nghiên cứu mẫu đầu đo lực trong lòng đất theo phương pháp CPT

Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Cơ Khí BáO CáO THựC TậP Chuyên đề : nghiên cứu mẫu đầu đo lực lòng đất theo phơng pháp CPT: Phơng pháp CPT (Cone Penetration Test) phơng pháp đo lực , nghiên cứu , đánh giá đợc đặc tính địa tầng đất dới điều kiện tự nhiên Ngời ta sử dụng phơng pháp đo lực thông qua biến dạng mũi xuyên (đầu đo) hình nón Độ lớn lực kháng đất lực ma sát đợc đo thông qua biến dạng phần tử đàn hồi , phần tử biến dạng có dán Sensor biến dạng Phạm vi biến dạng đo đợc với độ xác cao : khoảng 0,1% Thiết bị đo lực dùng mũi xuyên tĩnh để đo lực kháng đất lực ma sát dựa vào nguyên tắc sau : đo lực thông qua biến dạng thông qua di chuyển Ngoài việc đo lực ma sát lực kháng đất cần phải đo áp suất lỗ rỗng : độ lớn thực tế áp suất lỗ rỗng đo lực nhng lực phân bố Thông thờng độ sâu 40m , áp suất khoảng 10at Thiết bị đo giá trị U : loại thiết bị đo lệch cầu có sẵn UM131 , dùng lúc đo kênh độc lập , kênh lực kháng đất , lực ma sát đất lên đầu đo áp suất nớc * Nguyên lý hoạt động sơ đồ: -Nguyên lý hoạt động : Khi có lực tác dụng gây biến dạng phần tử đàn hồi làm biến dạng Sensor dán , điều dẫn đến thay đổi hiệu điện đầu mạch cầu Do tín hiệu nhận đợc từ Sensor tín hiệu điện , qua phận khuếch đại ta có đợc tín hiệu đủ lớn để qua cạc ADC tín hiệu lúc đợc chuyển sang tín hiệu số đa vào máy tính để xử lý đa kết đo -Sơ đồ hoạt động mũi xuyên : mornitor đầu đo UM131 Khuyếch đại card a/d computer ghi nhớ Trong chuyên đề , chúng em nghiên cứu tính toán thiết kế quy trình công nghệ chế tạo chi tiết cuả đầu đo , theo số liệu tiêu chuẩn : -Kích thớc tiêu chuẩn mẫu đầu đo : Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Cơ Khí +Tiết diện đầu đo : F=1000 mm , đờng kính 35,7 mm +Độ côn đầu mũi 60 +Diện tích áo ma sát 15000 mm , chiều dài áo ma sát 133,7 mm Các kích thớc khác đợc thể hình vẽ kết cấu -Tiết diện phần tử đàn hồi giới hạn (biến dạng) sensor: Để đo lực kháng đất : Lực kháng đất lớn đo đợc Kích thớc phần tử đàn hồi chịn theo khả kết cấu : D=22,7 mm ; d= mm Do , tiết diện : 3,14 F = D2 d = 22,7 = 384,88mm 4 Nh biến dạng lớn phần tử đàn hồi cho phép : ( ) ( ) P 50000 = = 5,9.10 FE 384,88.2,2.10 Nghĩa ta phải chọn loại Sensor có 5,9.10-4 Đo lực ma sát : muốn cho kết cấu đủ cứng vững , ổn định làm việc ta chọn phơng án đo lực ma sát có lẫn lực kháng đất , tức giá trị lực đo đ ợc tổng lực kháng đất lực ma sát Lực ma sát lớn đo đợc 1,5 , tải trọng lớn mà phần tử đàn hồi chịu 6,5 Tiết diện : 3,14 F = D2 d = 25,7 52 = 498,86mm 4 Nh biến dạng lớn phần tử đàn hồi cho phép : Phải chọn loại Sensor có 5,9.10-4 P 65000 = = = 5,9.10 FE 498,86.2,2.10 = ( ) ( Để đo áp suất lỗ rỗng : +Kích thớc toàn sesnor 10*10 +Kích thớc vùng mỏng 2,5*2,5 +Chiều dày sensor 480àm *Các chi tiết đầu đo : ) Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Cơ Khí + Chi tiết : hình nón +Chi tiết : phận đo áp suất lỗ rỗng +Chi tiết : thân Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Cơ Khí +Chi tiết : áo ma sát Đồ gá kẹp đầu đo thử để lấy đặc tuyến tĩnh : Kết cấu đồ gá có dạng nh vẽ Đầu đo đợc đặt thân đồ gá , định vị khối V(2 khối V) Đầu hình nón đặt vào lỗ hình nón có vật liệu bền so vật liệu khác Đặt mũi xuyên lên khối V đợc cố định chặt thân đồ gá , đầu nón ép vào lỗ nón đợc cố định chặt thành đồ gá , coi nh dẫn hớng cho mũi xuyên Sau mũi xuyên có vít dài kẹp chặt để tạo lực Vít đợc bắt thành đồ gá , mối lắp ren , có tay quay vặn dễ dàng 2.Thiết kế quy trình công nghệ chế tạo áo ma sát (chi tiết 4): áo ma sát chi tiết hình trụ bao bên thân , có nhiệm vụ chịu lực , truyền lực tới sensor biến dạng , giúp xác định đợc lực ma sát tác dụng Do vật liệu làm áo ma sát phảI loại vật liệu đặc biệt Có thể dùng vật liệu chế tạo áo ma sát thép 40X , chọn phôi phôi dập *Đặt điều kiện kỹ thuật cho chi tiết : -Phần đờng kính phảI lắp ghép với thân mũi xuyên , kích thớc cần đạt đợc cấp xác từ 710 -Độ xác hình dáng hình học từ 0,250,5 dung sai đờng kính trục -Độ đảo cổ trục lắp ghép không vợt 0,010,03 mm -Độ nhám bề mặt lắp ghép Ra=1,251,16àm , mặt đầu Rz=4020 àm , bề mặt lại Rz=8040 àm *Chọn chuẩn định vị gia công : chuẩn thống lỗ tâm côn đầu trục Phần trụ tròn chi tiết đợc gia công máy tiện chống tâm đầu , dùng mũi tâm có khía nhám Sơ đồ định vị đợc thực nh hình vẽ Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Cơ Khí *Khoét lỗ đờng kính 27,7 30,7 : với phôi dập có lỗ sẵn đờng kính 25 mm Nguyên công đợc thực máy khoan Đồ gá định vị kẹp chặt : định vị khối V kẹp chặt tay vặn bu lông - đai ốc Trên đầu mũi khoét có bạc dẫn hớng để gia công đảm bảo cứng vững *Phay bề mặt áo ma sát : thực nguyên công máy phay đứng Định vị khối V chốt trụ dài Đồ gá có dạng tơng tự đồ gá khoét , kẹp chặt bàn kẹp có bulông kẹp Cần ý với nguyên công : gia công trớc nhiệt luyện : -tiện thô bán tinh mặt trụ máy tiện ; -Sau tiện thô bán tinh phải thực nguyên công khoét rộng lỗ , sau gia công tinh bề mặt trụ -Sau nhiệt luyện cần nắn thẳng -Nguyên công phay đợc thực trớc để tạo điều kiện làm lỗ tâm phục vụ cho nguyên công tiện sau -Gia công tinh sau nhiệt luyện cần làm số việc sau : màI thô tinh bề mặt đợc gia công , đánh bóng , tổng kiểm tra Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Cơ Khí 3.Thiết kế quy trình công nghệ chế tạo đầu đo hình nón : Đầu đo hình nón chi tiết tối quan trọng mũi xuyên Nó chịu lực tác dụng lên bề mặt nhiều Do đầu đo cần phải đợc làm vật liệu có độ bền cao Hình dáng đầu đo phức tạp , đòi hỏi xác cao Vật liệu đợc chọn để chế tạo đầu đo dùng gang *Đặt điều kiện kỹ thuật cho đầu đo hình nón : - Trờng ĐHBK Hà Nội Khoa Cơ Khí