Введение 7
1 Обзор существующих технологий для блокирования грунтовых вод 9
1.1 Обзор техногенных ситуаций, связанных с загрязнением грунтовых вод 9
1.2 Обзор грунтовых условий Восточной Сибири 14
1.3 Способы блокирования грунтовых вод 16
1.3.1 Технология «стена в грунте» 16
1.3.2 Шпунтовые ограждения 20
1.4 Конструкции технологических комплексов для блокирования грунтовых вод 22
1.4.1 Грейферные установки 22
1.4.2 Буровые фрезы 25
1.4.3 Баровые траншеекопатели 27
1.5 Предложение о создании технологии блокирования грунтов для предотвращения техногенных аварий 29
1.5.1 Способы ликвидации аварийных ситуаций 29
1.5.2 Профилактические мероприятия для предотвращения возможных аварий при химических проливах 31
1.5.3 Общее применение технологии «стена в грунте» в строительстве 31
1.6 Выводы 32
2 Теоретическое основание выбора технологии установки заградительных щитов 34
2.1 Теоретическое обоснование технологии «стена в грунте» 34
2.2 Анализ существующих методик расчёта резания мёрзлых грунтов и пород в стеснённых условиях забоя 37
2.3 Выбор конструкции 49
2.4 Система приводов 54
2.5 Выводы 54
3 Расчёт параметров рабочего оборудования 56
3.1 Техническое задание на проектирование 56
3.2 Разработка компоновочной схемы рабочего оборудования 56
3.3 Расчёт силовых параметров резания мёрзлых и прочных грунтов цепным рабочим органом напорного типа 59
3.4 Выбор компоновки рабочего органа 62
3.5 Расчёт прочности рабочей цепи 66
3.6 Формирование системы управления исполнительными механизмами. 69
3.7 Выводы 72
Заключение 74
Список используемых источников 76
Приложение А 78
Приложение Б 82
Приложение В 102
Ежегодно в мире происходит множество техногенных катастроф, связанных с загрязнением грунтовых вод при нефтепроливах. Существующие способы борьбы с утечками нефти недостаточно эффективны в том случае, если грунтовые воды располагаются глубоко, либо разлив происходит в условиях вечной мерзлоты, кроме того, существующие устройства не приспособлены для эффективного и быстрого выполнения операций во время аварийно-восстановительных работ, из-за чего возможны проливы нефти на предприятиях, вытекающие в огромные убытки, с чем и связана актуальность данной работы.
В связи с этим существует потребность в таком оборудовании, которое будет предназначено для работы с мёрзлыми грунтами, для создания траншей под установку в них заградительных щитов, обеспечивающих гидроизоляцию грунтовых вод от попадания химических загрязнений (проливов нефти и т.д.).
Целью данной выпускной квалификационной работы является разработка технологического устройства для блокирования грунтовых вод для предотвращения и ликвидации техногенных аварий, связанных с проливами нефти и химических компонентов.
Для достижения заданной цели необходимо решить следующие задачи:
- провести обзор условий, влияющих на выбор метода блокирования грунтовых вод, в том числе техногенных ситуаций, связанных с загрязнением грунтовых вод, способов ликвидации аварийных ситуаций, а также способов определения прочности грунтов и грунтовых условий Восточной Сибири;
- провести обзор технологий для блокирования грунтовых вод, в том числе способов блокирования грунтовых вод, а также конструкций технологических комплексов для блокирования грунтовых вод;
- привести теоретическое обоснование выбора технологии установки заградительных щитов;
- провести расчёт силовых параметров резания мёрзлых и прочных грунтов цепным рабочим органом напорного типа;
- разработать компоновочную схему рабочего оборудования;
- провести выбор компоновки рабочего органа;
- провести расчёт прочности цепи;
- разработать систему управления исполнительными механизмами;
- разработать документацию к рабочему органу.
В ходе данной квалификационной работы было разработано технологическое устройство для блокирования грунтовых вод при нефтепроливах. Для этого были выполнены следующие задачи:
- проведён обзор техногенных ситуаций, связанных с загрязнением грунтовых вод, способов ликвидации таких ситуаций, в связи с чем сделан вывод о необходимости разработки способа блокирования грунтовых вод и технологического устройства, которое сможет выполнить поставленную задачу в различных обстоятельствах, в том числе в условиях Крайнего Севера;
- проведён обзор технологий для блокирования грунтовых вод, в том числе метод «стена в грунте», метод буросекущихся свай, а также метод с использованием шпунтовых ограждений, в результате для поставленной задачи выбран способ «стена в грунте» с использованием заградительных щитов, как самый подходящий при работе в условиях вечной мерзлоты;
- проведён обзор конструкций технологических комплексов для блокирования грунтовых вод, в том числе грейферных установок, бурофрезерных и баровых траншеекопателей, в результате чего сделан вывод, что существующие устройства не приспособлены для эффективного и быстрого выполнения операций во время аварийно-восстановительных работ, а также работы в условиях Крайнего Севера, так как работают с промывкой жидкости, а также не способны работать с мёрзлыми грунтами.
- было предложено теоретическое обоснование выбора технологии установки заградительных щитов, в том числе выбран способ установки на базе баровой установки напорного вертикального бурения, также предложена схема установки заградительных щитов, обеспечивающая последовательную установку их в щели;
- на основе изученных и проанализированных данных было разработано технологическое устройство для блокирования грунтовых вод при нефтепроливах, в том числе была разработана компоновочная схема рабочего оборудования, разработана схема рабочего инструмента, обеспечивающая эффективное копание грунта или прочных пород, проведён расчёт основных параметров работоспособности рабочего органа, определена область применения рабочего оборудования, проведён расчёт прочности цепи, в результате которого сделан вывод о достаточной прочности цепи, разработана гидравлическая схема оборудования, а также разработана документация к рабочему органу.
