СПОСОБЫ РАЗМЫВА ГРУНТА
Размывом называется процесс отделения водой частиц грунта и удаление их от общего массива на некоторое расстояние в вйде гидросмеси.
Разрушение грунта водой и образование гидросмеси происходят в весьма разнообразных условиях и формах.
В одних случаях придонные скорости открытого (безнапорного) потока, непосредственно воздействуя на частицы грунта, отрывают их от русла потока и переносят на какое-то расстояние. Это так называемый безнапорный, или эрозионный, способ размыва.
В других случаях под водой вблизи поверхности разрабатываемого грунта располагается приемное отверстие всасывающей трубы землесоса и создаются условия, обеспечивающие всасывание частиц грунта в трубу вместе с водой. Способ разработки грунта по этой чрезвычайно распространенной схеме называется землесосным, или рефулерным.
Наконец, разрушение грунта и образование гидросмеси часто производится компактной плотной струей воды, вылетающей под большим напором из насадка ствола гидромонитора. Это — гидромониторный напорный способ размыва грунта. Подобная разработка грунта может быть применена в водной и воздушной средах, но практически гидромониторный напорный размыв применяют преимущественно в воздушной (надводной) среде (незатопленные струи).
Безнапорный, землесосный и гидромониторный способы размыва являются основными, наиболее часто применяемыми способами гидравлической разработки грунта.
Следует отметить, что трудно сопоставить указанные способы разработки грунта по эффективности. В некоторых случаях преимущества того или иного способа очевидны, но в сопоставимых условиях выбор способа следует обосновывать технико-экономическим расчетом.
Различие в характере воздействия воды на грунт определяет для каждого из указанных способов гидравлической разработки грунта состав оборудования, технологию и организацию работ.
При безнапорном размыве вода к месту работ подается без избыточного давления самотеком от источника, расположенного на более высоких отметках, и распределяется более или менее равномерно по всей площади разрабатываемого грунта. Стекая по поверхности, вода размывает грунт, увлекает его частицы вниз по склону и, сосредоточиваясь в отдельные струйки и более крупные потоки, подводит полученную водно-грунтовую смесь к приемным устройствам механизмов транспортирования или непосредственно к месту укладки. При этом способе работ процесс размыва грунта совмещается с процессом транспорта.
Эрозионный размыв возможен в тех случаях, когда имеются условия для смыва грунта под действием стекающего с возвышенных мест потока воды. Песчаный грунт в естественном состоянии рыхлый (песок, мелкий гравий) и легко поддается размыву; наличие глинистых или плотных илистых грунтов в виде прослоек значительно затрудняет, а в отдельных случаях И исключает возможность применения способа безнапорного размыва.
Наибольшее применение эрозионный размыв получил при выполнении таких работ: размыв весенними паводковыми водами значительных отвалов грунта после производства земляных работ; .
производство вскрышных работ при наклонном залегании пластов;
разработка открытых котлованов под сооружения при благоприятном для безнапорного размыва рельефе поверхности земли;
разработка гравийных и песчаных карьеров.
При напорном гидромониторном размыве вода к месту разработки грунта подводится с большим избыточным давлением (напором). Специальными устройствами (гидромониторами) создается одна или несколько мощных гидравлических струй, с помощью которых грунт разрушается. Полученная водно-грунтовая смесь самотеком или с помощью дополнительной струи подается к приемным устройствам гидротранспорта. В этом случае процесс размыва грунта и создания водно-грунтовой смеси отделен от транспорта и предшествует ему.
Напорный гидромониторный размыв не имеет существенных ограничительных условий для применения. Современная практика имеет многочисленные примеры широкого применения напорного размыва для разнообразных грунтов и в различных условиях их залегания. В последнее время этот способ получает все большее применение в горных и горнорудных работах, при добыче угля и т.п. Эффективность применения этого способа разработки грунта в значительной степени зависит от правильного подбора основных параметров механизмов (напор и диаметр струи, производительность насосов), а также от принятой технологии и системы организации производства работ.
Землесосный способ размыва грунта качественно приближается к эрозионному размыву. Вода со всех сторон устремляется к устью всасывающей трубы землесоса. Придонные скорости до некоторого расстояния от трубы имеют значения, большие или равные значению размывающей скорости для данного грунта, причем значения скоростей по всем направлениям убывают по мере удаления от трубы. Чем ближе к трубе, тем больше значение придонной скорости и тем интенсивнее размыв грунта, вследствие чего вокруг трубы образуется воронка всасывания.
Форма воронки, интенсивность ее образования— результат сложного процесса размыва грунта подтекающей ко всасу водой с уменьшающейся по мере отдаления от трубы скоростью, с увеличивающейся по мере приближения к трубе консистенцией образующейся в этом процессе размыва гидросмеси.