Классификация грунтов и разрабатываемых материалов по трудности разработки.

В настоящее время используются три различных классификации грунтов.

В строительном деле используют классификацию, построенную на основе происхождения грунтов и гранулометрического состава. Всего имеется семь (I - VII) категорий грунтов. Эта классификация не отражает в достаточной степени трудность разработки фунта, поскольку его свойства меняются в значительной степени от влажности и температуры.

В горном деле используется шкала горных пород по буримости, для чего используется предложенный М.М.Протодьяконовым коэффициент крепости.

За единицу принят грунт, для которого σ_cж = 1000 Н/см² (крепкая глина). Вся шкала фунтов представляет 14 категорий со значением крепости от 0,3 для плывунов и болотистого грунта до 20 для кварцев и базальтов. Данный метод подходит для процесса бурения и неприменим для ножевых рабочих органов землеройных машин.

Так как определение сопротивления резанию и копанию в полевых условиях затруднительно, то были неоднократно сделаны попытки создания простого и удобного метода определения трудности разработки грунт.

Рис. 7.11 Схема ударника ДорНИИ

 

 

Одна из попыток в этой области была сделана проф.Зелениным А.И, предложившим использовать для этой цели ударник ДорНИИ, представляющий собой стержень с наконечником длиной 10 см и площадью поперечного сечения 1 см². По стержню длиной 0,4 м свободно перемещается груз весом 25 Н (рисунок 7.11). Груз, падая с высоты 0,4 м на буртик, производит работу, за каждое падение равную 10 Н. Число падений, необходимое для погружении в фунт плоскости цилиндрического наконечника на глубину 10 см, называется числом С. При работе в особо слабых фунтах (песок, пахотный грунт и др.) наконечник площадью 1 см² заменяют наконечником с увеличенной площадью, например, 10 см². Такой наконечник погружается на глубину h = 10 см приблизительно за 10 ударов там, где наконечник с пло­щадью 1см² имеет С=1.

При увеличении площади наконечника необходимо учитывать и величину:

где Е - энергия удара;

Р - площадь наконечника

Как показали опыты, величина n влияет на подобие грунта по прочности при моделировании грунта в лабораторных условиях.

В лабораторных условиях при исследовании моделей землеройных рабочих органов площадь наконечников уменьшают в несколько раз, В фунтовом канале ММЙ соотношение размеров рабочих органов и их моделей составляет 1:7. Во столько же раз должна быть изменена и прочность грунта, что определяется ударником ДорНИИ. Для проверки адекватности моделируемой прочности грунта площадь наконечника ударника увеличена в семь раз.

Значительное влияние на точность показаний плотномера оказывает отношение массы падающего груза и массы направляющей части плотномера. Это отношение должно быть равным .

Для сохранения этой величины целесообразно стержень с увеличенной площадью наконечника устанавливать на противоположном конце плотномера вместо рукоятки, сохранив при этом соотношение масс примерно равным 2,8. Число ударов С, под действием которых стержень заглубится на 10 см. по данным А Н.Зеленина, пропорционально трудности разработки грунтов I-IV категории по строительной классификации. Такая шкала применительно к одноковшовым строительным экскаваторам при работе в немерзлых фунтах используется в ГОСТ 9693-67 при производстве земляных работ (таблица 7.2).

По данным Н.Г.Домбровского, Ю.А.Ветрова и др. исследователей уже в грунтах IV категории наблюдается несоответствие показаний ударника фактическим данным, полученным при исследовании работы экскаваторов. Кроме того, при наличии каменистых включений в грунтах данный метод также неприменим.

Таким образом, проблема классификации грунтов в стране по трудности их разработки основными типами машин для всей их шкалы еще не может считаться разрешенной и требует дальнейших исследований.

 

 

Таблица 7.2 ‑ Классификация грунтов по числу ударов ударника

Категория грунта по строительной классификации	Наиболее характерные фунты	Число ударов ударника ДорНИИ
	Песок, растительный грунт, суглинок мягкий	1-4
	Суглинок, глина разрыхленная	5-8
	Глина средней крепости, суглинок крепкий	9-15
	Глина крепкая	16-34

 

 

В ФРГ за последнее время дважды изменялись стандарты на классификацию грунтов по трудности их разработки. В настоящее время действует DIN 18196. Все грунты разделены на 7 классов (в более раннем стандарте на 8 классов).