Пошук академічних текстів

Реєстраційний номер

0520U100280, Докторська дисертація

Назва роботи

Методологічні основи та практика створення мінімальноенергоємних робочих органів для формування комунікаційних порожнин в грунті

Здобувач

Супонєв Володимир Миколайович, к.т.н.

Керівник Кравець Святослав Володимирович
popup.advisor Кравець Святослав Володимирович
Опонент Мусійко Володимир Данилович
Опонент Сукач Михайло Кузьмич
Опонент Маслов Олександр Гаврилович

На здобуття

Доктор технічних наук, 05.05.04, Машини для земляних, дорожніх і лісотехнічних робіт

Дата захисту

25-06-2020

Опис

Дисертацію присвячено вирішенню актуальної науково-прикладної проблеми забезпечення більш ефективного та керованого формування горизонтальних свердловин для безтраншейного прокладання розподільних підземних комунікацій шляхом узагальнення наукових основ створення установок і обладнання, обґрунтування їх раціональних конструктивних параметрів та створення силового типоряду установок, розширення області використання та технологічних можливостей статичних методів формування комунікаційних порожнин в ґрунті. В роботі обґрунтовано актуальність теми, сформульовано об’єкт, предмет, мету і завдання дослідження, описано методи дослідження, а також визначено зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами; надано інформацію про апробацію та публікації результатів дисертаційного дослідження. Наукова новизна отриманих результатів полягає у розробленні узагальнених теоретичних залежностей, які вперше отримані на основі закону рівності мас ґрунту до і після його руйнування та нормативних фізико-механічних властивостей ґрунтів, що сприяють створенню спеціальних високоефективних установок для безтраншейного прокладання інженерних підземних комунікацій на базі встановлених закономірностей взаємодії їх робочих органів з ґрунтовим середовищем методами статичного проколу ґрунту, його продавлювання та їх комбінації. Результати наукових досліджень дисертаційної роботи полягають в обґрунтуванні вибору високоефективних методів статичного формування свердловин для безтраншейного прокладання інженерних комунікацій в залежності від її параметрів і ґрунтових умов та в створенні алгоритму визначення раціональних параметрів робочих органів для розробки ґрунту в кожному випадку. На основі розроблених рекомендацій та отриманих інженерних розрахунків було складено технічне завдання на створення типоряду установок, які були прийняті до сумісного виробництва підприємствами ТОВ «НВП «Газтехніка ЛТД» та ТОВ «СКТБ «Гідромодуль». Для їх впровадження було розроблено технологічні карти виконання робіт по безтраншейному прокладанню комунікацій методами статичного проколу, продавлюванню ґрунту та їх комбінації. Практичне використання при будівництві переходів установки отримали в цілому ряді спеціалізованих та будівельних компаніях. В роботі аналітичним шляхом встановлено закономірність процесів розробки ґрунту різними наконечниками на основі закону зміни щільності ґрунту при ущільнені, що визначається компресійним модулем деформації ґрунту, який залежить від фізико-механічних властивостей ґрунтів, що дає можливість отримати закономірності розподілення нормального тиску ґрунту на робочі поверхні виконавчих інструментів на основі закону збереження ґрунтової маси до та після його ущільнення (без проведення експериментальних досліджень). Отримані математичні залежності які дозволили обґрунтувати можливість зниження сил опору ґрунту проколу до 26 % за рахунок виступаючої конічної кромки над циліндричною частиною проколюючої головки, який в супіску буде рівним 1,08 від діаметру циліндричної частини (фактично свердловини), в глині 1,22 та в суглинку 1,31, та встановити оптимальні розміри ефективного проколу ґрунту конічно-циліндричним наконечником, які дорівнюють: для суглинку – 236 мм, для глини – 295 мм та для супіску – 444 мм, що відповідають двом оптимальним діаметрам. Якщо діаметр свердловини більший за максимально-граничного, то прокладання підземних комунікацій необхідно здійснювати не проколом, а іншими способами, наприклад, продавлюванням або комбінованими методами. Порівнянням розрахунків опору ґрунту вдавлюванню трубчастих наконечників було встановлено, що наконечник з зовнішнім конічним загостренням ріжучої кромки на 25–30 % менша ніж з двоконусним загостренням за рахунок створення додаткового опору від деформування ґрунту внутрішнім конусом. Встановлені закономірності утворювання зон деформування ґрунту при просуванні робочих органів та визначені їх розміри. Сформульовано підходи до визначення параметрів робочого органу у вигляді зрізаного циліндра та їх вплив на траєкторію руху головки в ґрунті, встановлено мінімальний та максимальний кут його зрізу в залежності від ґрунтового середовища та жорсткості штанг. Розроблено методологію та алгоритм вибору методів та розрахунку робочого обладнання для створення комунікаційних порожнин відповідно до їх параметрів та умов проходки в різних типах ґрунтів. Обґрунтовано типоряд силових установок та параметри їх робочих органів.