ІІ. Постановка задачи. Забивание сваи реализуется различными технологическими
приемами. Один из них заключается в установлении сваи и воздействии на свободном его торце
ударными нагрузками, вбивающими ее в грунт. Другой способ заключается в предварительной
подготовке скважины ударным инструментом массы М, сбрасываемым с определенной высоты Н, с
последующей установкой сваи. Наконец, третий метод предусматривает последовательное
применение первых двух. Сначала создается скважина, устанавливается сваи и затем она забивается
до определенной глубины. В последнем случае особенно важно знать степень уплотнения почвы под
сваей. Действительно, в этом случае оно определяет параметры (уровень нагрузок, характер их
воздействия и т.д.) последующих технологических операций и оказывает влияние на выбор
материала инструмента. Проблема, связанная с уплотнением почвы ударным инструментом,
решается в настоящей работе. Математически задача формулируется следующим образом. В
80
начальный момент времени
грунт, занимающий полуплоскость с вырезом (см.рис.1),
находится в состоянии покоя так, что
(1)
Действие ударного инструмента моделируется нормальной нагрузкой, воспринимаемой
основанием скважины (
и описываемой законом
(2)
Боковая поверхность скважины, так и свободная поверхность грунта не нагружены. В
описанных условиях необходимо исследовать напряженно-деформированное состояние грунта, а
также установить область и степень его уплотнения [10-12].
Рисунок 1 - Исследуемая область
ІІІ. Заключительные замечания. Предложенный метод решения был реализован с помощью
разработанного программного обеспечения при следующих исходных данных:
Физико-механические свойства грунта таковы: модуль упругостиЕ=21700Мпа; коэффициент
Пуассона v=0,3; плотность
. Перечисленные параметры остаются постоянными во всех
вариантах расчета, а масса снаряда М, диаметр скважины d, длина l и высота падения Н
варьировались (Табл.1).
Таблица 1 - Экспериментальные данные по уплотнению забоя скважины снарядом.
№
Длинаскважины, м
Диаметрск
важины, м
Плотностьгр
унта, т/м
3
Коэффициент
Пуассона
Массаснаряда
, т.
1
0,8
0,6
1,65
0,3
5,5
2
1,2
0,06
1,65
0,3
7,0
На рис.4 приведены кривые, соответствующие линиям максимальных напряжений
на
интервале времени
, распределенных вблизи переднего фронта граничной волны. В
начальные моменты времени
сразу после снятия внешней нагрузки сжимающее
напряжение резко падает, после чего плавно уменьшается до нуля в течение расчетного
динамического поля вблизи основания скважины.
Рисунок 2 - Линии максимальных напряжений
81
Практический интерес представляет анализ динамического поля вблизи основания скважины.
Такой анализ проводится с целью выявления областей концентрации напряжений и для установления
уровня уплотнения грунта и его осадки. Хотя результаты, полученные для упругой среды, имеют
характер прогноза, можно предположить, что они полезны и в других ситуациях. В связи с этим на
рис.5 в плоскости х
1
О х
2
для момента времени t=900 приведены изолинии нормальных напряжений
в Мпа, демонтирующие характерное для данной задачи напряженное состояние по всей
возмущенной области в рассматриваемый момент времени.
Рисунок 3 - Изолинии нормальных напряжений
в момент времени
t=900 .
Результаты расчета показывают, что максимальные сжимающие напряжения формируются
вблизи забоя скважины. Из этого следует ожидать, что осадки грунта происходят в окрестности
основания забоя скважины. Обширная зона растягивающих напряжений, имеющая место сбоку
основания скважины на уровне забоя, представляет собой зону, предрасположенную разрушениям.
Результаты задачи, решенной в данной работе, использовались при проектировании
строительной конструкции [13-14].
IV. Заключение.
При строительстве в сложных инженерно-геологических условиях
эффективными конструкциями являются набивные сваи в пробитых скважинах, которые в режиме
динамического нагружения. Здесь возникает необходимость глубокого анализа напряженно-
деформированного состояния системы «свая-грунт» [15]. Такие задачи актуальны при исследовании
прочности материала сваи, расчете несущей способности грунта и при определении концентрации
напряжений в окрестности контактных поверхностей.
Достоверная оценка напряженно-деформированного состояния основания скважин имеет
важное значение при разработке расчетных схем передачи нагрузки на грунт сваями. В случае
уплотнения забоя скважины ударным снарядом проводятся исследования напряженно-
деформированного состояния грунта, поведения грунта при различных режимах удара, определяется
поверхностное давление на площадке контакта трамбующего снаряда и грунта. Характер
распространения напряжений в основании может быть изучен в результате решения задачи о
распространении упругих волн в грунте.
Одним из наиболее сложных вопросов учета воздействия строительных сооружений является
исследование взаимодействия сооружения с грунтом. Теоретическое исследование этой задачи
опирается на математическое моделирование реальных физико-механических свойств системы
«сооружение-грунт».
Метод, используемый для визуального представления нормальных напряжений, возникающих
при взаимодействии сооружения с грунтом, основан на решении обратной задачи.
Это значит, что нам нужно было найти определяющие параметры, при которых будет
возникать нестационарная деформация полуплоскости. Определяющие параметры варьируются до
наступления события (физического эффекта) в процессе многократного расчета обратных задач.
Результирующие взаимозависимости определяющих параметров представляются визуально в
виде изолиний, к которым можно применить геометрические преобразования [16].
Рассматривая пространство определяющих параметров как набор изолиний, обратная задача
формулируется как нахождение в этой полуплоскости всех подобластей, где наступило событие.
При уплотнении оснований сооружений, проходке подземных разработок, возведении
82
насыпей, дамб, плотин и т.д. широко используют энергию взрыва. Для достижения максимального
эффекта взрывных работ необходимо надлежащее исследование действия взрывчатых веществ на
грунты, как особого динамического воздействия. В практике взрывного дела применяют как
отдельные заряды, так и весьма сложные их системы, что, несомненно, представляет большой
технический интерес. Например, широко исследуется влияние основания, изучается взаимодействие
конструкции сваи с грунтом и анализируются напряжения, возникающие в самих сваях при их
забивке в грунт. Возрастающий объем промышленного, горного, гидротехнического строительства и
авиационного машиностроения вызывает необходимость совершенствования методов исследования
напряженно-деформированного состояния окрестности скважины, ее проектировании и разработке
технологии забивания сваи.
В результате данной работы с помощью
виртуального запоминающегося осциллографа в
пакете VisSim была реализована визуализация решения задачи о нестационарной деформации
полуплоскости, то есть, задачи связанной с уплотнением почвы ударным инструментом.
Полученные графики изолинии нормальных напряжений позволяют определить место
появления
осадков грунта и зон, предрасположенных к разрушениям.
Литература
1.
Айталиев Ш.М., Алексеева Л.А., Дильдабаев Ш.А., Жанбырбаев Н.Б. Метод граничных
интегральных уравнений в задачах динамики упругих много связанных тел. - Алма-Ата, 2002. С.238.
2.
Айталиев Ш.М., Масанов Ж.К., Баймаханов И.Б., Махметова Н.М.Численные методы
решения задач механики деформируемого твердого тела. [Электронный ресурс]. 2006. –
URL:http://dlib.rsl.ru/01003300708
(Дата обращения: 20.12.2015)
3.
Рекер В.В. Прикладная механика. Серия Е. – Москва, 1999.№1.С.121-129.
4.
Тарабрин Г.Т. Строит. Механика и расчет сооружений. – Москва, 2001.№4. С.38-43.
5.
Тарабрин Г.Т. Строительная механика и расчет сооружений. Москва, 1998.№6.С. 53-58.
6.
Каримбаев Т.Д., Джузбаев С.С. Тез.докл.межд.конф. Прочность материалов и элементов
конструкций при звуковых и ультразвуковых частотах напряжения.- Киев, 1992.С.18.
7.
Boranbayev S., Altayev S., Boranbayev A. Applying the method of diverse redundancy in cloud
based systems for increasing reliability. Proceedings of the 12th International Conference on Information
Technology: New Generations, ITNG 2015. - Las Vegas, Nevada, USA, April 13-15, 2015pp.796-799.
8.
Boranbayev S., Boranbayev A., Altayev S., Nurbekov A. Mathematical model for optimal
designing of reliable information systems. Proceedings of the 8th IEEE International Conference on
Application of Information and Communication Technologies, AICT 2014. - Astana, Kazakhstan, October
15-17, 2014pp.123-127.
9.
Boranbayev A.S., Boranbayev S.N. Development and Optimization of Information Systems for
Health Insurance Billing. Proceedings of the 7th International Conference on Information Technology: New
Generations, ITNG 2010. - Las Vegas, Nevada, USA, April 12-14, 2010. pp.1282-1284.
10.
Kim J.-Y., On the generalized self-consistent model for elastic wave propagation in composite
materials, Int. J. Solids Struct., 2004, pp. 4349-4360.
11.
S.K., Levin V.M., Sabina F.J., Propagation of elastic waves in composites with random set of
spherical inclusions (effective medium approach). - Wave Motion, 2004, pp. 69-88.
12.
Cosachevskiy L. Ya., On propagation of elastic waves in two-component media, Prikl. Mat.
Mekh., 23, 6(1959), pp. 1115-1123.
13.
RuY.,Wang G.F., Wang T.J., Diffractions of elastic waves and stress concentration near a
cylindrical nano-inclusion incorporating surface effect, Journal of Vibration and Acoustics, 131: Art.
061011. - 2009, pp. 56-63.
14.
Kanaun S.K., Levin V.M., Propagation of shear elastic waves in composites with random set of
spherical inclusions (effective field approach), international journal of solids and structures. - 2005, pp.
3971-3997.
15.
Kinra V.K., Petraitis M.S., DattaS.K.,Ultrasonic wave propagation in a random particulate
composite, Int. J. Solids Struct., 16:301-312, 1980, pp.28-36.
16.
Sayers C.M., Smith R.L, Ultrasonic velocity and attenuation in an epoxy matrix containing lead
inclusions, J. Phys. D: Appl. Phys, 16:1189-1194. - 1983, pp.45-52.
83
ҚАТТЫ ДЕНЕДЕ СТАЦИОНАРЛЫ ЕМЕС ДЕФОРМАЦИЯНЫҢ
САНДЫҚ ШЕШУ ВИЗУАЛИЗАЦИЯСЫ
Ж.Ж.Ахметова, Г.Б.Бекешова
Аңдатпа: Қолданбалы сипатқа ие деформацияланатын қатты дене механикасы
облысындағы қызықты бағыттардың бірі - тіктөртбұрышты табанына уақыт бойынша
өзгеретін жүктеме түсірілген жағдайдағы жартылай жазықтың стационарлы емес
деформациясы есебін шешу. Мұндай есептер,мысалы, ұңғыманың маңайының кернеулі-
деформацияланған күйін зерттеуде, оны жобалауда және діңгекті орнату технологиясын
құруда пайда болады. Аталған жұмыстың негізгі идеясы жартылай жазықтың стационарлы
емес деформациясы туралы есептің нәтижелерін визуализациялауға арналған сандық әдістерді
қолдану.
VISUALIZATION OF THE NUMERICAL DECISION NON-STATIONARY
DEFORMATION IN THE SOLID BODY
Zh.Zh.Akhmetova, G.B.Bekeshova
Annotation: One of the interesting directions in the field of solid body deformation mechanics,
which have applied nature, is the solution of non-stationary deformation problems of the half-plane, on a
rectangular base which is applied time-varying loads. A similar problem arises, for example, in the study
of stress-strain state of the well neighborhood, its design and development of technology hammering piles.
The main idea of this paper is the using of numerical methods for visualization the results of solving the
problem of the half-plane non-stationary.
УДК: 637.072
А.К. Какимов, Ж.Х. Какимова, Ж.К. Молдабаева, Е.С. Жарыкбасов
Государственный университет имени Шакарима города Семей
КАЧЕСТВО И РАДИОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ БЕЛКОВОГО
МОЛОЧНОГО ПРОДУКТА
Аннотация: В статье приведены результаты исследования показатели радиологической
безопасности, пищевой и биологической ценности нового белкового молочного продукта. На
основании проведенных исследований установлено, что новый белковый молочный продукт по
показателям радиологической безопасности соответствует требованиям технического регламента
Таможенного союза «О безопасности пищевой продукции» (ТР ТС 021/2011).
Ключевые слова: белковый молочный продукт, радиологическая безопасность
Свободное движение продовольственных товаров на всем пространстве интеграционного
объединения обеспечивается установленными едиными требованиями к продукции в технических
регламентах Таможенного союза, в том числе требованиямик ограничению допустимых уровней
содержания в них основных групп потенциально опасных для здоровья веществ химического и
биологического происхождения в соответствии с Техническими регламентами Таможенного союза
ТР ТС 021/2011«О безопасности пищевой продукции», ТР ТС 033/2013«О безопасности молока и
молочной продукции» [1].
Наиболее
актуальными
являются
мероприятия,
направленные
на
обеспечение
радиологической безопасности пищевых продуктов по содержанию цезия 137 и стронция 90,
производимых на территориях, прилегающих к бывшему Семипалатинскому испытательному
ядерному полигону. Так, учеными Государственного университета имени Шакарима города Семей
были проведены исследования уровня активности цезия 137 и стронция 90 в молочном сырье,
отобранном из экологически неблагоприятных регионов. В результате обнаружена наибольшая
концентрация цезия 137в исследуемых образцах молочного сырья, отобранных из тех регионов,
которые находились в зоне максимального радиационного риска [2].
В связи с этим, для организации производства безопасных пищевых продуктов на
территориях, прилегающих к бывшему Семипалатинскому испытательному ядерному полигону,
84
необходимо применять технологические процессы обработки сырья, обеспечивающие соответствие в
продуктах питания уровня активности цезия требованиям вышеуказанных Технических регламентов.
Вместе с тем, в мировой практике уделяется большое внимание производству пищевых
продуктов, обогащенных функциональными ингредиентами, для профилактики и оздоровления
населения экологически неблагоприятных регионов. В качестве функциональных ингредиентов,
обладающих радиопротекторными свойствами, применяются пектиносодержащие продукты перера-
ботки растительного сырья. На основании клинических исследований установлено, что пектин,
образуя комплексные соединения с токсичными элементами, выводит их из организма человека [3].
Сорбционная способность пектина основана на взаимодействии его молекулы с ионами тяжелых ме-
таллов и радиоактивных элементов. Благодаря этому свойству, пектин включают в рацион питания
лиц, находящихся в среде, загрязненной радионуклидами, и имеющих контакт с тяжелыми металлами
[4].
Для производства белкового продукта на молочной основе, соответствующего по показателям
радиологической безопасности требованиям технических регламентов Таможенного союза ТР ТС
021/2011 «О безопасности пищевой продукции», ТР ТС 033/2013«О безопасности молока и молочной
продукции» нами были разработаны технологические режимы тепловой обработки молочного сырья,
понижающих в них уровень активности радионуклидов. В результате проведенных исследований
было установлено, что содержание радионуклидов уменьшается в среднем на 1,05 % при
пастеризации опытных образцов молока при температуре 80-82 ºС с общей выдержкой в
лабораторной пастеризационной установке 52 секунды [5].
Для определения влияния технологических режимов пастеризации на качество нового
белкового продукта на молочной основе в работе поставлена задача - исследовать показатели
радиологической безопасности, пищевой и биологической ценности нового готового продукта в
сравнении с контрольным образцом.
Методы исследования: для определения количественного содержания цезия в исследуемых
объектах методом гамма-спектрометрии использован гамма-спектрометр с электроохлаждаемым
германиевым детектором «GC 2019» и многоканальным анализатором «DSA-1000» (фирма
«Canberra», США).
В качестве объектов исследования были выбраны:
- новый белковый продукт на молочной основе с добавлением пюре из моркови,
выработанного из пастеризованного молока при температуре 80±2 С с выдержкой 52 секунды
(опытный образец). Белковый молочный продукт был выработан из сырья с повышенным
содержанием ионов цезия 137;
- творожная масса, выработанная при традиционных режимах пастеризации, то есть при
температуре 78±2 С с выдержкой 15-20 секунд (контрольный образец).
Результаты исследования содержания цезия 137 в исследуемых образцах представлены на
рисунке 1.
Рисунок 1 – Удельная активность цезия 137, Бк/кг
Как видно из рисунка 1, удельная активность цезия в опытном образце на 0,006 Бк/кг ниже
чем, в контрольном образце. Удельная же активность данного элемента в сыворотке контрольного и
опытного образцов идентичны. Учитывая, что цезий 137 по своим свойствам близок к калию, по-
видимому, как часть минеральных веществ исследуемый радионуклид выпадает на поверхность
теплообменных аппаратов, образуя молочный камень и пригар вместе с денатурированными
сывороточными белками.
85
На следующем этапе исследований были определены пищевая и биологическая ценность
нового белкового продукта. Для определения пищевой ценности продукта исследована
аминокислотный состав белка, жирнокислотный состав молочного жира, содержание витаминов и
минеральных веществ.
Результаты исследования соответствия пищевой ценности контрольного и опытного образцов
представлены в таблице 1.
Как видно из таблицы 1, новый белковый продукт на молочной основе характеризуется более
высокой пищевой ценностью в сравнении с контрольным образцом. Так, например, в опытном
образце в сравнении с контрольным содержится больше таких незаменимых аминокислот, как валин,
лизин, треонин и фенилаланин. Вместе с тем, в опытном образце обнаружен витамин Е и пищевые
волокна, отсутствующие в контрольном образце. Повышенное содержание в опытном образце
отдельных незаменимых аминокислот, минеральных веществ, витаминов, а также содержание
пищевых волокон объясняется введенным в состав рецептуры нового белкового продукта пюре из
моркови. Пюре их моркови отличается богатым составом минеральных веществ, витаминов В, РР, С,
Е, К, каротина, а также незаменимыми аминокислотами (валин, лизин, треонин и фенилаланин) и
пищевыми волокнами [6].
Таблица 1 – Соответствие пищевой ценности исследуемых образцов формуле
сбалансированного питания
Пищевые
вещества
Дневная
потребность
Контрольный образец
Опытный образец
Содержание
веществ
Степень
удовлетво
рения, %
Содержание
веществ
Степень
удовлетвор
ения, %
100 г
383,8 г
100 г
383,8 г
1
2
3
4
5
6
7
8
Вода, г
1750-2200
79,8
305,6
15,5
80,0
306,4
15,5
Белки, г
80-100
14
53,6
59,5
14,5
55,6
61,7
в т.ч. животные,
50
14
53,6
107,2
14,2
54,4
108,8
растительные
30
-
-
-
0,3
1,2
4,0
Незаменимые
аминокислоты, г
Валин
3-4
0,69
2,64
66,0
0,78
2,9
72,5
Лейцин
4-6
1,15
4,4
88,0
1,16
4,4
88,0
Изолейцин
3-4
0,45
1,72
49,2
0,44
1,68
48,2
Лизин
3-5
0,76
2,9
72,7
0,89
3,4
85,2
Метионин+цисти
н
4-7
0,36
1,9
36,2
0,35
1,9
36,2
Треонин
2-3
0,38
1,4
58,2
0,49
1,9
76,0
Триптофан
1
0,17
0,65
65,0
0,18
0,68
68,0
Фенилаланин+тир
озин
5-8
0,72
2,75
42,4
0,85
3,2
50,1
Углеводы, г
400-500
3,6
13,7
3,0
3,7
14,2
3,2
Балластные
вещества
(пищевые
волокна), г
25
-
-
-
1,75
6,7
26,8
Жиры, г
80-100
0,1
0,38
0,42
0,1
0,38
0,42
в
т.ч.
растительные
20-25
-
-
-
-
-
-
Незаменимые
полиненасыщенн
ые
жирные
кислоты
2-6
-
-
-
-
-
-
Минеральные
вещества, мг
Кальций
800-1000
110
421,3
46,8
105
402,1
44,6
Фосфор
1000-1500
187
716,2
57,2
189
723,8
57,9
Натрий
4000-6000
51,4
196,8
3,9
52
199,2
3,9
86
Калий
2500-5000
117
448,1
11,9
151
578,3
15,4
Магний
300-500
24
91,92
22,9
24,6
94,2
23,5
Железо
15
3,00
11,49
76,6
3,25
12,4
82,6
Витамины, мг
С
50-70
15
57,45
95,75
30
64,9
108,0
А
1,5-2,5
0,04
0,15
7,5
0,1
0,39
19,5
Е
10-20
-
-
-
0,05
0,19
1,3
В
6
(пиридоксин)
2-3
0,19
0,72
28,8
0,21
0,80
32,0
РР (ниацин)
15-25
0,31
1,2
6,0
0,45
1,72
8,6
Энергетическая
ценность, ккал
2850
71,8
274,9
9,6
74,3
284,6
9,9
Для характеристики биологической ценности исследуемых образцов рассчитана величина
аминокислотного скора, которая определяется соотношением незаменимых аминокислот
исследуемого белка к количеству незаменимых аминокислот идеального белка ФАО/ВОЗ.
Результаты исследования представлены на рисунке 2.
1-валин, 2-лейцин, 3 – изолейцин, 4 –лизин, 5-метионин+цистин, 6 – треонин, 7-триптофан,
8-фенилаланин+тирозин
Рисунок 2 – Аминокислотный скор исследуемых образцов
Как видно из рисунка 2, новый белковый продукт на молочной основе с применением
овощных наполнителей в сравнении с контрольным образцом не имеет в своем составе
лимитирующей аминокислоты. Вместе с тем, наблюдается обогащение нового белкового продукта
такими незаменимыми аминокислотами, как валин, лизин, треонин, фенилаланин за счет
повышенного их содержания в овощных наполнителях.
Таким образом,на основании проведенных исследований установлено, что новый белковый
продукт на молочной основе, вырабатываемый с применением овощных наполнителей и с
соблюдением технологических режимов пастеризации 80-82 ºС с общей выдержкой в лабораторной
пастеризационной установке 52 секунды, по показателям радиологической безопасности
соответствует требованиям технического регламента Таможенного союза «О безопасности пищевой
продукции» (ТР ТС 021/2011). Вместе с тем, применение в технологии производства нового
белкового молочного продукта, в качестве функционального ингредиента, пюре из моркови
повысило пищевую и биологическую ценность готового продукта.
Достарыңызбен бөлісу: |