Буровые работы

Размещено на http://www.allbest.ru/

Контрольная работа

Буровые работы

Задача 1.

Определить расход электроэнергии на отогрев 1 м 3 грунта (суглинка) вертикальными глубинными электродами, если плотность суглинка 1700 кг/м 3, влажность грунта щ = 12%, температура наружного воздуха = -16°С, конечная температура нагретого грунта tк = +12°С, объем грунта, подлежащего отогреву V= 550 м 3 глубина промерзания грунта h = 1,9 м.

Решение

Расстояние между электродами в ряду принимаем: d = 0,6 м, а промежуток между рядами электродов:

b = 0,866*d = 0,866 * 0,6 = 0,5196 ? 0,52м;

По графику (рис. 2), учитывающему среднюю отрицательную температуру фунта, определяем количество замерзшей в суглинке воды при температуре 12-16 °С. Так как температура в фунте измеряется по параболической кривой, средняя температура составит:

Рис. 2. График определения количества воды, находящейся в замерзшем состоянии в грунте при отрицательных температурах (% от общего количества воды):

1 - песчаные грунты; 2 - супесчаные грунты:

3 - суглинистые фунты; 4 - глинистые грунты

°С

0 -4 -8 -12 -16 -20 -24

Температура мерзлого грунта в °С

Для такой температуры количество замерзшей воды от общего содержания влаги составит еЗ.В=0,74

Усредненная удельная теплоемкость грунта определится:

где С Ц - удельная теплоемкость сухого грунта, равная 0,2;

- количество незамерзшей воды:

= 1 - 0,8= 0,2; tСР = -5°С; tК= 12°С

Коэффициент температуропроводности грунта определится из следующей формулы:

где л-- коэффициент теплопроводности грунта, равный 1,46 ккал/м*ч*град

Таблица 9. Теплотехнические характеристики различных грунтов при температуре 20 °С и нормальной влажности

Грунт	Средняя плотность в естественном залегании с кг/м 3	Коэффициент теплопроводности л, Вт/м °С	Удельная теплопроводность С, кДж/кг °С
Глина: - ломовая - мягкая, жирная - моренная, сланцевая	1950 1800.. .1900 2000	1,46 1,21 1,60	1,14 1,09 1,17

Определяем время Z оттаивания слоя толщиной 10 см на границе поверхности талого грунта: отогрев электрод грунт

Где: tИТ - температура источника тепла, равная 45°С

По графику функции Крампа (рис. 3):

Время оттаивания грунта на глубину х =10 см определяется по формуле:

Общая продолжительность оттаивания замерзшей толщи с учетом оставляемого верхнего слоя толщиной 20 см в замерзшем состоянии для предохранения от быстрого промерзания оттаянного грунта:

Расход тепла, идущего на оттаивание всего объема мерзлого грунта:

где: iГ --массовая влажность грунта (щ= 12%);

80-- скрытая теплота плавления льда, ккал/кг*град;

0,5 - удельная теплоемкость льда, ккал/кг*град.

Общий расход электроэнергии составит:

Расход электроэнергии на отогрев 1 м грунта:

Задача 2.

Между земляными работами и устройством фундамента здания с подвалом должен произойти вынужденный перерыв в зимнее время на Z = 15 суток при средней температуре наружного воздуха tНВ= -16°С

Естественное основание - суглинок.

Определить толщину слоя утеплителя из сухого торфа для предохранения естественного основания от промерзания.

Дано:

Грунт суглинок

Утеплитель- листья

tНВ= -16°С

Z=13 сут

КУПЛ= 2,7

Решение

Глубину промерзания грунта, не защищенного снегом, при отсутствии данных о величине коэффициента теплопроводности определяем по эмпирической формуле:

HПР = 60(4Р - Р 2) *КЭКВ = 60(4 * 0, 21 - 0,212) *0,94 = 44,9 см,

где Р - коэффициент, зависящий от температуры и количества суток

-- число зимних градусо-дней (при t = -16°С и Z = 13 суток);

КЭКВ - коэффициент эквивалентности глубины промерзания по отношению к глинистом}' грунту, принимаемый по таблице 10 и для глинистого грунта равный 0,94.

Таблица 10. Значение коэффициента, КЭКВ

Вид грунта	КЭКВ
Распаханный и забороненный	0,80
Песчаный	0,89
Супесчаный	0,92
Суглинистый	0,94
Глинистый	1,00

Толщина слоя торфа, эквивалентная толщине слоя глинистого грунта;

где - коэффициент эквивалентности толщины различных утеплителей по отношению к грунту, принимаемой по таблице 11 для листьев равен 3,1

КУПЛ -- коэффициент уплотнения, равный 1,24.

Таблица эквивалентности толщины различных утеплителей по отношению к грунту

Утеплитель	Коэффициент эквивалентности толщины различных утеплителей по отношению к грунту,
	песчаный	супесчаный	суглинистый	глинистый
Листва опавшая	3,3	3,1	2,7	2,2

Задача 3.

Рассчитать иглофильтровую установку (рис. 4) при коэффициенте фильтрации супеси КФ = 0,5 м/сутки, глубина котлована hK = 4,5 м, уровень грунтовых вод ниже дневной поверхности УГВ = 2 м, размеры котлована в плане (по дну) АхВ =40x20. глубина водоупорного слоя hвс = 8.5 м.

Рис. 4. Схема искусственного понижения уровня грунтовых вод

Дано:

hK = 4,5 м

УГВ = 2 м

Грунт супесь

АхВ =40x20м.

hвс = 8.5 м.

Решение.

Потребная производительность насосной установки:

где Кф -коэффициент фильтрации, м/сутки, приводится в таблице 12; Кф=0,5м/сутки

Н - мощность водоносного слоя: H = hвс -УГВ = 8.5-2,0 = 6,5м;

S - понижение уровня фунтовых вод, определяется по формуле:

S= hK- УГВ+ hЗАП =4,5-2,0 + 0,5 = 3 м,

где hзап - величина запаса положения уровня грунтовых вод ниже отметки дна котлована, (принимается более 0,5 м).

Кr - радиус действия группы иглофильтров;

r - приведенный радиус действия иглофильтров:

Радиус действия одного иглофильтра определяется по формуле профессора И.П. Кусакина:

Радиус действия группы иглофильтров:

Rr=r+R=10,6+21,8=32,4.

Пропускная способность одного иглофильтра q, м 3/ч, определите, выражения:

q= 0,7·р·d· Кф=0,4= 0,7 * 3,14 * 0,07 * 0.5 = 0.06 м 3/ч,

где d--диаметр иглофильтра (табл. 13) принимаем d=0.07 м.

Необходимое минимальное число игл должно быть:

Следует выбрать установку УУВ-2 (см. табл. 13) производительностью 4,9 м 3 /час; число иглофильтров - 20.

Далее определяется расстояние между иглофильтрами:

где n --фактическое число иглофильтров, шт.;

Р - периметр, по которому располагают иглофильтры, м, определится из формулы:

Р = 2·(A+В + 4(m· hK+ hЗАЗ)) = 2·(40 + 20 + 4·(0.85·5 + 0,5)) =2·(60+19)= 158 м,

где А и В - размеры котлована понизу, м;

m - коэффициент заложения откоса, принимаемый по таблице 14;m=0.85

hK - глубина котлована, м;

hЗАЗ - величина зазора между иглофильтрами и границей откоса, м (принимается не менее 0,5 м).

Задача 4.

Подобрать оборудование для гидромеханической разработки суглинистого карьера Vгр=400тыс.м 3, срок выполнения работ z=7 месяцев, дальность подачи воды к гидромонитору l=100 м, глубина всасывания hвс=6 м, высота подъема hп=2 м, уклон лотков от гидромониторов i=0,04, высота уступа в забое hуст=14 м, засоренность корнями составляет 16 %.

Решение

Часовая производительность насосной станции находится по формуле:

где К - коэффициент неравномерности работы гидромонитора 1,15-1,25;

q - расход воды на размыв и транспорт 1 м 3 грунта [4, § 2-2,табл. 18];

q=7.3м 3

Vч - часовая производительность гидромонитора; определяется для IV группы грунтов по диаметру насадки (90 мм) и напору перед насадкой (60 м) [4, § 2-2, табл. 15 и 16]: Vч =745/7=106.43 м 3/ч.

Определяем диаметр водовода:

где v - скорость протекания воды в трубе:

минимальная скорость движения воды v = 0,7 м/с;

максимальная скорость движения воды v = 1,5 м/с;

оптимальная скорость движения воды v= 0,9... 1,2 м/с.

Секундный расход воды находится по формуле:

Тогда

принимаем d= 600мм

Определяем полный манометрический напор насосов:

где h1 - высота подъема, м; h1=2 м

h2-- высота всасывания, м; h2=6 м

h3-- потеря напора в напорном водоводе, м;

h3=

l-- длина водовода, м; l=100м

h4-- местные сопротивления (0,05 ... 0, 1 h3);

h5-- потеря напора во всасывающем водоводе (1 - 1 .5 м);

h6-- потеря напора в гидромониторе, м;

h6=

h7 - необходимый напор пред насадкой гидромонитора, м [4, § 2-2, табл. 15]. h7=60м

По результатам вычислений выбираем центробежный насос, пользуясь данными [4, § 2-2, табл. 16]. Принимаем насос марки Д 1600-90 (14 НДс) Напор, 90м

Подача по воде, =1600 м 3/ч

Далее определяется наименьшее расстояние от гидромонитора до забоя:

lМИН=(1ч1,2) hуст=1,1·14=15,4м

где hуст - высота уступа в забое, hуст=14 м.

Наибольшее расстояние от гидромонитора до забоя находится по формуле:

lМАХ= lМИН+а=15,4+8=23,4м

где а - шаг передвижки гидромонитора, равный длине звена водовода (6-12 м).

Необходимое число гидромониторов определяется по исходной сменной выработке, м [4, § 2-2, табл. 15].

Далее при засоренности грунта 16% определяется расчетная выработка [4, § 2-2, табл. 20]:

VРАС= 745·0,76 = 566,62 м 3/смену

Необходимое количество гидромониторов п для работы в три смены в течение 7 месяцев определяется по формуле:

где т -- число смен в сутки; т=3

Vрас -- расчетная выработка гидромонитора, м 3/смену; VРАС= 566,62 м 3/смену

k--рабочих дней в месяце; k=22 дня

z--срок выполнения работ.

Лучше принять два гидромонитора марки например ГМН-250С, организовав их работу в две смены, и два насоса марки например 8-НДВ; этим будет обеспечена бесперебойная работа установки в случае необходимости текущего ремонта.

Состав бригады по обслуживанию установки следующий:

гидромониторщик 4-го разряда - 1;

гидромониторщик 3-го разряда --1;

гидромониторщик 2-го разряда --1;

машинист у насосов 4-го разряда --1

-помощникмашиниста 3-горазряда - 1;

Всего человек --5.

Задача 5.

Определить трудоемкость работ при поверхностном уплотнении тяжелыми трамбовками просадочного лёссовидного суглинка с природной влажностью щ=13%; оптимальная влажность щ опт = 29%. Работы ведутся в котловане размером А х В = 15x60 м, глубиной h = 1,5 м.

Решение

Грунт с указанной природной влажностью при уплотнении должен увлажняться до оптимальной влажности. Поэтому сначала находим количество воды для увлажнения 1 м 3 грунта:

где гск-- плотность скелета уплотненного грунта, т/м;

щОПТ-- значение оптимальной влажности грунта, %;

щ-- природная влажность грунта в котловане, %;

-- плотность воды, = 1 т/м 3;

V-- объем грунта, м 3.

Глубину уплотнения грунта тяжелыми трамбовками принимаем равной 1 м.

Далее определяется расход воды для всей площадки, м 3:

В'=А'SКОТЛ =0,28 ·900 = 252м 3.

Работы ведутся в такой последовательности:

разравнивание грунта вручную, разрыхленного экскаватором при рытье котлована;

обвалование отдельных участков, подлежащих заливу водой и уплотнению;

залив участков водой;

засыпка участков сухим грунтом и его разравнивание;

уплотнение грунта;

6) удаление разрыхленного грунта после трамбования.

Разравниванию подлежит площадь:

SКОТЛ=А·В=15·60=900м 3

На основании [4, § 2] выписываются затраты труда на разравнивание вручную 100 м" фунта II фуппы. После этого находится трудоемкость на весь объем работ:

На основании [4, § 2] выписываются затраты труда на 1 м 3 обвалования и находится трудоемкость на весь объем работ.

Обвалование осуществляется на высоту 0,5 м; объем обваловавания на участке 15 м составляет 30 м 3.

30 Т 2 = 0,12-- = 3,6 чел.-ч или 0,45 чел.-дн.

После подготовки площадки производят залив участков водой. На основании [4, § 2] выписываются затраты труда на 10 м 2 и находится трудоемкость на весь объем работ.

После залива участков водой необходимо покрыть их поверхность слоем сухого грунта толщиной 10 см и разровнять его бульдозером. На основании [4, § 2] выписываются затраты труда на 1 м" и определяется также трудоемкость на весь объем работ.

При уплотнении поверхности тяжелыми трамбовками количество ударов по одному месту принимается обычно от 10 до 14. Работы ведутся экскаватором с подвесной ж/б трамбовкой весом 2,5-3 т. На основании [4, § 2] выписываются затраты труда на 100 м" уплотнения отдельно машинистов и рабочих и определяется суммарная трудоемкость на весь объем работ.

При уплотнении на поверхности грунта остается частично разрыхленный слой. Рыхлый грунт зачищают бульдозером на глубину 10 см перемещаясь при этом на расстояние до 10м. На основании [4, § 2] выписываются также затраты труда на 100 м 3 и определяется трудоемкость на весь объем работ.

Общие затраты труда составят:

Тобш = 7\ + Т, +...+Тп.

Буровые работы предназначены для получения в грунте вертикальных, горизонтальных или наклонных выработок цилиндрической формы с целью проведения гидрогеологических изысканий при инженерной подготовке строительной площадки: для рыхления скальных пород или мерзлых фунтов взрывными методами; для выполнения понижения уровня фунтовых вод; для устройства свайных фундаментов, артезианских колодцев и т.д.

Буровые выработки устраивают в виде шпуров или скважин.

Существуют механические, физические и ручные способы бурения.

К физическим способам бурения относятся: термический, гидравлический. электрогидравлический, ультразвуковой и т.д.

При устройстве шпуров (шурфов) или скважин при механическом воздействии на грунт используют вращательный, ударный, ударно-вращательный, вращательный, вибрационный и другие способы бурения. Вращательный способ получил большее распространение.

Размещено на Allbest.ru

...