Nghiên cứu sự ảnh hưởng của chiều dày đầm nén và thành phần hạt đất đến năng suất và chi phí năng lượng riêng khi sử dụng máy đầm rung để làm chặt đất nền công trình xây dựng​

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP - VŨ XUÂN CHIẾN NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƢỞNG CỦA CHIỀU DÀY ĐẦM NÉN VÀ THÀNH PHẦN HẠT ĐẤT ĐẾN NĂNG SUẤT VÀ CHI PHÍ NĂNG LƢỢNG RIÊNG KHI SỬ DỤNG MÁY ĐẦM RUNG ĐỂ LÀM CHẶT ĐẤT NỀN CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT HÀ NỘI, 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VŨ XUÂN CHIẾN NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƢỞNG CỦA CHIỀU DÀY ĐẦM NÉN VÀ THÀNH PHẦN HẠT ĐẤT ĐẾN NĂNG SUẤT VÀ CHI PHÍ NĂNG LƢỢNG RIÊNG KHI SỬ DỤNG MÁY ĐẦM RUNG ĐỂ LÀM CHẶT ĐẤT NỀN CƠNG TRÌNH XÂY DỰNG Chuyên ngành: Kỹ thuật máy thiết bị giới hóa nơng lâm nghiệp MS: 60.52.14 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS LÊ TẤN QUỲNH HÀ NỘI, 2011 i LỜI CẢM ƠN Trong suốt thời gian làm đề tài vừa qua, nhận nhiều giúp đỡ, 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 tạo điều kiện thuận lợi cho thực đề tài Trường Cao đẳng nghề điện xây dựng Tam Điệp hỗ trợ bố trí thời gian để 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 lòng biết ơn sâu sắc tới tập thể cá nhân giúp đỡ quý báu Tơi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng 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 Vũ Xuân Chiến ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC HÌNH .iv DANH MỤC BẢNG .v ĐẶT VẤN ĐỀ Chƣơng TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình sử dụng nghiên cứu máy đầm đất giới .3 1.2 Tình hình sử dụng nghiên cứu máy đầm lèn nƣớc 13 Chƣơng 18 MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 18 2.2 Đối tƣợng, phạm vi nghiên cứu 18 2.3 Phƣơng pháp nghiên cứu 18 2.4 Nội dung nghiên cứu 19 2.4.1 Thí nghiệm thăm dị .20 2.4.2 Thực nghiệm đơn yếu tố 22 2.4.3 Thực nghiệm đa yếu tố 26 Chƣơng 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 lƣợng máy đầm rung làm việc 36 Chƣơng 42 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 42 4.1 Mục tiêu thực nghiệm lựa chọn tham số điều khiển .42 4.2 Tiến hành thí nghiệm 42 iii 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 45 4.2.3 Xác định độ chặt đất .45 4.2.4 Tiến hành thí nghiệm 46 4.3 Kết thí nghiệm thăm dò .47 4.4 Kết thực nghiệm đơn yếu tố 50 4.4.1 Chi phí lượng riêng 50 4.4.2 Năng suất 55 4.5 Kết thí nghiệm đa yếu tố 60 4.5.1 Chọn vùng nghiên cứu giá trị biến thiên thông số đầu vào 60 4.5.2 Thành lập ma trận thí nghiệm .61 4.5.3 Xác định thông số hợp lý 61 4.5.4 Vận hành máy với thông số tối ưu 66 KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ 67 Kết luận .67 Khuyến nghị 67 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 3.1 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 Máy đầm bánh P Máy đầm rung CS-3 Máy đầm rung BW7 Máy đầm bánh thép Máy đầm hãng L Máy đầm LG300 củ Máy đầm hãng S Máy đầm hãng Taco Sơ đồ cấu tạo m Máy đo công suất Fl Đồ thị ảnh hƣởng củ lƣợng riêng Đồ thị ảnh hƣởng củ lƣợng riêng Đồ thị ảnh hƣởng củ suất Đồ thị ảnh hƣởng 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 Tên Bảng mã hóa với ba thơng Ma trận thí nghiệm kế hoạc hai yếu tố ảnh hƣởng Thành phần hạt đất làm Thành phần hạt đất Kết thí nghiệm xác địn đất Tổng hợp kết phân bố t Các đặc trƣng phân bố Tổng hợp kết phân bố t Các đặc trƣng phân bố Kết thí nghiệm đơn yếu Tổng hợp giá trị tính to lƣợng riêng chiều dày l Kết thí nghiệm đơn yếu Tổng hợp giá trị tính to lƣợng riêng thành phần Kết thí nghiệm đơn yếu Tổng hợp giá trị tính to chiều dày lớp đất đầm Kết thí nghiệm đơn yếu Tổng hợp giá trị tính to thành phần hạt thay đổi Mã hố thơng số đầu Ma trận kế hoạch toàn phần Tổng hợp kết tính tốn theo ma trận kế hoạch t Tổng hợp giá trị tính tốn h kế hoạch tồn phần ĐẶT VẤN ĐỀ Để thực đƣợc giới hoá - đại hoá sản xuất lâm nghiệp, nhƣ để đảm bảo trì thúc đẩy hoạt động sản xuất lân nghiệp xây dựng cơng trình Lâm nghiệp, có hệ thống mạng lƣới đƣờng công việc cần phải làm trƣớc Đặc biệt thực tế nay, sản xuất lâm nghiệp gắn liền với việc phát triển nông thơn miền núi cơng trình lâm nghiệp khơng có ý nghĩa sản xuất lâm nghiệp mà cịn có ý nghĩa lớn việc phát triển kinh tế xã hội địa phƣơng Trong xây dựng nói chung đƣờng lâm nghiệp nói riêng, cơng tác làm đất khâu công việc đƣợc đặc biệt lƣu ý, cơng trình đƣờng nào, dù lớn hay nhỏ sử dụng đất nhƣ loại vật liệu xây dựng với công dụng nhƣ: làm nền, làm lớp móng đơi làm lớp mặt kết cấu áo đƣờng Đối với cơng trình xây dựng móng phần kết cấu quan trọng, định lớn đến độ bền cơng trình Để tạo khả chịu tải trọng đất ngƣời ta sử dụng thiết bị đầm nén khác Do ngành khí xây dựng nƣớc ta chƣa đáp ứng đƣợc nhu cầu sử dụng nƣớc nên hàng năm nƣớc ta 3-4 tỷ USD để nhập loại máy xây dựng có loại máy đầm khác Do loại máy thiết bị nhập đƣợc sản xuất nƣớc phù hợp với điều kiện làm việc nƣớc 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 thực cần thiết Chính vậy, đƣợc đồng ý Ban Chủ nhiệm khoa sau đại học trƣờng Đại học Lâm nghiệp, thực luận văn tốt nghiệp: “Nghiên cứu ảnh hưởng chiều dày đầm nén thành phần hạt đất đến suất chi phí lượng riêng sử dụng máy đầm rung để làm chặt đất cơng trình xây dựng” nhằm góp phần nâng cao hiệu sử dụng thiết bị đầm nén đất nhập ngoại điều kiện nƣớc ta Chƣơng TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình sử dụng nghiên cứu máy đầm đất giới Trong công tác làm đất, đầm nén khâu quan trọng, có ảnh hƣởng định đến chất lƣợng cơng trình, ngun cơng cuối cơng tác đất móng nhiều nƣớc giới Ở nhiều nƣớc giới, nghiên cứu, chế tạo nhiều loại máy đầm khác để phục vụ cho cơng trình xây dựng nhƣ Caterpillar (Mỹ) sản xuất loại máy đầm bánh PS150B, PS200B, PS300B…(hình 1.1) có cơng suất từ 70 đến 105 HP; máy đầm rung nhƣ CS323C, CS433E, CS44… (hình 1.2) có cơng suất 70-153HP; Hãng Komatsu (Nhật) chế tạo loại máy đầm rung mang nhãn hiệu JV06H, PV08H, JV16-1, JV25-3, JV32-W,… loại máy đầm rung có cơng suất từ 5-14,5HP, lực rung lớn từ 1025kN; Hình 1.1 Máy đầm bánh PS300B Phụ lục Kết thí nghiệm thăm dị STT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 U0t 228.2 230.9 231.8 229.3 230.3 229.4 239.9 240.2 239.3 234.9 234.2 236.0 229.3 230.0 234.9 234.2 244.1 233.5 232.2 233.5 232.2 229.3 230.0 234.9 236.0 229.3 230.0 234.9 233.5 232.2 229.3 230.3 234.9 234.2 236.0 229.3 230.0 244.1 233.5 234.9 234.2 I0 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 42 43 44 45 46 47 48 49 50 236.0 229.3 228.2 230.9 231.8 234.2 244.1 233.5 232.2 Phụ lục Kết thí nghiệm đơn yếu tố Ảnh hƣởng chiều dày lớp đất đầm tới suất chi phí lƣợng riêng STT h (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 U0 238.1 234.4 229.3 238 234.2 233.6 238.3 237.8 234.7 245.3 228.2 230.9 234.4 238.5 234.9 I0 3.35 3.92 3.98 3.45 3.24 3.22 3.30 3.36 3.29 3.94 3.51 3.53 3.03 3.14 3.05 Ảnh hƣởng tần số rung đến chi phí lƣợng riêng suất C STT (%) 550 575 600 625 650 U0 244.8 239.4 239.2 242.2 233.5 232.2 238.3 237.8 234.7 245.1 229.7 229.2 240.3 229.2 234.2 I0 3.09 3.41 3.53 3.14 3.03 3.24 3.30 3.36 3.29 3.64 3.57 3.72 3.18 3.82 3.60 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 0.2 0.2 v/p 550 550 550 550 550 550 650 650 650 650 650 650 600 600 600 600 600 600 650 650 650 550 550 550 600 600 600 U01 244.6 235.9 239.5 242.9 234.9 234.2 242.9 234.9 233.5 245.2 228.2 230.9 234.4 238.5 234.9 238.1 234.4 229.3 240.3 229.2 234.2 244.8 239.4 239.2 238.3 237.8 234.7 I01 3.03 3.19 3.15 3.27 3.82 3.82 2.95 3.54 3.75 2.95 3.54 3.75 3.03 3.14 3.05 3.35 3.92 3.98 3.18 3.82 3.60 3.09 3.41 3.53 3.30 3.36 3.29 Phụ lục Kết qủa xử lý phần mềm qui hoạch thực nghiệm Thí nghiệm đơn yếu tố Ảnh hƣởng chiều dày lớp đất đầm tới chi phí lƣợng 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 hƣởng tần số rung đến chi phí lƣợng 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 │ ├──────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┤ │ │ 550.000│ │ │ 575.000│ │ │ 600.000│ │ │ 625.000│ │ │ 650.000│ └──────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┘ = = = Ảnh hƣởng 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 hƣởng tần số rung 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 │ ├──────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┤ │ │ 550.000│ │ │ 575.000│ │ │ 600.000│ │ │ 625.000│ │ │ 650.000│ └──────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┘ Thí nghiệm đa yếu tố Hàm chi phí lƣợng riêng DANH GIA DONG NHAT PHUONG SAI ┌──────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────┐ │ ├──────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┤ │ │ │ │ │ │ │ │ │ └──────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┘ tieu chuan kohren he so tu he so tu No │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ tieu chuan tra bang 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 Phuong sai tuong thich So bac tu Tieu chuan FISHER ┌──────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────┐ │ No │ Y1 │ Y2 │ Y3 │ Ytb │ Y_ │ Yost │ ├──────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┤ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ 0.11 │ 0.13 │ 0.13 │ 0.123│ 0.213│ 0.090│ └──────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┘ Ytam = cac he so chinh tac 2.6667 -0.0000 vec to rieng U ( A=UWUt) -1.0000 -0.0009 0.0009 -1.0000 Hàm suất DANH GIA DONG NHAT PHUONG SAI ┌──────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────┐ │ ├──────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┤ │ │ │ │ │ │ │ │ │ └──────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┘ tieu chuan kohren he so tu he so tu No │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ tieu chuan tra ban Y = 13.3+ -1.32X1+ -3.79X1X1+ -0.04X2+ -0.12 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 F = 424.7555 ┌──────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────┬─────────┐ │ No │ Y1 │ Y2 │ Y3 │ Ytb │ Y_ │ Yost │ ├──────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┼─────────┤ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ │ 1.57 │ 1.55 │ 1.52 │ 1.547│ 1.030│ -0.517│ └──────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┴─────────┘ Ytam = cac he so chinh tac 39.8889 0.0001 vec to rieng U ( A=UWUt) -1.0000 -0.0002 0.0002 -1.0000 Phụ lục Một số hình ảnh khảo nghiệm Hình Máy đầm TV60N Hình Hiện trƣờng thí nghiệm Hình Tiến hành thí nghiệm Hình Lấy mẫu đất đầm dao vịng Hình Xác định khối lƣợng mẫu đất đầm Hình Mẫu đất đƣợc xếp vào hộp có đánh dấu ... ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng chi? ??u dày đầm nén thành phần hạt đất đến suất chi phí lượng riêng sử dụng máy đầm rung để làm chặt đất cơng trình xây dựng” nhằm góp phần nâng cao hiệu sử dụng thiết bị đầm. .. nén Ở nƣớc ta, nghiên cứu công nghệ nhƣ máy đầm nén đất khi? ?m tốn việc nghiên cứu đề tài: ? ?Nghiên cứu ảnh hưởng chi? ??u dày đầm nén thành phần hạt đất đến suất chi phí lượng riêng sử dụng máy đầm. .. VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP VŨ XUÂN CHI? ??N NGHIÊN CỨU SỰ ẢNH HƢỞNG CỦA CHI? ??U DÀY ĐẦM NÉN VÀ THÀNH PHẦN HẠT ĐẤT ĐẾN NĂNG SUẤT VÀ CHI PHÍ NĂNG LƢỢNG RIÊNG