При разработке таких грунтов преобладающую часть силы копания составляет сопротивление резанию, тогда как силы, необходимые для преодоления сопротивления перемещению призмы волочения, заполнению ковша и т. п., не играют значительной роли. Нагрузку при статическом разрушении грунтов повышенной прочности нужно прикладывать более сосредоточенную, чем на мягкие грунты: это необходимо для получения на поверхности контакта достаточного высокого давления для внедрения инструмента в массив грунта. Из-за весьма больших сил резания и высокого напора необходимо увеличивать прочность, а следовательно, размеры и массу рабочих органов и машины в целом. Этим обусловлена целесообразность применения для разработки мерзлых и прочных грунтов дополнительных способов воздействия, при которых энергия подводится к инструменту непосредственно, и нагрузки, действующие на машину, существенно снижаются. При повышении скорости приложения нагрузки к мерзлому или скальному грунту можно увеличить эффективность рабочего процесса, так как уменьшаются затраты энергии на пластическую деформацию грунта; при скоростях, близких к скорости распространения пластических деформаций, он разрушается как хрупкое тело. Сдвига грунта

В динамическом разрушении грунта, происходящем при практически мгновенном приложении нагрузки, значительную роль играют дефекты его структуры (поры, трещины, каменистые включения и т. п.). Разрушение происходит в наиболее слабых местах, а дефекты структуры в прилегающей еще неразрушенной области увеличиваются — развиваются опережающие трещины.

Одним из видов динамического воздействия на грунт является ударное. В начальный период при внедрении ударного рабочего органа в грунт перед ним образуется уплотненное ядро; при проявлении в грунте предельных напряжений начинают образовываться трещины, обусловливающие отделение части массива. Возникающие в грунте при ударе упругие волны распространяются на значительные расстояния, вредно сказываясь на фундаментах прилегающих сооружений; кроме того, при движении массы груза, наносящего удары, неизбежны динамические нагрузки на базовую машину.

Виброударные и вибрационные устройства позволяют уменьшить массу рабочего органа и всей машины за счет большей частоты силовых импульсов. При достаточной частоте приложения нагрузки (1000 Гц и более) упругие напряжения в грунте не успевают полностью компенсироваться в периоды между ударами и накапливающиеся деформации увеличивают дефекты структуры, что обеспечивает разупрочнение грунта. Вибрация рабочего органа позволяет уменьшить тяговое усилие из-за ослабления сил сцепления между частицами грунта.

Способ взрывного разрушения достаточно широко применяют для разработки мерзлых и прочных грунтов. При взрыве заряда ВВ окружающий массив испытывает давление стремительно расширяющихся газообразных продуктов, что смещает и разрушает прилегающие к месту взрыва слои грунта. В нем распространяются ударные волны, разрушающие или колеблющие грунт. Этот способ достаточно эффективен и не требует больших трудозатрат, хотя и дорог. Основным преимуществом взрывного способа является быстрота выполнения крупных объемов земляных работ в труднодоступных местах (болота, горные условия).

В последние годы успешно применяют удлиненные заряды ВВ, например шланговые, укладываемые в прорезаемые в грунте щели (щелевзрывной способ получения протяжных выемок). Короткозамедленное взрывание зарядов и устройство компенсирующих щелей дают возможность уменьшить расход взрывчатых веществ и лучше рыхлить грунт.

Термический способ разрушения заключается в неравномерном нагреве прочных грунтов и горных пород путем подведения к ним тепловой энергии. Так как теплопроводность этих сред достаточно низкая, локальное тепловое воздействие вызывает неравномерное расширение породы, что разрушает некоторый ее объем. Чем выше скорость нагрева отдельного участка, тем интенсивнее разрушается порода. Нагревать прочный грунт можно раскаленными газами, электрическим током промышленной частоты, пропускаемым через среду, высокочастотной электромагнитной энергией, инфракрасным и световым (лазерным) облучением.

Термический способ из-за высокой энергоемкости более выгодно применять для разрушения камня, негабаритов, при добыче полезных ископаемых. Комбинировать способы термического и механического воздействия целесообразно для разработки больших объемов прочных и мерзлых грунтов.

Способ электрогидравлического разрушения среды основан на использовании высоковольтного электрического пробоя в воде, вызывающего мгновенное ее расширение. Воду можно заливать в полость, образованную в грунте или горной породе, или в рабочую камеру породоразрушающего инструмента. Электро-гидравлический эффект позволяет получать в импульсе мощности, в сотни и тысячи раз превышающие мощность источника энергии, а также непосредственно преобразовывать электрическую энергию в механическую. Давление в полости разряда может достигать тысяч атмосфер при длительности разряда в несколько микросекунд. В разрушаемой породе возникает крутой фронт ударной волны, разрушающий породу.

Сущность способа ультразвукового или звукового разрушения состоит в передаче колебаний торца инструмента разрушаемой породе непосредственно или через суспензию абразива, подаваемого к зоне разрушения. Во втором случае колеблющиеся зерна абразива внедряются в породу и разрушают ее. При непосредственной передаче колебательной энергии разрушаемой среде в ней возникают упругие волны, которые при плотности энергии Вт/см2 или более разупрочняют или разрушают прочный грунт.

Физические способы разрушения пород в настоящее время проходят опытно-промышленные испытания, а некоторые из них применяют в промышленности. Наиболее перспективно применение комбинированных воздействий на прочные и мерзлые грунты, при которых физическое воздействие разупрочняет их структуру, а разрушение происходит механическим способом.