Preview

Научный рецензируемый журнал "Вестник СибАДИ"

Расширенный поиск

ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ВИНТОВОЙ ЛОПАСТИ БУРОВОГО ИНСТРУМЕНТА С МЕРЗЛЫМ ГРУНТОМ

https://doi.org/10.26518/2071-7296-2020-17-2-162-171

Полный текст:

Аннотация

Введение. Бурение мерзлых и вечномерзлых грунтов является одним из сложных и энергоемких процессов производства земляных работ. Существующие буровые инструменты недостаточно эффективны в использовании, т.к. реализуют энергоемкие процессы бурения и не всегда пригодны для различных типов грунтов. Перспективным является применение винтовых рабочих органов, реализующих процесс разрушения грунта менее энергоемкими видами деформаций. Целью проведенных экспериментальных исследований являлось изучение процесса взаимодействия винтовой лопасти бурового инструмента с мерзлым.

Материалы и методы. В статье описана методика проведения экспериментальных исследований изучения процесса взаимодействия винтовой лопасти бурового инструмента с мерзлым грунтом и исследуемые модели бурового инструмента. Изучено влияние геометрических параметров винтового бура на процесс образования скважины.

Результаты. В результате экспериментальных исследований доказана гипотеза о возможности осуществления процесса бурения деформацией отрыва и получения скважины диаметром больше диаметра разрушающего участка винтовой лопасти. Установлена зависимость объема разрушаемого грунта и отношения диаметра полученной скважины к диаметру разрушающей части винтовой лопасти от угла поворота радиуса винтовой лопасти, при котором происходит его приращение.

Заключение. Установлено, что винтовой буровой инструмент осуществляет бурение скважины за счет реализации деформации отрыва, что позволяет достигать более эффективного бурения и получать диаметр скважины большего размера, чем диаметр разрушающего участка винтовой лопасти.

Прозрачность финансовой деятельности: авторы не имеют финансовой заинтересованности в представленных материалах или методах. Конфликт интересов отсутствует.

Об авторах

И. Г. Мартюченко
ФГБОУ ВО «СГТУ имени Ю.А. Гагарина»
Россия

Мартюченко Игорь Гаврилович (г. Саратов) – д-р техн. наук, проф., проф. кафедры «Транспортное строительство»

410054, г. Саратов, ул. Политехническая, 77



М. И. Зенин
ФГБОУ ВО «СГТУ имени Ю.А. Гагарина»
Россия

Зенин Максим Иванович (г. Саратов) – ассистент кафедры «Транспортное строительство»

410054, г. Саратов, ул. Политехническая, 77



Список литературы

1. Lev V.E., Lev V.E, Izzy M.K. Well drilling in permafrost regions: dynamics of the thawed zone. Polar Research. 2019. vol. 38.

2. Shan W. et al. Resistivity Model of Frozen Soil and High-Density Resistivity Method for Exploration Discontinuous Permafrost. Electrical Resistivity and Conductivity. 2017. pp. 23–52.

3. Cao P. et al. Experimental study of the drilling process in debris-rich ice. Cold Regions Science and Technology. 2015. vol. 120. pp. 138–144.

4. Zubrzycki S. Drilling frozen soils in Siberia. Polarforschung. 2012. vol. 81, no. 2. pp. 151–153.

5. Arenson L.U., Springman S.M. Mathematical descriptions for the behaviour of ice-rich frozen soils at temperatures close to 0 C //Canadian Geotechnical Journal. 2005. Т. 42. №. 2. pp. 431–442.

6. Герасимов Д.С. и др. О влиянии режима нагружения на механические свойства мерзлых грунтов // Наземные транспортно-технологические комплексы и средства. 2016. С. 73–77.

7. Yang Z.J., Still B., Ge X. Mechanical properties of seasonally frozen and permafrost soils at high strain rate. Cold regions science and technology. 2015. vol. 113. pp. 12–19.

8. Aksenov V.I., Kal’bergenov R.G., Leonov A.R. Strength characteristics of Frozen Saline Soils. Soil Me chanics and Foundation Engineering. 2003; 40: 55–59.

9. Yang Y., Lai Y., Chang X. Laboratory and theoretical investigations on the deformation and strength behaviors of artificial frozen soil // Cold regions science and technology. 2010. Т. 64. №. 1. pp. 39–45.

10. Zhou G. et al. Laboratory investigation on tensile strength characteristics of warm frozen soils // Cold Regions Science and Technology. 2015. Т. 113. pp. 81–90.

11. Тимофеев Н.Г., Жирков А.Н. Концепция разработки инновационного породоразрушающего инструмента для бурения скважин в условиях криолитозоны // Евразийский союз ученых. 2015. №4. С. 151 –154.

12. Talalay P.G. Introduction to Ice Drilling Technology. Mechanical Ice Drilling Technology. Springer, Singapore. 2016. pp. 1-8.

13. Ивкин В.С., Алашеев М.О. Влияние физико-механических свойств грунтов на работу машин для земляных работ // Вестник УлГТУ. 2015. №3. С.62 –67.

14. Ивкин В.С., Вунберова Н.П. Малообъёмные, рассредоточенные зимние земляные работы в стеснённых условиях строительства // Вестник Ульяновского государственного технического университета. 2018. №2. С. 52–55.

15. Валигура Н.С. Способы бурения неглубоких скважин // Разведка и охрана недр. 2014. №2. С. 27–30.

16. Du H. Strength properties of icy frozen silt sands under uniaxial compression for a wide range of strain rates and moisture content. Science and technology of cold regions. 2016. no. 123. pp. 107–113.

17. Черкасов В.И. Области применения и проблемы бурения неглубоких скважин // Разведка и охрана недр. 2014. №2. С. 24–27.

18. Валигура Н.С. Породоразрушающие инструменты для вращательного бурения неглубоких скважин и их основные конструктивные особенности // Разведка и охрана недр. 2014. №2. С. 30–33.

19. Саленко А.Ф., Федотьев А.Н., Федотьев Н.А. Перспективы использования регенерированного твердого сплава для производства буровых долот // Вісник СевНТУ. Серія: Машиноприладобудування та транспорт. 2014. №150. С. 139–145.

20. Гилев А.В., Бовик К.А., Шигин А.О., Белозеров И.Р. Анализ проходки шарошечных долот в условиях Олимпиадинского ГОКа ЗАО «ПОЛЮС» // Современные проблемы науки и образования. 2015. №2. С. 153–153.

21. Zhiqiang H., Qin L., Yi Z., Shuang J., Yachao M., Wengang H., Yongtao F. Experimental research on the surface strengthening technology of roller cone bit bearing based on the failure analysis. Engineering Failure Analysis. 2013. no.12. pp. 12–26.

22. Бугаев В.Г., Ереско С.П., Бугаев И.В. Выбор и обоснование конструктивных параметров бурового режущего инструмента для проходки скважин в мерзлых грунтах // Горное оборудование и электромеханика. 2013. №2. С. 6–13.

23. Мартюченко И.Г. Винтовые рабочие органы машин для разработки мерзлых грунтов / И.Г. Мартюченко.: монография. М.: Научная мысль. ИНФА-М, 2014. 200 с.

24. Мартюченко И.Г., Зенин М.И. Перспективы развития бурового инструмента для вечномерзлых грунтов // Строительные и дорожные машины. 2019. №9. С.47–48.

25. Мартюченко И.Г., Зенин М.И. Состояние и перспективы развития бурового инструмента для мерзлых грунтов // Техническое регулирование в транспортном строительстве. 2019. № 1(34).

26. Баловнев В.И. и др. Определение оптимальных параметров транспортно-технологических машин методами теории подобных преобразований // Строительные и дорожные машины. 2019. №12. С. 3–11.


Для цитирования:


Мартюченко И.Г., Зенин М.И. ВЗАИМОДЕЙСТВИЕ ВИНТОВОЙ ЛОПАСТИ БУРОВОГО ИНСТРУМЕНТА С МЕРЗЛЫМ ГРУНТОМ. Научный рецензируемый журнал "Вестник СибАДИ". 2020;17(2):162-171. https://doi.org/10.26518/2071-7296-2020-17-2-162-171

For citation:


Martiuchenko I.G., Zenin M.I. INTERACTION OF A HELICAL BLADE OF A DRILLING TOOL WITH FROZEN GROUND. The Russian Automobile and Highway Industry Journal. 2020;17(2):162-171. (In Russ.) https://doi.org/10.26518/2071-7296-2020-17-2-162-171

Просмотров: 94


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2071-7296 (Print)
ISSN 2658-5626 (Online)