Nghiên cứu sự ảnh hưởng của chiều dày đầm nén và độ ẩm của đất đến năng suất và chi phí năng lượng riêng khi đầm nén đất nền đường ô tô miền núi​

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - TRẦN MINH LONG NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA CHIỀU DÀY ĐẦM NÉN VÀ ĐỘ ẨM CỦA ĐẤT ĐẾN NĂNG SUẤT VÀ CHI PHÍ NĂNG LƯỢNG RIÊNG KHI ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG Ô TÔ MIỀN NÚI LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT HÀ NỘI, 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - TRẦN MINH LONG NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA CHIỀU DÀY ĐẦM NÉN VÀ ĐỘ ẨM CỦA ĐẤT ĐẾN NĂNG SUẤT VÀ CHI PHÍ NĂNG LƯỢNG RIÊNG KHI ĐẦM NÉN ĐẤT NỀN ĐƯỜNG Ô TÔ MIỀN NÚI Chuyên ngành: Kỹ thuật máy thiết bị giới hóa nơng lâm nghiệp MS: 60.52.14 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS LÊ TẤN QUỲNH HÀ NỘI, 2011 i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành luận án này, suốt thời gian vừa qua nhận nhiều quan tâm giúp đỡ, dẫn nhiều tập thể, cá nhân Nhân dịp cho phép tơi bày tỏ lịng biết ơn chân thành tới: Thầy giáo hướng dẫn khoa học TS Lê Tấn Quỳnh, ThS Phạm Văn Lý dành nhiều thời gian bảo tận tình cung cấp nhiều tài liệu có giá trị Tập thể cán bộ, giáo viên Khoa Sau đại học, Trung tâm thí nghiệm thực hành Khoa Cơ điện Cơng trình trường Đại học Lâm nghiệp, Trường Cao đẳng nghề điện xây dựng Tam Điệp tạo điều kiện thuận lợi cho thực đề tài Xin cảm ơn tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp động viên giúp đỡ tơi q trình thực đề tài Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc giúp đỡ q báu Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Những kết luận văn tính tốn xác, trung thực chưa có tác giả cơng bố Những nội dung tham khảo, trích dẫn luận văn dẫn nguồn gốc Hà Nội, tháng năm 2011 Tác giả Trần Minh Long ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC HÌNH .iv DANH MỤC BẢNG .v ĐẶT VẤN ĐỀ Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình sử dụng nghiên cứu máy đầm đất giới .2 1.2 Tình hình sử dụng nghiên cứu máy đầm lèn nước 13 Chương .18 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 18 2.2 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 18 2.3 Phương pháp nghiên cứu 18 2.4 Nội dung nghiên cứu 19 2.4.1 Thí nghiệm thăm dò .20 2.4.2 Thực nghiệm đơn yếu tố 22 2.4.3 Thực nghiệm đa yếu tố 26 Chương .34 CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI 34 3.1 Cấu tạo nguyên lý làm việc máy đầm rung 34 3.2 Năng suất máy đầm rung làm việc 36 3.3 Chi phí lượng máy đầm rung làm việc 37 Chương .42 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 42 iii 4.1 Mục tiêu thực nghiệm lựa chọn tham số điều khiển .42 4.2 Tiến hành thí nghiệm 42 4.2.1 Xác định thành phần hạt đất làm thí nghiệm .42 4.2.2 Xác định độ ẩm đất sử dụng làm thí nghiệm 44 4.2.3 Xác định độ chặt đất .45 4.2.4 Tiến hành thí nghiệm 47 4.3 Kết thí nghiệm thăm dị .47 4.4 Kết thực nghiệm đơn yếu tố 50 4.4.1 Chi phí lượng riêng 51 4.4.2 Năng suất 56 4.5 Kết thí nghiệm đa yếu tố 61 4.5.1 Chọn vùng nghiên cứu giá trị biến thiên thông số đầu vào 61 4.5.2 Thành lập ma trận thí nghiệm .61 4.5.3 Xác định thông số hợp lý 62 4.5.4 Vận hành máy với thông số tối ưu: .66 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 67 Kết luận .67 Khuyến nghị 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO .69 PHỤ LỤC 73 iv DANH MỤC HÌNH TT 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 1.10 3.1 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 Máy đầm rung N Máy đầm bánh P Máy đầm rung CS-3 Máy đầm rung BW7 Máy đầm bánh thép Máy đầm hãng L Máy lu bánh thép YZ Máy đầm LG300 củ Máy đầm hãng S Máy đầm hãng Taco Sơ đồ cấu tạo m Thành phần hạt Máy đo công suất Fl Đồ thị ảnh hưởng củ lượng riêng Đồ thị ảnh hưởng củ riêng Đồ thị ảnh hưởng củ suất Đồ thị ảnh hưởng củ v DANH MỤC BẢNG TT 2.1 2.2 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 4.10 4.11 4.12 4.13 4.14 4.15 4.16 4.17 4.18 4.19 4.20 M M vớ Th K K ẩm K đấ Tổ trị Cá Tổ Cá K Tổ lư K Tổ lư K Tổ kh K Tổ kh M K Tổ th Tổ trậ ĐẶT VẤN ĐỀ Sau hai mươi lăm năm đổi mới, kinh tế nước ta có bước phát triển to lớn Đất nước ta thoát khỏi tình trạng phát triển, đời sống nhân dân địa bàn nơng thơn miền núi nói riêng nhân dân nước nói chung cải thiện rõ rệt, ngày phát triển Nhu cầu xây dựng cơng trình hạ tầng ngày cấp thiết Nhiều cơng trình xây dựng nhà cửa đường xá triển khai làm cho mặt nông thôn miền núi thay đổi ngày Trong cơng trình đường giao thơng đường phận quan trọng, định độ bền vững, làm việc ổn định suốt thời gian sử dụng Sự biến dạng đường nguyên nhân chủ yếu gây biến dạng nứt áo đường làm cho mặt đường không giữ trạng thái ổnđịnh vàbằng phẳng ban đầu Một nguyên nhân gây biến dạng đường trình đầm nén không kỹ thuật không đảm bảo độ chặt cần thiết Để tạo khả chịu tải trọng đất người ta sử dụng thiết bị đầm nén khác Do ngành khí xây dựng nước ta chưa quan tâm phát triển nên hàng năm nước ta 3-4 tỷ USD để nhập loại máy xây dựng có loại máy đầm khác Do loại máy thiết bị nhập sản xuất nước phù hợp với điều kiện làm việc nước sở tại, việc nghiên cứu nhằm xác định thông số kỹ thuật hợp lý cho thiết bị nhập làm việc điều kiện tự nhiên Việt Nam nhằm tăng suất lao động giảm chi phí cần thiết Chính vậy, đồng ý Ban Chủ nhiệm khoa sau đại học trường Đại học Lâm nghiệp, thực luận văn tốt nghiệp: “Nghiên cứu ảnh hưởng chiều dày đầm nén độ ẩm đất đến suất chi phí lượng riêng đầm nén đất đường ô tô miền núi” Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình sử dụng nghiên cứu máy đầm đất th ế gi ới Một khâu quan trọng định chất lượng cơng trình ngun cơng đầm nén đất móng Mặc dù tỷ trọng củakhối lượng công việc đầm nén đất khơng lớn so với tổng chi phí xây dựng cơng trình chất lượng cơng trình lại phụ thuộc nhiều vào chất lượng đầm lèn Chính vây, để giới hố khâu cơng việc nhằm tăng suất lao động nâng cao chất lượng công việc nước công nghiệp phát triển sử dụng nhiều loại máy đầm nén khác Ở Nga, để đầm lèn đất đường, có qui mơ lớn, đất dính thường dùng loại xe lu bánh thép tác dụng tĩnh DU11, DU211B, D399A, … có công suất từ 40-50HP loại máy đầm chân cừu DU26, DU38, DU32, RF06, RF09,… với công suất đầu kéo 75-108HP Ở cơng trình xây dựng có mặt chật hẹp, người ta sử dụng máy đầm bàn rung BU1500 công suất 5HP, OY80, OY90, DY90 có cơng suất 6HP Hiện nay, số loại máy lu rung sử dụng rộng rãi để đầm lèn cơng trình đường, cơng trình nhà ở, với loại đất rời, dính DU-54, DU-95, DU-47, DU-48, DU-49, DU-50, DU-72, DU-52, DU-55, DU-58, DU-62, DU63, DU-64, DU-65, DU-98, DU-99, DU-100, DU-101, DU-73, DU-74, DU84, DU-85, DU-96, DU-97 (hình 1.1) Trong 10-15 năm gần xu hướng chủ yếu làsử dụng loại máy đầm nén có suất cao có khả làm việc hiệu điều kiện thi công khác Năng suất máy đầm nén nâng cao nhờ tăng vận tốc tăng khối lượng phận công tác Theo hướng này, chi nhánh Viện nghiên cứu giao thông Leningrat (Nga) chế tạo máy đầm bánh có khối lượng 36,6 cho phép đầm nén cac loại đất dính với chiều dày lớp đất 40-45cm, suất 1200-1500m3/ca; Loại máy đầm chân cừu khối lượng 28 tấn, cho phép đầm loại đất khác với chiều dày 50cm suất 1200-1400m3/ca Nâng cao hiệu đầm nén máy đầm bánh thực hiệnbằng cách lắp bánh xe đặc biệt có áp suất cao đến 0,8Mpa, điều cho phép tăng chiều dày đất đầm lên 1,3-1,5 lần so với bình thường, tăng suất ca tới 20-30% Hình 1.1 Máy đầm rung Nga DU-64 Ở Mỹ, xu hướng sử dụng máy đầm rung chiếm ưu cơng trình xây dựng sản phẩm hãng Caterpillar sử dụng rộng rãi sản xuất với loại đầm máy đầm bánh PS 150B, PS200B, PS300B (hình 1.2) có công suất từ 70 đến 105 HP; máy đầm rung CS323C, CS433E, CS44…(hình 1.3) có cơng suất 70-153HP 42 43 44 45 46 47 48 49 50 Phụ lục Kết thí nghiệm đơn yếu tố Ảnh hưởng chiều dày lớp đất đầm tới suất chi phí lượng riêng ST T b (m) 0.1 0.1 0.1 0.15 0.15 0.15 0.2 0.2 0.2 0.25 0.25 0.25 0.3 0.3 0.3 Um 239.6 239.3 235.4 238.9 234.6 234.5 238.4 239.0 236.0 245.7 238.4 237.1 244.9 239.3 235.0 Ảnh hưởng độ ẩm đất đến chi phí lượng riêng suất STT T (v/p) 550 575 600 625 650 U 254.1 239.9 240.2 244.7 239.2 238.4 238.4 239.0 236.0 243.6 233.5 234.9 240.8 234.9 235.4 Phục lục Kết thí nghiệm đa yếu tố STT m 0.1 0.1 0.1 0.3 0.3 0.3 0.1 0.1 0.1 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.1 0.1 0.1 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2 v/p 550 550 550 550 550 550 650 650 650 650 650 650 600 600 600 600 600 600 650 650 650 550 550 550 600 0.2 600 0.2 600 Phụ lục Kết qủa xử lý phần mềm qui hoạch thực nghiệm Thí nghiệm đơn yếu tố Ảnh hưởng chiều dày lớp đất đầm tới chi phí lượng riêng he so b1 b2 b3 Phuong sai theo gia tri trung binh He so tu Phuong sai theo gia tri ham He so tu Tieu chuan FISHER ┌──────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────┐ │ No │ X1 │ Y1 │ Y2 │ Y3 │ Ytb │ Y_ │ Yost ├──────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┤ │ │ 0.100│ │ │ 0.150│ │ │ 0.200│ │ │ 0.250│ │ │ 0.300│ └──────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┘ = = = │ Ảnh hưởng độ ẩm đất đến chi phí lượng riêng he so b1 b2 b3 Phuong sai theo gia tri trung binh He so tu Phuong sai theo gia tri ham He so tu Tieu chuan FISHER ┌──────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────┐ │ No │ X1 │ Y1 │ Y2 │ Y3 │ Ytb │ Y_ │ Yost ├──────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┤ │ │ 12.000│ │ │ 15.000│ │ │ 18.000│ │ │ 21.000│ │ │ 24.000│ └──────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┘ = = = │ Ảnh hưởng chiều dày lớp đất đầm tới suất he so b1 b2 b3 = = = Phuong sai theo gia tri trung binh He so tu Phuong sai theo gia tri ham He so tu Tieu chuan FISHER ┌──────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────┐ │ No │ X1 │ Y1 │ Y2 │ Y3 │ Ytb │ Y_ │ Yost ├──────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┤ │ │ 0.100│ │ │ 0.150│ │ │ 0.200│ │ │ 0.250│ │ │ 0.300│ └──────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┘ │ Ảnh hưởng độ ẩm đất đến suất he so b1 b2 b3 Phuong sai theo gia tri trung binh He so tu Phuong sai theo gia tri ham He so tu Tieu chuan FISHER ┌──────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────┐ │ No │ X1 │ Y1 │ Y2 │ Y3 │ Ytb │ Y_ │ Yost ├──────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┤ │ │ 12.000│ │ │ 15.000│ │ │ 18.000│ │ │ 21.000│ │ │ 24.000│ └──────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┘ = = = │ Thí nghiệm đa yếu tố Hàm chi phí lượng riêng DANH GIA DONG NHAT PHUONG SAI ┌──────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────┐ │ ├──────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┤ │ │ │ │ │ │ │ │ │ └──────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┘ tieu chuan kohren he so tu he so tu No │ Y = so b0,0 b1,0 b1,1 b2,0 b2,1 b2,2 Tieu chuan T student cho cac he so la : T0,0 T1,0 T1,1 T2,0 T2,1 T2,2 Phuong sai luong (lap) So bac tu Phuong sai tuong thich So bac tu Tieu chuan FISHER ┌──────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────┐ │ No │ Y1 │ Y2 │ Y3 │ Ytb │ Y_ │ Yost │ ├──────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┤ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ └──────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┘ Tam cua mat quy hoach X = ( 0.123 , 18.718 , ) Ytam = cac he so chinh tac -12.1112 0.0015 vec to rieng U ( A=UWUt) -1.0000 -0.0026 0.0026 -1.0000 Hàm suất DANH GIA DONG NHAT PHUONG SAI ┌──────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────┐ │ ├──────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┤ │ │ │ │ │ │ │ │ │ └──────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┘ tieu chuan kohren he so tu he so tu No │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ tieu chuan tra bangk ( Y = b0,0 b1,0 b1,1 b2,0 b2,1 b2,2 Tieu chuan T student cho cac he so la : T0,0 T1,0 T1,1 T2,0 T2,1 T2,2 = Phuong sai luong (lap) So bac tu 2.934+ -8.586X1+ 33.500X1X1+ -0.157X2+ = = = = = Phuong sai tuong thich So bac tu Tieu chuan FISHER ┌──────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────┐ │ No │ Y1 │ Y2 │ Y3 │ Ytb │ Y_ │ Yost ├──────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┤ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ └──────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┘ Tam cua mat quy hoach X = ( 0.139 , 18.333 , ) Ytam = cac he so chinh tac 38.5001 0.0046 vec to rieng U ( A=UWUt) -1.0000 -0.0015 0.0015 -1.0000 │ Phụ lục Một số hình ảnh khảo nghiệm Hình Máy đầm TV60N Hình Chuẩn bị thí nghiệm Hình Tiến hành thí nghiệm Hình Lấy mẫu đất đầm dao vịng Hình Xác định khối lượng mẫu đất đầm Hình Mẫu đất xếp vào hộp có đánh dấu ... ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng chi? ??u dày đầm nén độ ẩm đất đến suất chi phí lượng riêng đầm nén đất đường ô tô miền núi” 2 Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình sử dụng nghiên cứu máy đầm đất. .. tăng suất hoạt động, tăng chất lượng đầm nén Ở nước ta, nghiên cứu công nghệ máy đầm nén đất cịn khi? ?m tốn, việc nghiên cứu đề tài: “ Nghiên cứu ảnh hưởng chi? ??u dày đầm nén độ ẩm đất đến suất chi. .. DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - TRẦN MINH LONG NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƯỞNG CỦA CHI? ??U DÀY ĐẦM NÉN VÀ ĐỘ ẨM CỦA ĐẤT ĐẾN NĂNG SUẤT VÀ CHI PHÍ NĂNG LƯỢNG RIÊNG