Дослідження зміни міцнісних властивостей ґрунтового масиву методом механічного зондування

Автор(и)

  • Stefan Zaichenko Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056, Україна https://orcid.org/0000-0002-8446-5408
  • Oleksandr Frolov Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056, Україна https://orcid.org/0000-0002-9833-6236
  • Stanislav Stovpnyk Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056, Україна https://orcid.org/0000-0001-5664-8680
  • Yurii Veremiichuk Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056, Україна https://orcid.org/0000-0003-0258-0478

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.132210

Ключові слова:

геомехатронний комплекс, зусилля пенетрації, міцносні параметри

Анотація

Встановлення розподілу міцнісних характеристик по глибині і порівняння з аналітично встановленими значеннями дозволяє отримати данні про глибину залягання різних морфологічних горизонтів, наявність пустот і включень. Проходження процесу зондування пов’язано з зміцненням ґрунту, що було враховано при аналітичному визначенні зміни зусилля пенетрації. Сучасний етап розвитку засобів визначення властивостей ґрунтів характеризується застосуванням мехатронних систем, що дозволяє встановити данні з високою точністю, надійністю і продуктивністю. Для розробки експериментального зразка розроблені головні підходи створення геомехатронного комплексу для моніторингу верхніх шарів ґрунтової поверхні, які визначають головні задачі, область використання, критерії якості. Наявність геотехнічних відхилень у грунтовому масиві супроводжується зміною зусилля пенетрації яку запропоновано вимірювати тензорезистивним динамометром з фіксацію глибини занурення щупу шляхом створення масиву даних. Запропонований алгоритм роботи програми представляє собою циклічну структуру, в якій послідовно виконується реєстрація даних з датчика зусилля і кроку переміщення щупа, який визначає його положення. Реалізація розробленого алгоритму дозволяє визначати зусилля пенетрації і зміну міцнісних параметрів ґрунтового масиву з високою точністю (0,05%), що дає можливість шляхом порівняння з аналітично вставленим розподілом встановити положення геоаномалій

Біографії авторів

Stefan Zaichenko, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056

Доктор технічних наук, доцент

Кафедра електромеханічного обладнання енергоємних виробництв

Oleksandr Frolov, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056

Доктор технічних наук, доцент

Кафедра геоінженерії

Stanislav Stovpnyk, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра геоінженерії

Yurii Veremiichuk, Національний технічний університет України "Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського" пр. Перемоги, 37, м. Київ, Україна, 03056

Кандидат технічних наук, старший викладач

Кафедра електропостачання

Посилання

  1. ISO 22476-3:2005. Geotechnical investigation and testing – Field testing – Part: Standard penetration test (2005). 14.
  2. Shcherbakov, G. N. (2005). Antenno-kontaktnyy metod obnaruzheniya lokal'nyh ob’ektov v ukryvayushchih sredah. Elektrotekhnika, 33–37.
  3. Korobeynikov, L. V., Mingalev, V. V. (2006). Opyty dinamicheskogo zondirovaniya a arheologii. Regulyarnaya i haoticheskaya dinamika. Izhevsk, 60.
  4. Denysiuk, C. P., Zaichenko, S. V., Vovk, O. O., Shevchuk, N. A., Danilin, A. V. (2017). Zasady stvorennia mobilnoi systemy heotekhnichnoho monitorynhu ekzemptovanykh terytoriyi. Enerhetyka: ekonomika, tekhnolohiyi, ekolohiya, 2, 7–12.
  5. Kokodeev, A. V. Ovchinnikov, I. G. (2014). Obsledovanie, monitoring, vypolnenie remontnyh i vosstanovitel'nyh rabot na podvodnyh chastyah transportnyh sooruzheniy. Naukovedenie, 5 (24), 3–36.
  6. Explosive ordnance disposal (2001). IMAS. Geneva, 8.
  7. Zaichenko, S., Shalenko, V., Shevchuk, N., Vapnichna, V. (2017). Development of a geomechatronic complex for the geotechnical monitoring of the contour of a mine working. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3 (9 (87)), 19–25. doi: 10.15587/1729-4061.2017.102067
  8. Siegwart, R. I. (2004). Introduction to autonomous mobile robots. MIT Press, 317.
  9. Bares, J. E., Wettergreen, D. S. (1999). Dante II: Technical Description, Results, and Lessons Learned. The International Journal of Robotics Research, 18 (7), 621–649. doi: 10.1177/02783649922066475
  10. Durrant-Whyte, H., Majumder, S., Thrun, S., de Battista, M., Scheding, S. (2003). A Bayesian Algorithm for Simultaneous Localisation and Map Building. Robotics Research, 49–60. doi: 10.1007/3-540-36460-9_4
  11. Parcheta, C. E., Pavlov, C. A., Wiltsie, N., Carpenter, K. C., Nash, J., Parness, A., Mitchell, K. L. (2016). A robotic approach to mapping post-eruptive volcanic fissure conduits. Journal of Volcanology and Geothermal Research, 320, 19–28. doi: 10.1016/j.jvolgeores.2016.03.006
  12. Sedin, V. L., Ul'yanov, V. Yu., Bausk, E. A., Ul'yanov, Ya. V. (2016). Metodika ispytaniy gruntov universal'nym dinamicheskim zondom liate. Visnyk Prydniprovskoi derzhavnoi akademiyi budivnytstva ta arkhitektury, 2 (215), 19–24.
  13. Ivanenko, I. (2013). Prystriy dlia vyznachennia tverdosti hruntu. Tekhniko-tekhnolohichni aspekty rozvytku ta vyprobuvannia novoi tekhniky i tekhnolohiy dlia silskoho hospodarstva Ukrainy, 17, 128–136.
  14. Hills, D., Nowell, D., Barber, J. R. (2016). KL Johnson and contact mechanics. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, 231 (13), 2451–2458. doi: 10.1177/0954406216634121
  15. Bazhenov, V. G. (2014). Analiz modeley i metodov rascheta dvizheniya tel vrashcheniya minimal'nogo soprotivleniya v gruntovyh sredah. Materialy XX mezhdunarodnogo simpoziuma «dinamicheskie i tekhnologicheskie problemy mekhaniki konstrukciy i sploshnyh sred» imeni A. G. Gorshkova. 2014. P. 14–16.
  16. Kotov, V. L. (2015). The influence of stress distribution on stability of the displacement of conical indenter into the soil medium. Materials Physics and Mechanics, 1, 91–94.
  17. Ganneau, F. P., Constantinides, G., Ulm, F.-J. (2006). Dual-indentation technique for the assessment of strength properties of cohesive-frictional materials. International Journal of Solids and Structures, 43 (6), 1727–1745. doi: 10.1016/j.ijsolstr.2005.03.035
  18. Ruestes, C. J., Stukowski, A., Tang, Y., Tramontina, D. R., Erhart, P., Remington, B. A. et. al. (2014). Atomistic simulation of tantalum nanoindentation: Effects of indenter diameter, penetration velocity, and interatomic potentials on defect mechanisms and evolution. Materials Science and Engineering: A, 613, 390–403. doi: 10.1016/j.msea.2014.07.001
  19. Sun, Z., Li, F., Cao, J., Ma, X., Li, J. (2017). A method for determination of intrinsic material length base on strain gradient study in spherical indentation. International Journal of Mechanical Sciences, 134, 253–262. doi: 10.1016/j.ijmecsci.2017.10.016
  20. Chen, J., Bull, S. J. (2009). On the factors affecting the critical indenter penetration for measurement of coating hardness. Vacuum, 83 (6), 911–920. doi: 10.1016/j.vacuum.2008.11.007
  21. Bivin, Yu. K. (2010). Mekhanika dinamicheskogo pronikaniya v gruntovuyu sredu. Izvestiya Rossiyskoy akademii nauk. Mekhanika tverdogo tela, 6, 157–191.
  22. Kotov, V. L. (2013). Opredelenie parametrov kvadratichnoy modeli lokal'nogo vzaimodeystviya pri vnedrenii sfericheskogo udarnika v myagkiy grunt. Problemy prochnosti i plastichnosti, 1, 47–55.
  23. Bazhenov, V. G. (2011). Matematicheskoe modelirovanie nestacionarnyh processov udara i pronikaniya i identifikaciya svoystv myagkih gruntovyh sred. Vestnik Nizhegorodskogo universiteta im. N. I. Lobachevskogo, 4, 139–149.
  24. Ben-Dor, G., Dubinsky, A., Elperin, T. (2007). Shape Optimization of Impactors Against a Finite Width Shield Using a Modified Method of Local Variations#. Mechanics Based Design of Structures and Machines, 35 (2), 113–125. doi: 10.1080/15397730701196629
  25. Rubin, M. B., Kositski, R., Rosenberg, Z. (2016). Essential physics of target inertia in penetration problems missed by cavity expansion models. International Journal of Impact Engineering, 98, 97–104. doi: 10.1016/j.ijimpeng.2016.09.002
  26. Boldyrev, G. G. (2010). Ispytaniya gruntov metodami penetracii. Inzhenernye izyskaniya, 11, 30–42.
  27. Boldyrev, G. G. (2014). Interpretaciya rezul'tatov polevyh ispytaniy s cel'yu opredeleniya deformacionnyh harakteristik gruntov. Inzhenernye izyskaniya, 5, 86–97.
  28. Kravets, S. V., Posmitiukha, O. P., Suponiev, V. N. (2017). Analitychnyi sposib vyznachennia oporu zanurennia konusnoho nakonechnyka v grunt. Stroitel'stvo. Materialovedenie. Mashinostroenie. Seriya: Pod'emno-transportnye, stroitel'nye i dorozhnye mashiny i oborudovanie, 97, 91–98.
  29. Kravets, S. V., Posmitjukha, O. P., Suponyev, V. M. (2017). Determining of the equivalent and optimum diameters of cone-cylinder tip with soil broaching spurs. Science and Transport Progress. Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport, 4 (70), 89–97. doi: 10.15802/stp2017/109483
  30. Rakhmanov, S. R. (2015). Optimization of process dynamics press roll billets firmware. Izvestiya Visshikh Uchebnykh Zavedenii. Chernaya Metallurgiya, 57 (4), 15–20. doi: 10.17073/0368-0797-2014-4-15-20
  31. Rahmanov, S. R. (2011). Issledovanie dinamiki processa proshivki trubnoy zagotovki na proshivnom stane. Vibratsii v tekhnitsi ta tekhnolohiyakh, 1, 46–52.
  32. Timoshpol'skiy, V. I. (2015) Raschet usiliya proshivki pri izgotovlenii trub. Lit'e i metallurgiya, 4, 50–53.
  33. Johnson, K. L. (1987). Contact mechanics. Cambridge university press, 456. doi: 10.1017/cbo9781139171731

##submission.downloads##

Опубліковано

2018-05-25

Як цитувати

Zaichenko, S., Frolov, O., Stovpnyk, S., & Veremiichuk, Y. (2018). Дослідження зміни міцнісних властивостей ґрунтового масиву методом механічного зондування. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(9 (93), 19–26. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2018.132210

Номер

Том 3 № 9 (93) (2018): Інформаційно-керуючі системи

Розділ

Інформаційно-керуючі системи

Ліцензія

Авторське право (c) 2018 Stefan Zaichenko, Oleksandr Frolov, Stanislav Stovpnyk, Yurii Veremiichuk

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.