О СВЯЗИ ОСНОВНЫХ КАЧЕСТВЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ТОРФЯНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ НАРУШЕННОЙ СТРУКТУРЫ

Яблонев А.Л.

Доцент, кандидат технических наук, Тверской государственный технический университет

О СВЯЗИ ОСНОВНЫХ КАЧЕСТВЕННЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ТОРФЯНЫХ ЗАЛЕЖЕЙ НАРУШЕННОЙ СТРУКТУРЫ

Аннотация

В статье рассмотрена и установлена связь между основными качественными характеристиками торфяной залежи нарушенной структуры – плотностью, влагосодержанием и предельным напряжением сдвига, благодаря чему при изучении взаимодействия рабочих и ходовых органов торфяных машин с залежами отпадает необходимость фиксирования всех основных характеристик залежи.

Ключевые слова: торфяная залежь, качественные характеристики, нарушенная структура, плотность, предельное напряжение сдвига.

Yablonev A.L.

Associate professor, PhD in Technique, Tver state technical university

ABOUT THE TIES OF THE BASIC QUALITY CHARACTERISTICS DISTURB PEAT DEPOSITS

Abstract

The article reviewed and established the link between the main quality characteristics of a disturbed peat deposit – density, moisture content and the ultimate shear stress, so when examining the interaction of workers and moving bodies with deposits of peat machines eliminates the need to record all the basic characteristics of the deposits.

Keywords: a peat deposit, qualitative characteristics, broken structure, density, the maximum shear stress.

При оценке и попытках прогнозирования результатов взаимодействия рабочих и ходовых органов торфяных машин с торфяными залежами возникает вопрос о том, какой механической характеристикой описывать собственно залежь. При этом наблюдаются две тенденции. Выдающийся представитель отечественной торфяной школы, Л.С. Амарян [1], считает, что главной механической характеристикой залежи, описывающей прочность, является предельное напряжение сдвигу τ. Д. Шредер и Н. Вильсон [2] при анализе закономерностей деформации торфяных грунтов обратили внимание на то, что решающее значение на деформацию залежи оказывает начальная плотность торфа γ. Им удалось установить, что между деформацией h и временем lg t наблюдается линейная зависимость при начальном коэффициенте пористости ε ≤ 8.

Все основное активное торфяное оборудование (предназначенное для глубокого фрезерования, корчевания, интенсивного перемешивания) работает по принципу нарушения естественного волокнистого каркаса, а полученная в результате залежь обладает гораздо более низкими прочностными свойствами, поэтому при моделировании предельных условий с точки зрения проходимости машин, необходимо исследовать взаимодействие их ходового оборудования с залежью именно нарушенной структуры. Влияние нарушения структуры торфяной залежи на ее физико-механические свойства изучали многие ученые. С.С. Корчунов [3] показал, что водонасыщенный образец торфа, обладавший довольно высокой прочностью, при переработке превращался в очень слабую по механической прочности массу. Опыты по переработке проводились им с различными торфами, в результате чего было выявлено, что сравнительно небольшая переработка дает настолько значительный эффект, что влияние ботанической характеристики и степени разложения на прочность становится малозначительным. Л.С. Амарян [1], проведя несколько тысяч  опытов по определению механических свойств залежей ненарушенной и нарушенной структур, пришел к выводу, что при значениях степени разложения R = 20…25% прочностные свойства низинных и верховых торфов мало отличаются между собой, а численные значения практически совпадают.

В настоящее время накоплен обширный статистический материал по прочностным и деформационным свойствам залежей как с нарушенной, так и с ненарушенной структурами.  Соотношения предельного напряжения сдвига τ, плотности γ,  влагосодержания W и степени разложения R для олиготрофных и евтрофных видов неуплотненного торфа получены Л.С. Амаряном и Л.Н. Самсоновым [4]. По этим данным построены  зависимости [5] предельного напряжения сдвига от плотности и влагосодержания неуплотненной торфяной залежи (рис. 1 и 2). Ряд 1 представлен олиготрофными, а ряд 2 – евтрофными видами торфа.

Рис. 1 - Зависимость между плотностью и предельным напряжением сдвига залежи

Рис. 2 - Зависимость между влагосодержанием  и предельным напряжением сдвига залежи

 

Получены уравнения, описывающие представленные на рис. 1–2 зависимости и коэффициенты корреляции r . Для олиготрофных видов торфа:

                    ,  r = –0,977;                                    (1)

                   ,   r = –0,812;                                   (2)

для евтрофных видов торфа:

                     ,   r = –0,735;                                 (3)

                     ,  r = –0,887.                                  (4)

Таким образом, все основные характеристики торфяной залежи оказались связаны между собой корреляционными зависимостями. Учитывая тот факт, что начальная плотность залежи оказывает решающее воздействие на ее деформацию [3], и, принимая во внимание корреляционную связь плотности с предельным напряжением сдвига, плотность γ в сочетании с коэффициентом пористости ε были выбраны в качестве оценочных характеристик торфяных залежей в исследованиях, проводимых в Тверском государственном техническом университете по выявлению рациональных параметров пневмоколесного ходового оборудования торфяных машин.