Nghiên cứu phân bố nhiệt độ trong kết cấu mặt đường mềm có lớp móng cấp phối đá dăm gia cố xi măng cho khu vực Quảng Nam Đà Nẵng

Nghiên cứu phân bố nhiệt độ trong kết cấu mặt đường mềm có lớp móng cấp phối đá dăm gia cố xi măng cho khu vực Quảng Nam Đà Nẵng.Nghiên cứu phân bố nhiệt độ trong kết cấu mặt đường mềm có lớp móng cấp phối đá dăm gia cố xi măng cho khu vực Quảng Nam Đà Nẵng.Nghiên cứu phân bố nhiệt độ trong kết cấu mặt đường mềm có lớp móng cấp phối đá dăm gia cố xi măng cho khu vực Quảng Nam Đà Nẵng.Nghiên cứu phân bố nhiệt độ trong kết cấu mặt đường mềm có lớp móng cấp phối đá dăm gia cố xi măng cho khu vực Quảng Nam Đà Nẵng.Nghiên cứu phân bố nhiệt độ trong kết cấu mặt đường mềm có lớp móng cấp phối đá dăm gia cố xi măng cho khu vực Quảng Nam Đà Nẵng.Nghiên cứu phân bố nhiệt độ trong kết cấu mặt đường mềm có lớp móng cấp phối đá dăm gia cố xi măng cho khu vực Quảng Nam Đà Nẵng.Nghiên cứu phân bố nhiệt độ trong kết cấu mặt đường mềm có lớp móng cấp phối đá dăm gia cố xi măng cho khu vực Quảng Nam Đà Nẵng.Nghiên cứu phân bố nhiệt độ trong kết cấu mặt đường mềm có lớp móng cấp phối đá dăm gia cố xi măng cho khu vực Quảng Nam Đà Nẵng.Nghiên cứu phân bố nhiệt độ trong kết cấu mặt đường mềm có lớp móng cấp phối đá dăm gia cố xi măng cho khu vực Quảng Nam Đà Nẵng.Nghiên cứu phân bố nhiệt độ trong kết cấu mặt đường mềm có lớp móng cấp phối đá dăm gia cố xi măng cho khu vực Quảng Nam Đà Nẵng.Nghiên cứu phân bố nhiệt độ trong kết cấu mặt đường mềm có lớp móng cấp phối đá dăm gia cố xi măng cho khu vực Quảng Nam Đà Nẵng.Nghiên cứu phân bố nhiệt độ trong kết cấu mặt đường mềm có lớp móng cấp phối đá dăm gia cố xi măng cho khu vực Quảng Nam Đà Nẵng.Nghiên cứu phân bố nhiệt độ trong kết cấu mặt đường mềm có lớp móng cấp phối đá dăm gia cố xi măng cho khu vực Quảng Nam Đà Nẵng.Nghiên cứu phân bố nhiệt độ trong kết cấu mặt đường mềm có lớp móng cấp phối đá dăm gia cố xi măng cho khu vực Quảng Nam Đà Nẵng.Nghiên cứu phân bố nhiệt độ trong kết cấu mặt đường mềm có lớp móng cấp phối đá dăm gia cố xi măng cho khu vực Quảng Nam Đà Nẵng.Nghiên cứu phân bố nhiệt độ trong kết cấu mặt đường mềm có lớp móng cấp phối đá dăm gia cố xi măng cho khu vực Quảng Nam Đà Nẵng.Nghiên cứu phân bố nhiệt độ trong kết cấu mặt đường mềm có lớp móng cấp phối đá dăm gia cố xi măng cho khu vực Quảng Nam Đà Nẵng.Nghiên cứu phân bố nhiệt độ trong kết cấu mặt đường mềm có lớp móng cấp phối đá dăm gia cố xi măng cho khu vực Quảng Nam Đà Nẵng.Nghiên cứu phân bố nhiệt độ trong kết cấu mặt đường mềm có lớp móng cấp phối đá dăm gia cố xi măng cho khu vực Quảng Nam Đà Nẵng.Nghiên cứu phân bố nhiệt độ trong kết cấu mặt đường mềm có lớp móng cấp phối đá dăm gia cố xi măng cho khu vực Quảng Nam Đà Nẵng.Nghiên cứu phân bố nhiệt độ trong kết cấu mặt đường mềm có lớp móng cấp phối đá dăm gia cố xi măng cho khu vực Quảng Nam Đà Nẵng.Nghiên cứu phân bố nhiệt độ trong kết cấu mặt đường mềm có lớp móng cấp phối đá dăm gia cố xi măng cho khu vực Quảng Nam Đà Nẵng.Nghiên cứu phân bố nhiệt độ trong kết cấu mặt đường mềm có lớp móng cấp phối đá dăm gia cố xi măng cho khu vực Quảng Nam Đà Nẵng.Nghiên cứu phân bố nhiệt độ trong kết cấu mặt đường mềm có lớp móng cấp phối đá dăm gia cố xi măng cho khu vực Quảng Nam Đà Nẵng.Nghiên cứu phân bố nhiệt độ trong kết cấu mặt đường mềm có lớp móng cấp phối đá dăm gia cố xi măng cho khu vực Quảng Nam Đà Nẵng.Nghiên cứu phân bố nhiệt độ trong kết cấu mặt đường mềm có lớp móng cấp phối đá dăm gia cố xi măng cho khu vực Quảng Nam Đà Nẵng.Nghiên cứu phân bố nhiệt độ trong kết cấu mặt đường mềm có lớp móng cấp phối đá dăm gia cố xi măng cho khu vực Quảng Nam Đà Nẵng.Nghiên cứu phân bố nhiệt độ trong kết cấu mặt đường mềm có lớp móng cấp phối đá dăm gia cố xi măng cho khu vực Quảng Nam Đà Nẵng.Nghiên cứu phân bố nhiệt độ trong kết cấu mặt đường mềm có lớp móng cấp phối đá dăm gia cố xi măng cho khu vực Quảng Nam Đà Nẵng.Nghiên cứu phân bố nhiệt độ trong kết cấu mặt đường mềm có lớp móng cấp phối đá dăm gia cố xi măng cho khu vực Quảng Nam Đà Nẵng.

iii MỤC LỤC MỞ ĐẦU .1 2.1 2.2 3.1 3.2 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Mục tiêu chung Mục tiêu cụ thể ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Đối tượng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .4 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA LUẬN ÁN .4 CẤU TRÚC CỦA LUẬN ÁN .5 CHƯƠNG NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN VỀ PHÂN BỐ NHIỆT VÀ CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH TRUYỀN NHIỆT TRONG KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG MỀM CÓ LỚP MÓNG BẰNG VẬT LIỆU GIA CỐ XI MĂNG .7 1.1 ĐẶC ĐIỂM LÀM VIỆC CỦA KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG MỀM CÓ LỚP MÓNG SỬ DỤNG VẬT LIỆU GIA CỐ XI MĂNG DƯỚI TÁC DỤNG CỦA NHIỆT ĐỘ 1.2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT TRUYỀN NHIỆT TRONG KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG 10 1.3 CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN QUÁ TRÌNH TRUYỀN NHIỆT TRONG KẾT CẤU MĂT ĐƯỜNG 12 1.3.1 Ảnh hưởng điều kiện khí hậu 12 1.3.2 Ảnh hưởng tính chất vật liệu 16 1.4 CÁC NGHIÊN CỨU DỰ ĐOÁN PHÂN BỐ NHIỆT TRONG KCMĐ 19 1.4.1 Mơ hình dự đốn phân bố nhiệt KCMĐ dựa lý thuyết truyền nhiệt 19 1.4.1.1 Theo phương pháp giải tích 19 1.4.1.2 Theo phương pháp số 20 1.4.1.3 Nhận xét 22 1.4.2 Mơ hình dự đốn phân bố nhiệt KCMĐ dựa nghiên cứu thực nghiệm .22 1.4.2.1 Mơ hình hồi quy tuyến tính 23 1.4.2.2 Mơ hình hồi quy phi tuyến 23 1.4.2.3 Mơ hình mạng nơ ron nhân tạo 28 1.4.2.4 Nhận xét 29 1.5 ĐỊNH HƯỚNG NGHIÊN CỨU CỦA LUẬN ÁN 30 iv 1.5.1 Nhận xét kết nghiên cứu tổng quan luận án 30 1.5.2 Các vấn đề luận án tập trung nghiên cứu 32 1.6 KẾT LUẬN CHƯƠNG 32 CHƯƠNG 34 NGHIÊN CỨU PHÁT TRIỂN THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM TRONG PHỊNG XÁC ĐỊNH ĐỘ KHUẾCH TÁN VÀ ĐỘ DẪN NHIỆT CỦA VẬT LIỆU KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG 34 2.1 KHÁI QUÁT VỀ NGHIÊN CỨU XÁC ĐỊNH THÔNG SỐ NHIỆT LÝ CỦA VẬT LIỆU KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG .34 2.1.1 Các kết nghiên cứu xác định giá trị thông số nhiệt lý vật liệu kết cấu mặt đường 34 2.1.1.1 Trên giới 34 2.1.1.2 Tại Việt Nam 35 2.1.2 Các phương pháp xác định thông số nhiệt lý vật liệu KCMĐ 36 2.1.3 Nhận xét 36 2.2 PHÁT TRIỂN THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH ĐỘ KHUẾCH TÁN VÀ ĐỘ DẪN NHIỆT CỦA VẬT LIỆU KCMĐ .37 2.2.1 Nguyên lý chế tạo thiết bị .37 2.2.2 Mô tả thiết bị 38 2.2.3 Hiệu chuẩn phận thiết bị đo 39 2.2.3.1 Hiệu chỉnh đọc nhiệt độ 39 2.2.3.2 Hiệu chỉnh đọc công suất 42 2.2.4 Thí nghiệm xác định độ dẫn nhiệt (λ)λ)) 42 2.2.4.1 Trình tự thí nghiệm 42 2.2.4.2 Tính tốn kết 43 2.2.5 Thí nghiệm xác định độ khuếch tán nhiệt (λ)) .43 2.2.5.1 Trình tự thí nghiệm 43 2.2.5.2 Tính toán kết 43 2.2.6 Nhận xét 44 2.3 THÍ NGHIỆM XÁC ĐỊNH ĐỘ KHUẾCH TÁN VÀ ĐỘ DẪN NHIỆT CỦA VẬT LIỆU BÊ TÔNG NHỰA VÀ CẤP PHỐI ĐÁ DĂM GIA CỐ XI MĂNG .45 2.3.1 Chuẩn bị mẫu vật liệu thí nghiệm 45 2.3.2 Kết thí nghiệm bàn luận 46 2.3.2.1 Độ dẫn nhiệt () .46 2.3.2.2 Độ khuếch tán nhiệt (α)) 49 2.3.2.3 Tổng hợp kết 53 2.4 KẾT LUẬN CHƯƠNG 54 v CHƯƠNG 56 MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM QUAN TRẮC NHIỆT ĐỘ TRONG KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG MỀM CÓ LỚP MÓNG CẤP PHỐI ĐÁ DĂM GIA CỐ XI MĂNG .56 3.1 MƠ HÌNH THỰC NGHIỆM 56 3.2 VẬT LIỆU 57 3.2.1 Bê tông nhựa chặt 12,5 57 3.2.2 Cấp phối đá dăm gia cố xi măng Dmax31,5 giá cố 4% xi măng 58 3.2.3 Cấp phối đá dăm loại I Dmax 37,5 59 3.3 XÂY DỰNG MƠ HÌNH THỰC NGHIỆM 61 3.3.1 Thi công kết cấu mặt đường 61 3.3.2 Thiết kế hiệu chỉnh thiết bị quan trắc nhiệt độ KCMĐ 64 3.3.2.1 Cấu tạo thiết bị quan trắc .64 3.3.2.2 Hiệu chỉnh thiết bị quan trắc nhiệt độ 65 3.3.3 Lắp đặt thiết bị .65 3.3.3.1 Giai đoạn bảo dưỡng lớp CPĐD GCXM (quan trắc nhiệt độ lớp móng CPĐD GCXM)65 3.3.3.2 Giai đoạn sau thi công bảo dưỡng (quan trắc nhiệt độ KCMĐ) 66 3.4 KẾT QUẢ QUAN TRẮC VÀ BÀN LUẬN 67 3.4.1 Giai đoạn bảo dưỡng lớp móng cấp phối đá dăm gia cố xi măng 67 3.4.1.1 Ảnh hưởng phương pháp bảo dưỡng đến phân bố nhiệt độ lớp móng cấp phối đá dăm gia cố xi măng .67 3.4.1.2 Ảnh hưởng phương pháp bảo dưỡng đến cường độ chịu nén cường độ chịu ép chẻ lớp móng cấp phối đá dăm gia cố xi măng 72 3.4.1.3 Quan sát vết nứt bề mặt lớp cấp phối đá dăm gia cố xi măng .74 3.4.2 Phân bố nhiệt độ kết cấu mặt đường giai đoạn sau thi công bảo dưỡng 75 3.4.2.1 Phân bố nhiệt theo thời gian 75 3.4.2.2 Phân bố nhiệt theo chiều sâu KCMĐ 77 3.4.2.3 Nhận xét 81 3.5 KẾT LUẬN CHƯƠNG 85 CHƯƠNG 87 PHÁT TRIỂN MƠ HÌNH DỰ ĐỐN PHÂN BỐ NHIỆT VÀ ĐỀ XUẤT NHIỆT ĐỘ SỬ DỤNG TRONG TÍNH TỐN THIẾT KẾ, KIỂM TRA KẾT CẤU MẶT ĐƯỜNG MỀM CÓ LỚP MÓNG CẤP PHỐI ĐÁ DĂM GIA CỐ XI MĂNG KHU VỰC QUẢNG NAM – ĐÀ NẴNG 87 4.1 ĐẶC ĐIỂM KHÍ HẬU KHU VỰC QUẢNG NAM – ĐÀ NẴNG 88 vi 4.1.1 Thu thập liệu khí hậu 88 4.1.1.1 Thành phố Đà Nẵng .88 4.1.1.2 Tỉnh Quảng Nam 89 4.1.2 Kết thu thập liệu khí hậu khu vực nghiên cứu 89 4.1.2.1 Nhiệt độ khơng khí .90 4.1.2.2 Độ ẩm không khí 92 4.1.2.3 Tốc độ gió .93 4.1.2.4 Lượng mưa 94 4.1.2.5 Cường độ xạ mặt trời 95 4.1.3 Nhận xét - đánh giá 96 4.2 PHÂN TÍCH TƯƠNG QUAN ĐỘ NHẠY GIỮA CÁC THƠNG SỐ KHÍ HẬU VÀ NHIỆT ĐỘ TRONG KCMĐ CỦA KHU VỰC NGHIÊN CỨU .97 4.2.1 Kết phân tích tương quan thơng số khí hậu phân bố nhiệt độ KCMĐ .97 4.2.2 Nhận xét 100 4.3 PHÁT TRIỂN MƠ HÌNH DỰ ĐOÁN PHÂN BỐ NHIỆT ĐỘ TRONG LỚP BTN100 4.3.1 Mơ hình dự đốn phân bố nhiệt độ lớp BTN theo phương pháp hồi quy 100 4.3.1.1 Lựa chọn mơ hình phân tích 101 4.3.1.2 Mơ hình hồi quy phi tuyến dự đoán phân bố nhiệt độ lớp BTN (Tpave) 101 4.3.1.3 Đánh giá hiệu mơ hình 102 4.3.2 Mơ hình dự đốn phân bố nhiệt độ lớp BTN theo phương pháp mạng nơ- ron nhân tạo ANN 105 4.3.2.1 Xây dựng mơ hình cấu trúc mạng ANN 105 4.3.2.2 Kết dự đoán phân bố nhiệt trường hợp theo phương pháp ANN…………… 106 4.4 ỨNG DỤNG PHẦN MỀM ANSYS MÔ PHỎNG PHÂN BỐ NHIỆT ĐỘ TRONG KCMĐ 108 4.4.1 Giới thiệu phần mềm ANSYS .108 4.4.2 Xây dựng mơ hình tính .109 4.4.3 Kết phân tích mô 112 4.4.4 Ảnh hưởng thông số nhiệt lý vật liệu đến phân bố nhiệt độ kết cấu mặt đường .113 4.5 SO SÁNH KẾT QUẢ CÁC MƠ HÌNH DỰ ĐỐN PHÂN BỐ NHIỆT ĐỘ ĐÃ PHÁT TRIỂN 115 4.6 ẢNH HƯỞNG CỦA CHIỀU DÀY LỚP MẶT BTN ĐẾN PHÂN BỐ NHIỆT ĐỘ TRONG LỚP MÓNG CẤP PHỐI ĐÁ DĂM GIA CỐ XI MĂNG 117 vii 4.7 ỨNG DỤNG KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU TRONG THỰC TIỄN CÔNG TÁC KIỂM TRA VÀ THIẾT KẾ KCMĐ CHO KHU VỰC QUẢNG NAM - ĐÀ NẴNG 121 4.8 KẾT LUẬN CHƯƠNG 123 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 125 NHỮNG KẾT QUẢ ĐẠT ĐƯỢC CỦA LUẬN ÁN 125 NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN 126 KIẾN NGHỊ HƯỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO 127 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH KHOA HỌC ĐÃ CƠNG BỐ .128 TÀI LIỆU THAM KHẢO 130 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1 Nứt phản ảnh chế hình thành nứt phản ảnh kết cấu mặt đường có lớp móng gia cố [7] Hình 1.2 Minh họa truyền nhiệt hệ thống môi trường KCMĐ [11] 10 Hình 1.3 Minh họa cấu trúc mạng ANN [67] 28 Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý chế tạo thiết bị độ dẫn nhiệt 37 Hình 2.2 Chi tiết thiết bị xác định thông số nhiệt lý vật liệu 38 Hình 2.3 Hiệu chỉnh phận đọc nhiệt độ 40 Hình 2.4 Diễn biến nhiệt độ bình nước từ phương pháp khác 40 Hình 2.5 Xác định tương quan mức điều chỉnh góc mở cơng suất giá trị cơng suất đo từ thiết bị Lab-Volt .42 Hình 2.6 Chuẩn bị mẫu thí nghiệm 45 Hình 2.7 Lắp mẫu vào khn đo .46 Hình 2.8 Diễn biến nhiệt độ bề mặt mẫu vị trí z = 0,041 m BTN CPĐD GCXM mức nhiệt Q = W Q = 9,01 W mặt mẫu nhiệt độ lạnh đáy mẫu 20oC 47 Hình 2.9 Tương quan độ dẫn nhiệt nhiệt độ bề mặt mẫu Tsur .49 Hình 2.10 Diễn biến nhiệt độ BTN CPĐD GCXM độ sâu 0,041 m với nhiệt độ bề mặt cố định 50oC 60oC đáy mẫu cách nhiệt 50 Hình 2.11 Kết sai số RMSE nhiệt độ đo nhiệt độ tính tương ứng giá trị độ khếch tán độ sâu 0,041 m với mức nhiệt độ bề mặt 51 Hình 2.12 Tương quan độ khuếch tán nhiệt nhiệt độ bề mặt Tsur 52 Hình 3.1 Mơ hình KCMĐ thực nghiệm quan trắc nhiệt độ 57 Hình 3.2 Đường cong cấp phối hạt vật liệu BTN CPĐD gia cố xi măng 58 Hinh 3.3 Tương quan khối lượng thể tích khơ độ ẩm của: (a) CPĐD Dmax 37,5 (b) CPĐD GCXM 59 Hình 3.4 Một số hình ảnh thi cơng KCMĐ mơ hình thực nghiệm trường .64 Hình 3.5 Sơ đồ tổng quát hoạt động thiết bị quan trắc nhiệt độ KCMĐ 65 Hình 3.6 Lắp đặt cảm biến quan trắc nhiệt độ KCMĐ 67 Hình 3.7 Diễn biến nhiệt độ theo phương pháp bảo dưỡng ngày bảo dưỡng 68 Hình 3.8 Mơ tả liệu nhiệt độ khơng khí nhiệt độ độ sâu lớp CPĐD GCXM theo phương pháp bảo dưỡng thời gian 14 ngày 69 Hình 3.9 Ảnh hưởng phương pháp bảo dưỡng đến diễn biến nhiệt độ CPĐD GCXM 71 Hình 3.10 Cường độ chịu nén chịu ép chẻ mẫu sau 14 ngày bảo dưỡng theo phương pháp khác 73 Hình 3.11 Vết nứt xuất lớp CPĐD GCXM sau 20 ngày bảo dưỡng phương pháp nhũ tương 74 Hình 3.12 Thống kê nhiệt độ quan trắc KCMĐ theo tháng 76 Hình 3.13 Thống kê nhiệt độ quan trắc KCMĐ theo 77 Hình 3.14 Diễn biến nhiệt độ sâu lớp BTN CPĐD GCXM 78 Hình 3.15 Thống kê nhiệt độ quan trắc KCMĐ theo độ sâu: (a) liệu toàn bộ; (b) liệu trừ ngày mưa .80 Hình 4.1 Thu thập liệu khí hậu Trung tâm, Đài khí tượng thủy văn .89 Hình 4.2 Thống kê liệu nhiệt độ khơng khí theo tháng năm 90 Hình 4.3 Thống kê liệu nhiệt độ khơng khí theo ngày 90 Hình 4.4 Diễn biến nhiệt độ trung bình KCMĐ với nhiệt độ khơng khí theo thời gian 91 Hình 4.5 Tổng hợp liệu độ ẩm khơng khí theo tháng năm 92 Hình 4.6 Thống kê liệu độ ẩm khơng khí theo ngày 93 Hình 4.7 Thống kê liệu tốc độ gió theo tháng năm 94 Hình 4.8 Thống kê liệu tốc độ gió theo ngày .94 Hình 4.9 Thống kê liệu mưa theo tháng năm 95 Hình 4.10 Thống kê liệu mưa theo ngày 95 Hình 4.11 Thống kê liệu cường độ xạ mặt trời Đà Nẵng theo thời gian 96 Hình 4.12 Biểu đồ phân tích tương quan nhiệt độ KCMĐ biến số khí hậu Đà Nẵng 97 Hình 4.13 Biểu đồ phân tích tương quan nhiệt độ KCMĐ biến số khí hậu Quảng Nam 98 Hình 4.14 Biểu đồ phân tích tương quan biến số khí hậu Đà Nẵng (DN) Quảng Nam (QN) 99 Hình 4.15 So sánh diễn biến nhiệt độ độ sâu cm mơ hình 104 Hình 4.16 Mơ hình cấu trúc mạng ANN .106 Hình 4.17 Biểu đồ quan hệ sai số MSE hệ số tương quan R theo số nơron lớp ẩn .107 Hình 4.18 Biểu đồ quan hệ hệ số xác định R2 theo số nơron lớp ẩn 107 Hình 4.19 Các bước tính tốn phân bố nhiệt độ KCMĐ phần mềm ANSYS 109 Hình 4.20 Mơ hình mơ KCMĐ phần mềm ANSYS 111 Hình 4.21 Kết mơ phân bố nhiệt độ KCMĐ ANSYS lúc 23h50 ngày 29/6/2021 113 Hình 4.22 Phân bố nhiệt độ độ sâu khác KCMĐ 114 Hình 4.23 Chênh lệch nhiệt độ bề mặt đáy lớp CPĐD GCXM theo thời gian chiều dày BTN khác (hBTN) 117