Геотехническое обоснование работоспособности трелёвочных волоков и технологических коридоров на склонах оттаивающих почвогрунтов при работе лесных машин с колёсным и полугусеничным движителем
Автор: Каляшов В.А., Шапиро В.Я., Григорьев В., Куницкая О.А., Дмитриев А.С., Григорьева О.И.
Журнал: Resources and Technology @rt-petrsu
Статья в выпуске: 3 т.20, 2023 года.
Бесплатный доступ
В Российской Федерации значительная часть территории лесного фонда расположена на вечной мерзлоте. Многие регионы России обладают большими запасами спелых и перестойных эксплуатационных лесов, причём значительная часть этих запасов расположена в труднодоступных местах, не только по отношению к развитости дорожной сети, но и по рельефу местности. В настоящее время подавляющий объём заготовок древесины в России производится при помощи современных машинных комплексов, в основном включающих колёсные лесные машины различной компоновки и назначения. При этом проблема негативного воздействия колёсных лесных машин и трелёвочных систем на их базе не просто остаётся актуальной, а приобретает ещё большую остроту, поскольку экосистемы горных лесов, лесов на склонах сопок и т. д. относятся к наиболее ранимым, подверженным водной и ветровой эрозии. Для снижения негативного воздействия движителей лесных машин на почвогрунты достаточно часто используют машины на полугусеничном ходу, которые, благодаря существенно большему пятну контакта с поверхностью движения и большей силе тяги, в сложных условиях показывают лучшие эксплуатационные характеристики. В статье показано, что каждый склон со своими геометрическими параметрами и фактическими данными о мощности оттаивающего слоя почвогрунта, границе зоны мерзлоты и физико-механическими свойствами почвогрунта является уникальным геотехническим объектом. Многообразие параметров движения лесных машин (трелёвки) при прогнозах глубины колеи обусловливает необходимость классификация склонов по технологическим свойствам почвогрунтов и критерию работоспособности трелёвочных волоков (технологических коридоров). Разработка такой классификации должна базироваться на актуальных гидрогеологических и геомеханических данных о состоянии почвогрунтов, слагающих массив склона. Представленные исследования расширяют мнения о технологических требованиях обеспечения работоспособности трелёвочных волоков (технологических коридоров) на склонах оттаивающих почвогрунтов, что способствует более эффективному использованию лесозаготовительной техники в сложных сезонно-климатических условиях.
Леса на склонах, лесосечные работы, трелёвка, почвогрунты, леса на вечной мерзлоте
Короткий адрес: https://sciup.org/147242281
IDR: 147242281 | УДК: 74.81 | DOI: 10.15393/j2.art.2023.6943
Geotechnical substantiation of the operability of skidding drags and technological corridors on the slopes of thawing soils during the operation of forest machines with wheeled and semi-tracked propulsion
In the Russian Federation a significant part of the forest fund is located on permafrost. Many regions of Russia have large reserves of ripe and over-mature operational forests, and a significant part of these reserves is located in hard-to-reach places. Currently, the overwhelming volume of wood harvesting in Russia is performed by using modern machine complexes mainly including wheeled forestry machines of various configuration and purposes. At the same time the problem of the negative impact of wheeled forest machines and skidding systems based on them becomes even more acute since the ecosystems of mountain forests and forests on the slopes of hills are among the most vulnerable ones due to water and wind erosion. To reduce the negative impact of forest machinery propellers on soils semi-tracked vehicles are often used because of their significantly larger contact surface and a greater traction force in difficult conditions. The article shows that each slope as a unique geotechnical object that features its own geometric parameters and actual data including the capacity of the thawing soil bearing surface and permafrost zone edge should be classified taking into account the variety of skidder movement parameters, the technological properties of soils and the criterion of the extraction road operability. The development of such a classification should be based on up-to-date hydrogeological and geomechanical data on the state of the soils composing the slope area. The presented studies expand the understanding of the technological requirements for ensuring the extraction road operability on the slopes with thawing soils, thus contributing to more efficient use of logging technology in difficult seasonal and climatic conditions.
Список литературы Геотехническое обоснование работоспособности трелёвочных волоков и технологических коридоров на склонах оттаивающих почвогрунтов при работе лесных машин с колёсным и полугусеничным движителем
- Распределение проходов по длине волока и расчёт рейсовых нагрузок трелёвочного трактора при движении по грунтам с низкой несущей способностью на примере хлыстовой технологии заготовки леса / М. А. Пискунов, Р. В. Воронов, В. Н. Васильев, А. М. Воронова // Политематический сетевой электронный научный журнал Кубанского государственного аграрного университета. 2012. № 77. С. 281—291.
- Воронова А. М., Воронов Р. В., Пискунов М. А. Моделирование схемы волоков при помощи покрытия гиперсети взвешенным корневым деревом // Учёные записки Петрозаводского государственного университета. 2012. № 2 (123). С. 114—117.
- Воронова А. М., Воронов Р. В., Пискунов М. А. Задача размещения волоков и погрузочных пунктов на лесосеке и вопросы применения оптимальных схем на практике // Учёные записки Петрозаводского государственного университета. 2009. № 9 (103). С. 58—62.
- Воронов Р. В., Воронова А. М., Пискунов М. А. Задача покрытия гиперсети взвешенным корневым деревом и её приложение для оптимального проектирования схем волоков на лесосеках // Информатика и системы управления. 2012. № 1 (31). С. 56—64.
- Исследование связи конусного индекса и модуля деформации различных типов грунтов / Е. Г. Хитров, А. М. Хахина, В. А. Лухминский, Д. П. Казаков // Resources and Technology. 2017. Т. 14, № 4. С. 1—16.
- Хитров Е. Г., Фролов И. И. Подбор допустимого давления движителя колёсных лесных машин в зависимости от грунтовых условий // Сборник статей по материалам научно-технической конференции Института технологических машин и транспорта леса по итогам научно-исследовательских работ 2018 года / Отв. ред. В. А. Соколова. СПб., 2019. С. 90—100.
- Методика расчёта производительности форвардера в зависимости от почвенно-грунтовых условий / Е. В. Котенев, Е. Г. Хитров, Д. А. Ильюшенко, Л. А. Маслобоев // Актуальные проблемы развития лесного комплекса: Материалы XVII Междунар. научно-техн. конф. / Отв. ред. Ю. М. Авдеев. Вологда, 2019. С. 196—199.
- Comparing approaches of calculating soil pressure of forestry machines / E. Khitrov, A. Andronov, D. Iliushenko, E. Kotenev // 19th International Multidisciplinary Scientific GeoConference SGEM 2019. Conference proceedings. Soils; forest ecosystems. Sophia, 2019. С. 649—656.
- Хитров Е. Г. Анализ составляющих глубины колеи, образующейся под воздействием движителя лесной машины на почвогрунт // Resources and Technology. 2019. Т. 16, № 4. С. 76—93.
- Хитров Е. Г., Котенев Е. В. Сравнение показателей взаимодействия с грунтом и проходимости колёсных и колёсно-гусеничных движителей // Resources and Technology. 2019. Т. 16, № 4. С. 1—24.
- Агейкин Я. С. Вездеходные колёсные и комбинированные движители. М.: Машиностроение, 1972. 184 с.
- Хитров Е. Г., Божбов В. Е., Ильюшенко Д. А. Расчёт несущей способности лесных почвогрунтов под воздействием колёсных движителей // Системы. Методы. Технологии. 2014. № 4 (24). С. 122—126.
- Оценка несущей способности мёрзлого и оттаявшего грунта при неполной информации о состоянии его взаимодействия с трелёвочной системой / С. Е. Рудов, В. Я. Шапиро, И. В. Григорьев [и др.] // Системы. Методы. Технологии. 2019. № 2 (42). С. 80—86.
- Шапиро В. Я., Григорьев И. В., Гулько А. Е. Анализ методов расчёта параметров и обоснование математической модели разрушения коры при групповой окорке древесины // Учёные записки Петрозаводского государственного университета. 2011. № 8 (121). С. 92—96.
- БулычевН. С. Механика подземных сооружений в примерах и задачах: Учеб. пособие для вузов. М.: Недра, 1989. 270 с.
- КалабинаМ. В., ЦараповМ. Н. Прочностные свойства оттаивающих грунтов // Современное состояние, проблемы и перспективы развития отраслевой науки: Материалы Всерос. конф. с междунар. участием. М., 2017. С. 542—546.
- Исследование процесса образования колеи и её устойчивость при работе лесных машин и трелёвочных систем на склонах массива оттаивающего грунта / В. А. Каляшов, B. Я. Шапиро, И. В. Григорьев [и др.] // Лесотехнический журнал. 2021. Т. 11, № 2 (42). C. 121—132.
- Мирный А. Ю. Исследования дилатансии в дисперсных грунтах и методы её количественной оценки // Инженерная геология. 2019. Т. 14, № 2. С. 34—43.
- Вариационный метод расчёта параметров взаимодействия трелёвочной системы с массивом мёрзлых и оттаивающих грунтов / С. Е. Рудов, В. Я. Шапиро, И. В. Григорьев [и др.] // Системы. Методы. Технологии. 2019. № 1 (41). С. 68—77.
- Шапиро В. Я., Григорьев И. В. Деформация и циклическое уплотнение почвогрунта между грунтозацепами крупногабаритных лесных шин // Техника и технология. 2006. № 2. С. 94—100.
- Добрецов Р. Ю., Дмитриев А. С., Григорьев И. В. Проблемы и перспективы использования в лесном комплексе машин с полугусеничным движителем // Вестник АГАТУ. 2022. № 4 (8). С. 95—105.
