Исследование процесса разрушения мерзлых и оттаивающих почвогрунтов при воздействии трелевочной системы

  • С. Е. Рудов Военная академия связи им. Маршала Советского Союза С.М. Буденного https://orcid.org/0000-0002-9900-0929
  • В. Я. Шапиро Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет им. С.М. Киро- ва https://orcid.org/0000-0002-6344-1239
  • И. В. Григорьев Якутская государственная сельскохозяйственная академия https://orcid.org/0000-0002-5574-1725
  • О. А. Куницкая Якутская государственная сельскохозяйственная академия https://orcid.org/0000-0001-8542-9380
  • О. И. Григорьева Якутская государственная сельскохозяйственная академия https://orcid.org/0000-0001-5937-0813
Ключевые слова: мерзлый почвогрунт, лесозаготовка, трелевочная система, уплотнение и деформация почвогрунта

Аннотация

Заготовка древесины в лесах криолитозоны становится все более актуальной для Российской Федерации, что связано с истощением доступных запасов спелых эксплуатационных лесов в южной и центральной сибири, Бурятии, Хабаровском крае при одновременном развитии деревообрабатывающих предприятий в Дальневосточном федеральном округе. При эксплуатации современных лесных машин, в частности колесных форвардеров, особую актуальность приобретают вопросы их эффективности, в первую очередь проходимости и технологической производительности, в конкретных производственных и геотехнических условиях. Эти обстоятельства в сочетании с необходимостью минимизации техногенной нагрузки на окружающую среду выдвигают проблему оптимизации числа проходов трелевочной системы по одному волоку в разряд наиболее актуальных. Особые условия эксплуатации трелевочных систем имеют место при производстве лесосечных работ на мерзлых и оттаивающих почвогрунтах. В первом случае в массиве почвогрунта в достаточно большом объеме присутствует лед, оказывающий существенное влияние на повышение его несущей способности под действием начальной вертикальной нагрузки трелевочной системы. Во втором случае при оттаивании мерзлого почвогрунта происходит перенасыщение его водой, в связи с чем ослабевают природные связи между твердыми частицами, а его физико-механические свойства утрачивают исходные значения. Форвардер образует колею в непосредственной зоне контакта колеса с почвогрунтом. Чем больше размер этой зоны, тем большие усилия передаются на почвогрунт для реализации необходимой тяги. Разработанная нами математическая модель расчета параметров процесса разрушения массива оттаивающего почвогрунта на границе с зоной мерзлоты позволяет на стадии проектных решений производить оценку предполагаемых значений глубины образованной колеи с учетом технических возможностей форвардеров и их маневрирования в конкретных производственных условиях.

Для цитирования: Рудов С.Е., Шапиро В.Я., Григорьев И.В., Куницкая О.А., Григорьева О.И. Исследование процесса разрушения мерзлых и оттаивающих почвогрунтов  при воздействии трелевочной системы // Изв. вузов. лесн. журн. 2020. № 2. с. 101–117. DOI: 10.37482/0536-1036-2020-2-101-117

Скачивания

Данные скачивания пока не доступны.

Биографии авторов

С. Е. Рудов, Военная академия связи им. Маршала Советского Союза С.М. Буденного

канд. техн. наук

В. Я. Шапиро, Санкт-Петербургский государственный лесотехнический университет им. С.М. Киро- ва

д-р техн. наук, проф.

И. В. Григорьев, Якутская государственная сельскохозяйственная академия

д-р техн. наук, проф.

О. А. Куницкая, Якутская государственная сельскохозяйственная академия

д-р техн. наук, проф.

О. И. Григорьева, Якутская государственная сельскохозяйственная академия

канд. с.-х. наук, доц.

Литература

Велли Ю.Я., Докучаев В.В., Федоров Н.Ф. Здания и сооружения на Крайнем Севере. л.: Госстройиздат, 1963. 492 с. [Velli Yu.Ya., Dokuchayev V.V., Fedorov N.F. Buildings and Structures in the Far North. Leningrad, Gosstroyizdat Publ., 1963. 492 p.].

Газизов А.М., Шапиро В.Я., Григорьев И.В. Влияние влажности на развитие процесса разрушения коры при роторной окорке // Вестн. МГУЛ–лесн. вестн. 2008. № 6. с. 129–133. [Gazizov A.M., Shapiro V.J., Grigorev I.V. Agency of Moisture on Evolution of Process of Destruction of a Bark at Rotor Disbark. Vestnik Moskovskogo gosudarstvennogo universiteta lesa – Lesnoy vestnik [Forestry Bulletin], 2008, no. 6, pp. 129–133].

Григорьева О.И., Григорьев М.Ф., Григорьев И.В. Анализ естественного лесовозобновления в Алексеевском участковом лесничестве Республики Саха (Якутия) // Forest Engineering: материалы науч.-практ. конф. с междунар. участием, г. Якутск, 30–31 мая 2018 г. Якутск: Изд. дом СВФУ. 2018. с. 72–75. [Grigoreva O.I., Grigorev M.F., Grigorev I.V. Analysis of Natural Reforestation in the Alekseevsky Forestry of the Sakha Republic (Yakutia). Forest Engineering: Proceedings of Science and Practical Conference with International Participation, Yakutsk, May 30–31, 2018. Yakutsk, NEFU Publ., 2018, pp. 72–75].

Котляренко В.И. Основные направления повышения проходимости колесных машин М.: МГИУ, 2008. 285 с. [Kotlyarenko V.I. The Main Directions of Improving the Mobility of Wheeled Vehicles. Moscow, MSIU Publ., 2008. 285 p.].

Куницкая О.А., Шапиро В.Я., Бурмистрова С.С., Григорьев И.В. Определение оптимальных параметров процесса прессования и обезвоживания пропитанных древесных материалов // вестн. МГУЛ–лесн. вестн. 2012. № 4. с. 110–115. [Kunitskaja O.A., Shapiro V.J., Burmistrova S.S., Grigorev I.V. Model of Processes and Dehydration of the Impregnated Wood Materials. Vestnik Moskovskogo gosudarstvennogo universiteta lesa – Lesnoy vestnik [Forestry Bulletin], 2012, no. 4, pp. 110–115].

Морозов Е.М., Зернин М.В. Контактные задачи механики разрушения. Изд. 2-е. М.: ЛИБРОКОМ, 2010. 544 с. [Morozov E.M., Zernin M.V. Contact Problem of Fracture Mechanics. Moscow, LIBROKOM Publ., 2010. 544 p.].

Роман Л.Т., Царапов М.Н., Котов П.И., Волохов С.С., Мотенко Р.Г., Черкасов А.М., Штейн А.И., Костоусов А.И. Пособие по определению физико-механических свойств промерзающих, мерзлых и оттаивающих дисперсных грунтов. М.: Унив. кн., 2018. 188 c. [Roman L.T., Tsarapov M.N., Kotov P.I., Volokhov S.S., Motenko R.G., Cherkasov A.M., Shteyn A.I., Kostousov A.I. A Handbook for Determination of the Physical and Mechanical Properties of Freezing through, Frozen and Thawing Dispersive Soils. Moscow, Universitetskaya kniga Publ., 2018. 188 p.].

Теринов Н.Н., Герц Э.Ф., Безгина Ю.Н. Развитие техники и технологий лесозаготовок на Урале // Изв. вузов. Лесн. журн. 2016. № 2. с. 81–90. [Terinov N.N., Gerts E.F., Bezgina Yu.N. Development of Logging Technology in the Urals. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2016, no. 2, pp. 81–90]. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2016.2.81; URL: http://lesnoizhurnal.ru/upload/iblock/f46/terinov.pdf

Цытович Н.А. Механика мерзлых грунтов. М.: Высш. шк., 1983. 288 с. [Tsytovich N.A. Mechanics of Frozen Soils. Moscow, Vysshaya shkola Publ., 1983. 288 p.].

Шапиро В.Я., Шапиро Н.А. Использование цепей Маркова для прогноза эффективности ПИФов // Экономическое развитие и практика: материалы Междунар. науч. конф. (Санкт-Петербург, 05–07 апреля 2007 г.). СПб.: Образоват. центр экономики и менеджмента, 2007. с. 79–81. [Shapiro V.Ya., Shapiro N.A. The Use of Markov Chains for the Efficiency Forecast of Mutual Funds. Economic Development and Practice: Proceedings of the International Scientific Conference (Saint Petersburg, April 5–7, 2007). Saint Petersburg, Obrazovatel’nyy tsentr ekonomiki i menedzhmenta Publ., 2007, pp. 79–81].

Шегельман И.Р., Будник П.В. Особенности оценки расчетной рейсовой нагрузки на антецедентной стадии проектирования бесчокерной трелевочной системы на основе машинного эксперимента // Изв. вузов. Лесн. журн. 2019. № 3. с. 82–96. [Shegelman I.R., Budnik P.V. Features of Calculated Truck Load Estimation at Antecedent Design Stage of Chokerless Skidding System Based on Computer Experiment. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2019, no. 3, pp. 82–96]. DOI: 10.17238/issn0536-1036.2019.3.82, URL: http://lesnoizhurnal.ru/upload/iblock/5ee/82_96.pdf

Antoniade C., Şlincu C., Stan C., Ciobanu V., Ştefan V. Maximum Loading Heights for Heavy Vehicles Used in Timber Transportation. Bulletin of the Transilvania University of Braşov. Series II: Forestry. Wood Industry. Agricultural Food Engineering, 2012, vol. 5(54), no. 1, pp. 7–12.

Cerato A.B., Lutenegger A.J. Specimen Size and Scale Effects of Direct Shear Box Tests of Sands. Geotechnical Testing Journal, 2006, vol. 29, iss. 6, pp. 507–516. DOI: 10.1520/GTJ100312

Ding L., Yang H., Gao H., Li N., Deng Z., Guo J., Li N. TerramechanicsBased Modeling of Sinkage and Moment for in-situ Steering Wheels of Mobile Robots on Deformable Terrain. Mechanism and Machine Theory, 2017, vol. 116, pp. 14–33. DOI: 10.1016/j.mechmachtheory.2017.05.011

Grigorev M., Grigoreva A., Grigorev I., Kunickaya O., Stepanova D., Savvinova M., Sidorov M., Tomashevskaya E., Burtseva I., Zakharova O. Experimental Findings in Forest Soil Mechanics. EurAsian Journal of BioSciences, 2018, vol. 12, iss. 2, pp. 277–287.

Han S.-K., Han H.-S., Page-Dumroese D.S., Johnson L.R. Soil Compaction Associated with Cut-to-Length and Whole-Tree Harvesting of a Coniferous Forest. Canadian Journal of Forest Research, 2009, vol. 39(5), pp. 976–989. DOI: 10.1139/X09-027

Ivanov V.A., Grigorev I.V., Gasparyan G.D., Manukovsky A.Y., Zhuk A.Yu., Kunitskaya O.A., Grigoreva O.I. Environment-Friendly Logging in the Context of Water Logged Soil and Knob-and-Ridge Terrain. Journal of Mechanical Engineering Research and Developments, 2018, vol. 41, no. 2, pp. 22–27. DOI: 10.26480/jmerd.02.2018.22.27

Khitrov E.G., Andronov A.V. Bearing Floatation of Forest Machines (Theoretical Calculation). IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering, 2019, vol. 695, art. 012020. DOI: 10.1088/1757-899X/695/1/012020

Lepilin D., Laurén A., Uusitalo J., Tuittila E-S. Soil Deformation and Its Recovery in Logging Trails of Drained Boreal Peatlands. Canadian Journal of Forest Research, 2019, vol. 49(7), pp. 743–751. DOI: 10.1139/cjfr-2018-0385

Nawaz M.F., Bourrié G., Trolard F. Soil Compaction Impact and Modelling. A Review. Agronomy for Sustainable Development, 2012, vol. 33, pp. 291–309. DOI: 10.1007/s13593-011-0071-8

Опубликован
2020-03-27
Как цитировать
Рудов, С., В. Шапиро, И. Григорьев, О. Куницкая, и О. Григорьева. Исследование процесса разрушения мерзлых и оттаивающих почвогрунтов при воздействии трелевочной системы. Лесной журнал, вып. 2, Mar. 2020, сс. 101-17, doi:10.37482/0536-1036-2020-2-101-117.
Раздел
ЛЕСОЭКСПЛУАТАЦИЯ