Méthodes de développement des sols

2024 Auteur: Howard Calhoun | [email protected]. Dernière modifié: 2023-12-17 10:27

Dans le cadre des opérations de construction et d'exploitation minière, l'excavation est traditionnellement effectuée de trois manières: la coupe, la fracturation hydromécanique et le dynamitage.

L'ingénieur fait un choix en faveur d'une méthode particulière en fonction de la quantité de travail à effectuer, de la nature des sols du sol, des moyens techniques d'aménagement disponibles, etc.

Si une petite excavatrice peut facilement faire face au creusement d'une fosse de fondation pour la construction d'une maison de campagne, alors lors de l'exploitation minière, il est nécessaire d'utiliser toute une gamme de machines et de mécanismes. De plus, la plupart de ces moyens de production ne participeront pas directement à l'aménagement du sol. Leur but est de servir le processus de production et d'assurer la continuité des opérations.

Caractéristiques des sols

Le sol est la couche supérieure de la croûte terrestre formée par les roches altérées. Selon la densité et l'origine, les sols peuvent être classés en:

• Rocky (un tel sol est résistant à l'humidité, la résistance à la traction est supérieure à 5MPa). Cette catégorie comprend le granit, le calcaire, le grès.
• Semi-rocheux (résistance à la traction jusqu'à 5 MPa). Par exemple: argile, gypse, marne.
• Clastique grossier - fragments non cimentés de roches semi-rocheuses et dures.
• Sandy (ce sont des particules dispersées (jusqu'à 2 millimètres de diamètre) de roches).
• Argile (fines particules de roche (0,005 millimètre de diamètre)).

Le développement manuel du sol dans les tranchées est un processus plutôt laborieux. En principe, cela ne peut pas être effectué lors de l'extraction de roches.

La composition des sols comprend des parties solides, de l'eau et divers gaz (accumulés dans les pores). L'humidité du sol est une valeur qui caractérise le rapport de la masse de liquide à la masse de solides par unité de volume. Elle peut varier dans de larges limites et peut prendre une valeur de un (sable) à deux cent pour cent (limon au fond des réservoirs).

Le terrain dans le processus de développement augmente en volume. Cela est dû à la formation de pores et de cavités. L'amplitude du changement de volume est caractérisée par le coefficient de relâchement (rapport du volume occupé par le sol avant travaux au volume occupé par le sol après développement). Au fil du temps, la densité du sol ameubli diminue (compactage naturel). Il est également possible d'effectuer un compactage forcé du sol à l'aide d'engins de chantier lourds. La densité d'un tel sol se rapproche de l'original, bien qu'un peu moins. Cette différence peut être négligée, d'autant plus queavec le temps, il disparaîtra et le sol lui-même restaurera complètement ses propriétés (vieillira).

Les propriétés mécaniques des sols (principalement leur résistance et leur capacité à se déformer) dépendent de la composition et de la nature de la liaison entre les particules. Lors du développement, les connexions sont détruites, lors du compactage, elles sont restaurées.

Développement de la découpe

Les engins de terrassement et de terrassement sont utilisés pour développer le sol de cette manière.

Lors du fonctionnement, l'outil de coupe subit des charges de frottement et mécaniques très importantes. Dans de telles conditions, le treuil structurel conventionnel ne durera pas longtemps. Par conséquent, le tranchant du corps de travail est renforcé avec des éléments en cermet ou des aciers spéciaux. Les plaques composites céramique-métal sont les plus efficaces en fonctionnement. Mais leur coût est assez élevé. Par conséquent, le plus souvent, les godets sont renforcés avec des électrodes brasées en alliages résistants à l'usure. Entre autres choses, un tel godet a pour effet de s'auto-affûter pendant le fonctionnement en raison de l'usure plus accélérée de la partie en acier ordinaire du godet.

De telles machines coupent une certaine couche de sol. La masse coupée est transportée par un convoyeur spécial vers une décharge ou est immédiatement versée dans un camion à benne basculante pour être transportée vers une carrière ou d'autres chantiers de construction. L'excavation avec une excavatrice entre dans cette catégorie.

Types de pelles

Selon la conception et les paramètres du godet, les pelles sont divisées en types suivants:

• seau unique;
• rotatif et chaîne (multi-seau);
• fraisage.

Le plus courant est le type de pelle à godet unique. Ce type de machine est polyvalent et possède une très bonne maniabilité. Le volume utile optimal du seau est de 0,15 à 2 mètres cubes. L'excavation par une excavatrice (à godet unique) avec un godet plus massif et plus spacieux n'est pas économiquement réalisable, car les pièces hydrauliques et mécaniques de l'équipement tombent souvent en panne en raison de charges lourdes.

En outre, selon le mécanisme d'entraînement, les engins de terrassement sont divisés en chenille et en automobile. Il existe également des pelles dites araignées, ainsi que des pelles pneumatiques sur roues. Cependant, dans la pratique, de telles machines sont extrêmement rares, voire jamais prises dans les yeux. Même les constructeurs expérimentés, et même dans ce cas, tous ne peuvent pas se vanter d'avoir déjà travaillé dans la même installation avec ce type de machine.

Opération de pelle à pelle

Ce type de pelle peut creuser le sol de part et d'autre. Dans le premier cas, la pelle effectue des travaux le long de l'axe de déplacement. Au même moment, la terre tombe à l'arrière d'un camion qui arrive de l'autre côté.

Dans le second cas, le travail est effectué devant la pelle et les véhicules à charger sont alimentés par l'arrière.

Si vous avez besoin d'une excavation importante à grande profondeur, il n'y a pas d' alternative à l'excavation mécanisée. L'ensemble des travaux est réalisé à travers l'élaboration de plusieursétapes (niveaux). Le niveau ne dépasse pas les capacités technologiques d'un modèle de pelle particulier en termes de profondeur d'excavation.

Opération seau à seau

Ce type de machine est un excellent exemple de mécanisme à action continue. Par conséquent, bien sûr, les performances d'une telle pelle sont d'un ordre de grandeur supérieur aux performances des machines à godet conventionnelles. Mais il faut dire que de tels équipements ne sont utilisés que dans la construction d'installations à grande échelle. Ce type d'équipement est absolument inadapté à l'excavation dans une petite tranchée: entretien très coûteux, consommation de carburant très élevée.

Les godets de travail peuvent être fixés sur la chaîne ou sur le rotor. D'où le nom des excavatrices: à chaîne et rotative.

Ce type de pelle peut être utilisé dans le développement des sols du groupe 2. Bien qu'en pratique, il existe des cas où de telles machines s'adaptent facilement aux sols de 1 à 3 groupes. Le sol doit être relativement propre, sans grosses pierres ni souches puissantes.

Développement d'engins de terrassement

Une machine dans un cycle de travail effectue l'extraction de la roche, son déplacement sur de courtes distances. Ces machines comprennent des décapeuses, des niveleuses et des bulldozers.

Les grattoirs sont utilisés pour les gros travaux. Ces machines sont très productives, elles peuvent être utilisées dans des conditions de sol de 1 à 4 types. Cependant, malgré l'incroyable puissance, le grattoir ne peut pas traiter les sols denses. Par conséquent, ces sols doivent d'abord être desserrés. En un seul passage, cette machine peut enleverune couche de sol jusqu'à 320 millimètres d'épaisseur. La valeur spécifique dépend de la puissance, de la forme du godet et du modèle de racleur.

Le fond du godet racleur est équipé d'une lame. Ce n'est pas le couteau que la plupart des gens utilisent pour couper les aliments dans la cuisine. Dans ce cas, une bande d'acier Hadfield résistant à l'abrasion et auto-renforçante a été soudée.

Les bulldozers sont utilisés pour travailler à faible profondeur et sur de longues distances. En outre, ce type de machine est utilisé pour nettoyer et niveler le fond des fosses, dont le développement a été réalisé par de grandes excavatrices.

À la profondeur, le bulldozer se déplace à travers les gradins. La profondeur du niveau est égale à la taille de la couche que la machine peut retirer en un seul passage. Il est très important que le mouvement de travail du bulldozer soit effectué sur une pente. Cela permettra un certain déchargement des unités motrices et minimisera la probabilité de panne de l'équipement.

Les niveleuses ont peu de puissance et de potentiel. Ils sont principalement utilisés pour des travaux décoratifs: remblais et talus, travaux d'aménagement.

Description et portée du développement hydromécanique

Dans ce cas, le développement manuel des sols est hors de question. Cependant, comme avec l'utilisation d'engins de terrassement. Le champ d'application est très vaste: de la création de réservoirs artificiels à la construction de routes. La technologie permet également la remise en état de zones de développement résidentiel et industriel dans les zones marécageuses et côtières sujettes aux inondations. Tous les processus sont mécanisés. Cette méthode d'excavation nécessitecréant une infrastructure spéciale, ce qui rend conseillé de ne l'utiliser qu'avec de très gros volumes de travail à venir.

Développement hydromécanique à l'aide d'hydromoniteurs

L'essence de cette méthode de développement est la suivante: le sol est lavé avec un jet d'eau sous haute pression (environ 15 MPa). La masse de boue qui en résulte (dans l'argot des professionnels - pulpe) s'accumule initialement dans des réservoirs intermédiaires, et de là, elle est pompée à travers le pipeline au bon endroit.

Au fil du temps, l'humidité s'évapore complètement et une couche dense de sol se forme. S'il est compacté avec un rouleau, ce sol devient tout à fait adapté à la construction de lignes de communication (routes et voies ferrées).

Le grand avantage technologique de cette méthode est la capacité de développer des sols de presque toutes les catégories de complexité.

Aménagement hydromécanique à l'aide de dragues suceuses

Lors de l'exécution de travaux au fond des réservoirs, l'excavation manuelle, ainsi que l'utilisation d'engins de terrassement traditionnels, sont exclues. Navires spéciaux nécessaires.

Un projectile de dragage est un engin flottant équipé d'un équipement spécial. Une pompe puissante pompe le sol érodé du fond du réservoir et le transporte par un pipeline soit dans la cale du navire, soit vers un navire de transport auxiliaire, ou le rejette avec un jet puissant loin du site d'excavation.

Des dragues suceuses similaires ont trouvé une application dans l'approfondissement et le dégagement des chenaux des navires dans des conditions d'eau peu profonde, l'approfondissement des rivières afin de fournirnavigation ininterrompue, ainsi que dans l'extraction de diamants du plateau des océans.

La masse de terre est aspirée par le tuyau. Pour l'aspiration de limon et de sol meuble, le tuyau n'est pas équipé d'un ripper supplémentaire. La présence de ce dernier est nécessaire lors du développement de sols denses. Selon la complexité du développement, cette méthode est en tête. Exploitation et entretien des transports spéciaux, leur stationnement dans les eaux portuaires est très onéreux. Les exigences en matière de qualification du personnel de service sont élevées.

Développement des sols gelés

Pour le développement dans des conditions de pergélisol, ainsi que pour le développement de roches rocheuses, de puissantes explosions dirigées sont utilisées. Le TNT, l'ammonite et le péage peuvent être utilisés comme explosifs.

Les projectiles explosifs peuvent être placés aussi bien en surface qu'en profondeur dans des trous pré-percés ou dans des cavités naturelles.

Les soi-disant charges de forage sont utilisées dans le développement d'une grande partie de la piscine, ainsi que pour le déversement de terre. Des projectiles explosifs sont installés dans des puits pré-forés. Le diamètre minimum du forage est de 200 mm. Pour augmenter le pouvoir destructeur des charges, les trous sont recouverts de l'extérieur de sable ou de roche fine (formée lors du forage de puits).

Les charges Shpurovye sont utilisées lorsqu'il est nécessaire d'excaver une petite quantité de sol. Il est possible de réaliser à la fois en exploitation à ciel ouvert et en exploitation souterraine. Les trous sont une sorte de coquilles. Avoir un diamètre de 25jusqu'à 75 millimètres. Ils sont remplis d'explosifs au maximum aux deux tiers. L'espace restant est rempli de roche (afin de recevoir une onde de choc dirigée et d'obtenir le plus grand effet bénéfique).

Frais de chambre. Ce type de charge est utilisé lorsqu'il est nécessaire d'excaver des volumes de sol importants au moyen d'une éjection dirigée. L'essence de la méthode est la suivante. Dans la zone de travail, des puits verticaux ou des tunnels horizontaux sont équipés, dans les parois desquels des trous borgnes sont percés pour la pose de charges. Après la pose des explosifs, les galeries et les puits sont recouverts de terre (cela vous permet d'augmenter la puissance de l'explosion). La direction de l'éjection est assurée par la pose inégale de l'explosif. Ainsi, d'un côté, il peut y avoir plusieurs fois plus de trous de forage pour les charges. À cette fin, une inadéquation des explosions peut également être utilisée.

La charge dite fendue est principalement utilisée dans le développement du sol dans des conditions de pergélisol. Il n'est guère possible d'effectuer une libération dirigée d'une telle roche. Mais le desserrer pour qu'il puisse être retiré à l'avenir avec un bulldozer ou une excavatrice est tout à fait réaliste. Pour cela, un outil est utilisé qui, selon le principe de fonctionnement et en apparence, ressemble à une fraise à disque pour le métal. Seulement, bien sûr, un tel outil a une taille beaucoup plus grande. Une telle fraise coupe des rainures particulières dans le sol à une distance maximale de 2,5 mètres les unes des autres. L'explosif n'est pas placé dans chaque rainure, mais à travers une - l'espace creux non rempli agit comme un compensateur. onde de chocécrase le sol, et il se déplace vers la cavité. De tels travaux nécessitent une préparation minutieuse et une étude détaillée du projet.