Бурение грунтовых зондов, установка энергетических колодцев

При погружении обсадных труб в скважины, пробуренные в рых­лых и мягких породах, равно как и при их извлечении, достаточно широко используют метод вращения труб и так называемый метод расходки (возвратно-вращательное или прерывнЬ-вращательное движе­ние труб). Отсюда возникает необходимость оценки момента, требу­емого для поворота труб.

Уравнение моментов относительно оси трубы может быть записано в виде

М~Мг=0, (4.20)

где М—активный момент; Мг—момент силы трения по боковой поверхности труб.

Для определения Мт выделим на наружной поверхности трубы на расстоянии х от поверхности земли элементарную площадку dS=dldx (рис. 4.3). На эту площадку будет действовать элементарное давление dN, модуль которого определяется по формуле

dN=a2dS=o2dldx, (4.21)

где а2—давление (напряжение) на вертикальную площадку.

Нормальное давление определим исходя го представлений меха­ники грунтов на основе использования понятий об угле внутреннего трения ф и сцепления С грунтов (см. раздел 2.5).

Максимальное давление сыпучих грунтов определяется исходя из следующих соображений. Любая горизонтальная площадка в грунте с горизонтальной поверхностью засыпки испытывает только сжима­ющее напряжение аь равное силе тяжести столба длиной х грунта

от поверхности земли до данной площадки

а, **ух, ‘ (4.22)

где у— объемный вес грунта, Н/м3.

На основе уравнения предельного равновесия сыпучей среды может быть записано равенство

tWCTi=tg2(45»~^/2). (4.23)

Тогда боковое давление на поверхность трубы на глубине х для

сыпучего грунта определяется из выражения

ст2 = ух tg2 (45е — Ф / 2), (4.24)

а элементарная сила давления

dN=у х tg 2 (45г — Ф / 2) dldx. (4.25)

Для связных грунтов, обладающих сцеплением С, формула для определения а2 будет иметь вид

(4.26)

a2 = yx:tg2(45 -(p/2)-2Ctg(45′ -<p/2).

Значение dN будет максимальным, если С=0 и угол ф-»0, при этом tg2 (45 — ф/2)—»-1.

Элементарная сила трения определится как

dF=dNf, (4.27)

а элементарный момент —

clMT = dFD/2. (4.28)

Момент трения по всей поверхности трубы для сыпучего грунта

Mr = J dl |/YVf

лЛ н

тг/l 2

tg2(45 — w/2)dx=~fyH2t^[45°-(pl2), (4.29)

о о

для связного грунта

тг /} ^ тг Г) ^

Л/, —-/7 Я 2 tga (45 — ф/2)———— — C7/tg2(45-—ф/2). (4.30)

Две последние формулы не учитывают моменты трения по торцовой поверхности труб. С учетом последнего формула (4.29) примет вид

D4-d пП2

Л/т = 0/ ——— 1 —Н "у / tg‘|4D —ф/2), (4.31)

где <2 — осевая нагрузка; d—внутренний диаметр труб. 6*

. Для случая, когда труба полностью заполнена песком, формулы (4.29) и (4.31) примут соответственно вид

(4.32)

М;=^(/> + </)2//2/Ytg2(45′ _ф/2)

и

(4.33)

Л/т = и 1 —7—+-1U Л-dY н* ) у tg * (45 ’ — ф/2).

Представленные выше зависимости легко могут быть проверены ] путем постановки достаточно простых опытов. Эти опыты показы-1 вают, что приведенные формулы достаточно представительно описы — J вают возникающий момент трения по боковой поверхности труб. J

В решении задачи и экспериментальных исследованиях принимали 1 участие Б. К. Эбзеев и А. С. Куприянов.

Комментарии запрещены.