ИМИТАЦИОННОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ УДАРНОГО ПРОЦЕССА УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ

Введение. При строительстве современных скоростных магистралей большое внимание уделяется уплотнению оснований, состоящих из грунтов естественного сложения. Они требуют использования специального оборудования, в том числе и самоходных машин, осуществляющего уплотнение в непрерывном цикле. Но при его проектировании возникают определенные трудности по определению параметров ускорителей удара и массы ударной плиты. Цель работы – изучение влияния параметров рабочего оборудования на процесс деформирования грунта.

Материалы и методы. Для проверки влияния параметров трамбующего оборудования на процесс уплотнения был выбран способ математического моделирования процесса с использованием реологических моделей. Рабочий цикл трамбовки ударного действия условно разделен на четыре фазы. Дано математическое описание движения штампа и грунта в каждой из фаз движения. Рассмотрено изменение напряженного состояния во времени в теле грунтового полупространства.

Результаты. Была получена зависимость изменения напряженного состояния грунта во времени при различных жесткостях пружинного ускорителя удара и изменении массы штампа. Анализ зависимостей показал, что при проектировании оборудования ударного действия, предназначенного для уплотнения грунтов естественного сложения, требуется согласование пиковых напряжений от массы штампа и жесткости ускорителей удара. Это позволит растянуть во времени действие напряжений, быстрее сформировать уплотненное ядро в грунтовом полупространстве и потребует меньшего числа ударов по одному следу для получения требуемой плотности материала.

Обсуждение и заключение. Предложенная модель трамбующего оборудования позволила рассмотреть процессы, происходящие в грунтовом полупространстве, получить сравнительные характеристики массы штампа и жесткости ускорителей удара. Полученные данные хорошо коррелируются с данными других авторов. Результаты исследования могут быть полезны инженерным работникам, занимающимся разработкой новой техники интенсифицирующего действия.

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

1. Serridge C.J. Synac O. Ground Improvement Solutions for Motorway Widening Schemes and New Highway Embankment Construction Over Soft Ground. Ground Improvement Journal. 2007. Vol.11(4). pp. 219–228.

2. Karczewski J. Identification of Heavy Machines Impaction on Soil Using Ground Penetrating Radar. Karczewski J., Pysz P., Tomecka-Suchoń S., Akinniyi A., Uhl T. Mechanisms and Machine Science. 2019. Vol. 73. pp. 3741–3748.

3. Доценко А.И., Никитин Д.В. Пути повышения эффективности грунтоуплотняющих машин ударного действия // Вестник МАДИ. 2019. №3 (58). С. 27–31.

4. Дьяконов П.Ю., Болтунов В.А., Потапов А.Д. Применение тяжелых трамбовок при возведении насыпей в транспортном строительстве // Вестник МГСУ. 2009. № 1. С. 97–99.

5. Летунин С.Б., Савенков А.В. Анализ использования грунтоуплотняющих машин при возведении земляного полотна // Сб. «Специальная техника и технологии транспорта Санкт-Петербурга». Петергоф, 2019. С. 88–92.

6. Халафов Н.М., Габиров Ф.Г., Амрахов А.Т. Утрамбовывание просадочных лессовых грунтов тяжелыми трамбовками и разработка новых конструкций // Строительство и архитектура. 2016. Т.4 № 1. С. 6–9.

7. Галдин Н.С. Рабочее оборудование ударного действия для уплотнения грунта трамбованием: монография [Электронный ресурс]: Н.С. Гал дин; СибАДИ, кафедра ПТТ-МиГ. Электрон. дан. Омск: СибАДИ, 2016. 104 с.

8. Чухарев Р.А., Чабуткин Е.К. Трамбовка ударного действия для уплотнения грунтов естественного сложения. Механизация и автоматизация строительства [Электронный ресурс]: сборник статей / Самара: Самар. гос. техн. ун-т, 2019. С.7–12.

9. Костельов М.П., Хархута Н.Я. Определение основных параметров трамбующих машин для уплотнения грунтов // Строительные и дорожные машины. 1969. № 11. С. 11–14.

10. Тюремнов И.С., Разумов С.В., Доценко А.И. Методика расчета параметров и режимов работы двухмассных рабочих органов трамбующих машин // Известия вузов, Машиностроение. 2005. №2. С. 37–43.

11. Polyakov A.P. Dynamic powder compaction processes // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. 2018. Iss.2. pp.42–82. DOI: 10.17804/2410-9908.2018.2.042-082.

12. Галдин Н.С., Егорова Н.Н. Моделирование трамбующего рабочего органа // Вестник Воронежского гос.техн.ун-та. 2011. т.7. № 1. С. 49–52.

13. Абелев М.Ю., Романов Н.В., Коптева О.В. Уплотнение грунтов тяжелыми трамбовками // Промышленное и гражданское строительство. 2018. № 4. С. 16–21.

14. Савельев С.В., Михеев В.В. Исследование деформирования упруго-вязкой среды при ударном нагружении // Вестник Сибади. 2012. №4. С.100– 103.

15. Тюремнов И.С., Разумов С.В. К вопросу о повышении эффективности рабочих органов трамбующих машин // Известия вузов. Строительство. 1999. № 10. С. 88–93.

16. Paulmichl I., Furpass J.: Mitteltiefe Verdichtung mit dem Impulsverdichter – Fallbeispiele aus der Praxis. Tagungsband der 7. Österreichische Geotechniktagung des Österreichischen Nationalkomitees der International Society for Soil Mechanics and Geotechnical Engineering (ISSMGE) und des ÖIAV, Austria Center Vienna, 21. – 22. Jänner 2009.

17. Костельов М.П. Напряженное состояние грунта, уплотняемого ударными нагрузками // В сб. «Вопросы проектирования и сооружения земляного полотна автомобильных дорог». Тр.Союздорнии, вып. 37, Балашиха, 1970. С. 177–194.

18. Попов Г.Н., Разумов С.В., Травников К.К. Определение технологических параметров трамбующих машин в условиях эксплуатации // Строительные и дорожные машины. № 3. 1987. С. 16–17.

19. Попов Г.Н., Разумов С.В. Расчетная модель грунтоуплотняющих машин ударного действия. // Известия вузов. Строительство и архитектура. 1986. № 8. С. 103–107.