29. Механизация земляных работ в зимних условиях

Основными свойствами сезонно-мерзлых грунтов являются повышенная механическая прочность, наличие пластических деформаций, пучинистость и повышенное электросопротивление.

Проявление этих свойств и глубина промерзания зависят в основном от длительности промерзания, температуры, влажности и вида грунта.

Помимо указанных факторов, глубина промерзания грунтов, зависит и от силы ветра, толщины снежного покрова, характера естественного покрова (трава, пахотная земля, торф, камни, дорожные покрытия и т. д.), а также теплопроводности, влажности и уровня грунтовых вод.

Экскаваторный забой промерзает с кровли и откоса забоя, а также непосредственно с лобовой части его. В связи с этим разработка мерзлого грунта одноковшовыми экскаваторамипроизводится по четырем схемам (направлениям движения ковша): вдоль мерзлого слоя (при различной глубине внедрения ковша от открытой поверхности);— поперек мерзлого слоя (в пределах его); — поперек мерзлого слоя (начиная с немерзлого грунта, т. е. с подбоем); IV — под углом к мерзлому слою в откосе забоя.

 С понижением температуры механическая прочность грунта, а также удельное сопротивление резанию и копанию резко возрастают (в 5—8 раз). Поскольку температура мерзлого грунта изменяется по глубине, соответственно изменяются прочностные характеристики грунта: наибольшие значения удельного сопротивления копанию KFM имеют место в верхней, наружной части мерзлого слоя и наименьшие — на границе мерзлого и немерзлого (талого) грунта

Мерзлые грунты в силу своей повышенной механической прочности и сопротивления копанию (разрушению) усложняют производство земляных работ в зимних условиях и ограничивают возможность применения землеройных и землеройно-транспортных машин.

Для установления области возможного использования экскаваторов и другого оборудования (статических и динамических рыхлителей и т. п.) на мерзлых грунтах, особенно в очень прочных, необходимо выявить их технические возможности для непосредственной разработки мерзлого грунта.

Возможности применения землеройно-транспортных машин на мерзлых грунтах в значительной степени определяются конструктивным исполнением их рабочего органа и обеспечением устойчивой работы машины.

Глубина рыхления мерзлого грунта навесными статическими рыхлителями определяется, в первую очередь, мощностью двигателя трактора, а также конструктивным исполнением рыхлителя. При использовании тракторов, мощность двигателей которых 150...250 кВт, hR — = 0,45... 1 м. Применение сверхмощных тракторов (мощность двигателя 400... ...450 кВт) позволяет увеличить глубину рыхления грунтов до 1,5 м.

Без предварительного рыхления разработка мерзлых грунтов скреперами и бульдозерамикрайне ограничена; глубина рыхления — 0,05...0,15 м.

Глубина рыхления мерзлых грунтов динамическими рыхлителями (клин- и шар-молотом, дизель-молотом и др.) д = 0,4...0,6 м, а навесными гидромолотами — до 2 м (разработка ведется послойно).

При глубине промерзания грунта производительность землеройного оборудования  понижается. Для эффективной разработки грунтов в зимнее время и подготовки мерзлого слоя глубиной /ip к экскавации применяют следующие основные способы: предохранение грунта от промерзания; механическое разрушение (статическими и динамическими рыхлителями, блочный способ); взрывное рыхление; оттаивание.