Métodos de desarrollo del suelo

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24

En el curso de las operaciones de construcción y minería, la excavación se lleva a cabo tradicionalmente en una de tres formas: corte, fracturación hidromecánica y voladuras.

El ingeniero elige un método particular en función de la cantidad de trabajo a realizar, la naturaleza de los suelos, los medios técnicos de desarrollo disponibles, etc.

Si una excavadora pequeña puede hacer frente fácilmente a la excavación de un pozo de cimentación para la construcción de una casa de campo, entonces, cuando se extrae, es necesario utilizar una amplia gama de máquinas y mecanismos. Además, la mayoría de estos medios de producción no estarán directamente involucrados en el desarrollo del suelo. Su propósito es servir al proceso de producción y asegurar la continuidad de las operaciones.

Características de los suelos

El suelo es la capa superior de la corteza terrestre formada por rocas erosionadas. Según la densidad y el origen, los suelos se pueden clasificar en:

• Rocoso (tal suelo es resistente a la humedad, la resistencia a la tracción es más de 5MPa). Esta categoría incluye granito, piedra caliza, arenisca.
• Semi-rocoso (resistencia a la tracción hasta 5 MPa). Por ejemplo: arcilla, yeso, marga.
• Clástico grueso: fragmentos no cementados de rocas semirrocosas y duras.
• Arenoso (son partículas dispersas (de hasta 2 milímetros de diámetro) de rocas).
• Arcilla (partículas de roca finas (0,005 milímetros de diámetro)).

El desarrollo manual del suelo en zanjas es un proceso bastante laborioso. En principio, no se puede llevar a cabo cuando se extraen rocas.

La composición de los suelos incluye partes sólidas, agua y varios gases (que se acumulan en los poros). La humedad del suelo es un valor que caracteriza la relación entre la masa de líquido y la masa de sólidos por unidad de volumen. Puede variar en un amplio rango y puede tomar un valor de uno (arena) a doscientos por ciento (limo en el fondo de los embalses).

La tierra en el proceso de desarrollo aumenta de volumen. Esto se debe a la formación de poros y caries. La magnitud del cambio de volumen se caracteriza por el coeficiente de aflojamiento (la relación entre el volumen ocupado por el suelo antes del trabajo y el volumen que ocupa el suelo después del desarrollo). Con el tiempo, la densidad del suelo suelto disminuye (compactación natural). También es posible realizar la compactación forzada del suelo utilizando equipos de construcción pesados. La densidad de dicho suelo se acerca a la original, aunque algo menos. Esta diferencia puede despreciarse, especialmente porquecon el tiempo, y desaparecerá, y el suelo mismo restaurará por completo sus propiedades (envejecerá).

Las propiedades mecánicas de los suelos (principalmente la resistencia y la capacidad de deformación) dependen de la composición y la naturaleza del enlace entre las partículas. Durante el desarrollo, las conexiones se destruyen, durante la compactación se restauran.

Desarrollo de corte

Máquinas de transporte y movimiento de tierras se utilizan para desarrollar el suelo de esta manera.

Durante el funcionamiento, la herramienta de corte experimenta cargas mecánicas y de fricción muy significativas. Bajo tales condiciones, el polipasto estructural convencional no durará mucho. Por lo tanto, el filo del cuerpo de trabajo está reforzado con elementos cermet o aceros especiales. Las placas compuestas de cerámica y metal son las más eficientes en la operación. Pero su costo es bastante alto. Por lo tanto, la mayoría de las veces los cubos se refuerzan con electrodos soldados hechos de aleaciones resistentes al desgaste. Entre otras cosas, dicho cucharón tiene el efecto de autoafilarse durante la operación debido a un desgaste más acelerado de la parte ordinaria de acero del cucharón.

Tales máquinas cortan cierta capa de tierra. La masa cortada se transporta mediante un transportador especial a un vertedero o se vierte inmediatamente en un camión volquete para su transporte a una cantera u otros sitios de construcción. La excavación con una excavadora cae dentro de esta categoría.

Tipos de excavadoras

Según el diseño y los parámetros del cucharón, las excavadoras se dividen en los siguientes tipos:

• cubo único;
• rotativo y de cadena (varios cubos);
• fresado.

La más común es la excavadora de un solo cucharón. Este tipo de máquina es versátil y tiene muy buena maniobrabilidad. El volumen útil óptimo del balde es de 0,15 a 2 metros cúbicos. La excavación con una excavadora (de un solo cangilón) con un cangilón más masivo y de mayor capacidad no es económicamente factible, ya que los componentes hidráulicos y mecánicos del equipo a menudo fallan debido a las cargas pesadas.

Además, según el mecanismo de accionamiento, las máquinas de movimiento de tierras se dividen en orugas y automóviles. También existen las llamadas excavadoras andantes, así como las excavadoras de ruedas neumáticas. Sin embargo, en la práctica, tales máquinas son extremadamente raras, si es que alguna vez llaman la atención. Incluso los constructores experimentados, y aun así, no todos pueden presumir de haber trabajado alguna vez en las mismas instalaciones con este tipo de máquina.

Operación de pala excavadora

Este tipo de excavadora puede excavar el suelo tanto de lado como de lado a lado. En el primer caso, la excavadora realiza trabajo a lo largo del eje de movimiento. Al mismo tiempo, la tierra cae en la parte trasera de un camión que sube desde el otro lado.

En el segundo caso, el trabajo se realiza por delante de la excavadora y los vehículos de carga se alimentan por detrás.

Si necesita realizar una excavación importante a gran profundidad, entonces no hay alternativa a la excavación mecanizada. Todo el trabajo se lleva a cabo mediante el desarrollo de variosetapas (niveles). El nivel no supera las capacidades tecnológicas de un modelo de excavadora en particular en términos de profundidad de excavación.

Operación cubo a cubo

Este tipo de máquina es un excelente ejemplo de un mecanismo de acción continua. Por lo tanto, por supuesto, el rendimiento de una excavadora de este tipo es un orden de magnitud mayor que el rendimiento de las máquinas convencionales de un solo cangilón. Pero debe decirse que dicho equipo se usa solo en la construcción de instalaciones a gran escala. Este tipo de equipo es absolutamente inadecuado para la excavación en una zanja pequeña: mantenimiento muy costoso, consumo de combustible muy alto.

Los cangilones de trabajo se pueden fijar en la cadena o en el rotor. De ahí el nombre de las excavadoras: de cadena y rotativas.

Este tipo de excavadora se puede utilizar en el desarrollo del suelo del grupo 2. Aunque en la práctica hay casos en que tales máquinas se adaptan fácilmente a suelos de 1 … 3 grupos. El suelo debe estar relativamente limpio, sin piedras grandes ni tocones poderosos.

Desarrollo de máquinas de movimiento de tierras

Una máquina en un ciclo de trabajo realiza la extracción de roca, su movimiento en distancias cortas. Estas máquinas incluyen traíllas, motoniveladoras y excavadoras.

Los raspadores se utilizan para trabajos a gran escala. Estas máquinas son muy productivas, se pueden usar en condiciones de suelo de 1 … 4 tipos. Sin embargo, a pesar del increíble poder, el raspador no puede manejar suelos densos. Por lo tanto, dichos suelos primero deben aflojarse. En una sola pasada, esta máquina puede eliminaruna capa de suelo de hasta 320 milímetros de espesor. El valor específico depende de la potencia, la forma del cucharón y el modelo de raspador.

La parte inferior de la cuchara rascadora está equipada con una cuchilla. Este no es el cuchillo que la mayoría de la gente usa para cortar comida en la cocina. En este caso, se soldó una tira de acero Hadfield resistente a la abrasión y autorreforzante.

Las topadoras se utilizan para trabajar a poca profundidad y largas distancias. Además, este tipo de máquina se utiliza para limpiar y nivelar el fondo de fosas, cuyo desarrollo fue realizado por grandes excavadoras.

Hasta la profundidad, la excavadora se mueve a través de los niveles. La profundidad del nivel es igual al tamaño de la capa que la máquina puede quitar en una sola pasada. Es muy importante que el movimiento de trabajo de la excavadora se realice en una pendiente. Esto permitirá una cierta descarga de las unidades de energía y minimizará la probabilidad de falla del equipo.

Las niveladoras tienen poca potencia y potencial. Se utilizan principalmente para trabajos decorativos: terraplenes y taludes, trabajos de planeamiento.

Descripción y alcance del desarrollo hidromecánico

En este caso, el desarrollo de suelos manualmente está fuera de cuestión. Sin embargo, al igual que con el uso de máquinas de movimiento de tierras. El alcance es muy amplio: desde la creación de embalses artificiales hasta la construcción de carreteras. La tecnología también permite la recuperación de áreas para desarrollo residencial e industrial en áreas pantanosas y costeras propensas a inundaciones. Todos los procesos están mecanizados. Este método de excavación requierecreando una infraestructura especial, lo que hace aconsejable utilizarla solo con volúmenes de trabajo próximos muy grandes.

Desarrollo hidromecánico mediante hidromonitores

La esencia de este método de desarrollo es la siguiente: el suelo se lava con un chorro de agua a alta presión (alrededor de 15 MPa). La masa de lodo resultante (en la jerga de los profesionales, pulpa) se acumula inicialmente en tanques intermedios y desde allí se bombea a través de la tubería al lugar correcto.

Con el tiempo, la humedad se evapora por completo y se forma una densa capa de suelo. Si se compacta con un rodillo, ese suelo se vuelve muy adecuado para la construcción de líneas de comunicación (carreteras y vías férreas).

La gran ventaja tecnológica de este método es la capacidad de desarrollar suelos de casi cualquier categoría de complejidad.

Desarrollo hidromecánico mediante dragas de succión

Cuando se realicen trabajos en el fondo de embalses, se excluye la excavación manual, así como el uso de máquinas tradicionales de movimiento de tierras. Se necesitan recipientes especiales.

Un proyectil de dragado es una embarcación flotante equipada con equipo especial. Una potente bomba bombea el suelo erosionado desde el fondo del depósito y lo transporta a través de una tubería a la bodega del buque o a un buque de transporte auxiliar, o lo arroja con un potente chorro lejos del lugar de excavación.

Dragas de succión similares han encontrado aplicación para profundizar y despejar las calles de los barcos en condiciones de aguas poco profundas, profundizando los ríos para proporcionarnavegación ininterrumpida, así como en la extracción de diamantes de la plataforma de los océanos.

La masa de suelo es succionada a través de la tubería. Para la succión de limo y tierra blanda, la tubería no está equipada con un desgarrador adicional. La presencia de estos últimos es necesaria cuando se desarrollan suelos densos. De acuerdo con la complejidad del desarrollo, este método está a la cabeza. Operación y mantenimiento de transportes especiales, su estacionamiento en aguas portuarias es muy costoso. Existen altos requisitos para la calificación del personal de servicio.

Desarrollo de suelos helados

Para el desarrollo en condiciones de permafrost, así como para el desarrollo de rocas rocosas, se utilizan poderosas explosiones dirigidas. El TNT, la amonita y el peaje se pueden utilizar como explosivos.

Los proyectiles explosivos se pueden colocar tanto en la superficie como en lo profundo de agujeros pretaladrados o en cavidades naturales.

Los llamados cargos de perforación se utilizan en el desarrollo de una gran área de la piscina, así como para el vertido de tierra. Los proyectiles explosivos se instalan en pozos preperforados. El diámetro mínimo del pozo es de 200 mm. Para aumentar el poder destructivo de las cargas, los agujeros se cubren desde el exterior con arena o roca fina (que se forma al perforar pozos).

Las cargas Shpurovye se utilizan cuando es necesario excavar una pequeña cantidad de suelo. Es posible realizarlo tanto en minería a cielo abierto como en minería subterránea. Los agujeros son una especie de conchas. Tiene un diámetro de 25hasta 75 milímetros. Están llenos de explosivos en un máximo de dos tercios. El espacio restante se llena con roca (para recibir una onda expansiva dirigida y lograr el mayor efecto beneficioso).

Cargos de cámara. Este tipo de carga se utiliza cuando es necesario excavar volúmenes importantes de suelo mediante una eyección dirigida. La esencia del método es la siguiente. En el área de trabajo, se equipan pozos verticales o túneles horizontales, en cuyas paredes se perforan agujeros ciegos para colocar cargas. Después de colocar los explosivos, los socavones y los pozos se cubren con tierra (esto le permite aumentar el poder de la explosión). La dirección de la eyección está asegurada por la disposición desigual del explosivo. Por lo tanto, en un lado puede haber varias veces más agujeros de perforación para cargas. También para este propósito se puede utilizar el desajuste de las explosiones.

La denominada carga ranurada se utiliza principalmente en el desarrollo de suelos en condiciones de permafrost. Es casi imposible llevar a cabo un lanzamiento dirigido de tal roca. Pero aflojarlo para que en el futuro pueda ser removido con una excavadora o excavadora es bastante realista. Para ello se utiliza una herramienta que, según el principio de funcionamiento y en apariencia, se asemeja a un cortador de disco para metal. Solo, por supuesto, tal herramienta tiene un tamaño mucho más grande. Tal cortador corta surcos peculiares en el suelo a una distancia de hasta 2,5 metros entre sí. El explosivo no se coloca en cada surco, sino a través de uno: el espacio hueco sin relleno actúa como un compensador. onda de choqueaplasta el suelo, y se desplaza hacia la cavidad. Dichos trabajos requieren una preparación cuidadosa y un estudio detallado del proyecto.