchilla es siempre 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 el cuerpo de trabajo sin dientes. Cuantos menos dientes tenga el cuerpo de trabajo, mayor será su capacidad destructiva.

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

Para aumentar la resistencia al desgaste de las herramientas de corte de los cuerpos de trabajo de movimiento de tierras, el borde frontal

reforzado con una aleación dura en forma de superficie con electrodos resistentes al desgaste o soldadura de placas de carburo de metal y cerámica (Fig. 106). Estos últimos son más efectivos en comparación con los de superficie. Tienen una dureza elevada, acorde con la dureza de los óxidos de silicio contenidos en los suelos arenosos, pero están sujetas a fracturas frágiles cuando se encuentran con cantos rodados. En comparación con la capa de refuerzo (placa) 2, se desgasta más rápido que esta última (los patrones de desgaste se muestran en Fig. 106 mediante líneas finas), de modo que la herramienta de corte permanece prácticamente afilada durante toda la operación, con embotamiento sólo a lo largo del espesor de la capa de refuerzo. Una herramienta de corte de este tipo garantiza un desarrollo del suelo que consume menos energía que una herramienta sin endurecer. Las fuerzas aplicadas por la cuña de corte para separar el suelo del macizo (fuerzas de corte) son casi estables cuando se desarrollan suelos arcillosos plásticos (Fig. 107, A ). En todos los demás casos, las fuerzas de corte cambian de valores mínimos a valores máximos con un período determinado, similar al que se muestra en la Fig. 107. b .

Figura 107. Gráficos de carga externos típicos

La amplitud de estas vibraciones aumenta a medida que aumenta la resistencia y fragilidad de los suelos. El proceso de corte se acompaña del movimiento del suelo delante del cuerpo de trabajo, en su interior (con un cuerpo de trabajo de cucharón) o a lo largo de él (con una herramienta de volcado). La combinación de estos movimientos, junto con el corte, se denomina excavación.

La resistencia al corte del suelo depende únicamente del tipo de suelo y los parámetros de la herramienta de corte, mientras que la resistencia a la excavación también depende del método de extracción (tipo de máquina de movimiento de tierras), lo cual se refleja en la Tabla 1.