硬质黏土耙齿水下快速切削试验研究

疏浚工程中遇到的疏浚土质变得越来越复杂,尤其在深水航道耙吸挖泥船施工中遇到的坚硬的黏性土标贯击数达到20击,与以往航道疏浚工程中黏土的坚硬状态有明显区别。为了研究硬质黏土的耙齿挖掘机理,对标贯击数18击、21击及25击的硬质黏土在不同切削速度、切削深度工况下耙齿切削阻力的变化规律进行了水下快速切削试验。试验通过在耙齿上布置切削阻力传感器的方式,得到耙齿在不同切削工况条件下的水下切削阻力,分别分析了切削速度、切削深度及黏土的标贯击数对耙齿切削阻力的影响规律,为硬质黏土耙头的设计提供了理论支撑。

基于硬质黏土切削理论的耙齿切削阻力分析

耙头在挖掘硬质黏土时,耙齿切削阻力较大,需要匹配的主机负荷也相应增加,使得工程经济性降低。为了分析硬质黏土切削过程中耙齿切削阻力的大小及变化趋势,优化耙头设计和使用工艺,对一定含水率和标贯击数的硬质黏土进行多工况下耙齿水平和垂直切削阻力计算。通过计算模型对2种耙齿切削过程中土体破坏长度和宽度进行计算。结果表明:硬质黏土水平切削阻力受切削深度、切削角度和切削宽度影响较大,受切削速度影响较小;进行硬质黏土切削时,需根据实际工况选择不同类型耙齿。该切削理论计算模型可用于耙头设计和施工工艺参数优化,为船舶施工效率的提升提供了一种理论参考。

密实粉土单耙齿及三耙齿水下切削试验及耙齿切削阻力计算

滨州港分布的回淤性密实粉土含水量低、标贯击数大、坚硬难挖,给疏浚施工带来很大的麻烦,特别是对耙吸船的挖掘提出挑战,影响了施工效率。为了研究密实粉土的切削机理,进行了密实粉土的切削试验研究。对3种含水量的密实粉土在不同切削角、不同切削深度和不同切削速度的工况下进行了单耙齿和三耙齿水下切削试验,并进行了高压冲水条件下的切削试验研究。试验过程中,通过刀具上布置的切削力传感器监测切削力。通过密实粉土切削试验得到了密实粉土的破坏特性,总结了密实粉土切削的特点,并根据试验数据建立密实粉土耙齿切削阻力计算经验公式。