- Nghiên cứu bằng thực nghiệm tính chất kéo bám của hệ
và chết ạo trong nước Kết quả nghiên cứu vừa làm cơ sở cho việc phân tích đánh giá tính chất kéo bám của máy kéo khảo
việc phân tích đánh giá tính chất kéo bám của máy kéo khảo nghiệm, đồng thời dùng để đánh giá kiểm chứng độ tin cậy của mô hình nghiên cứu lý thuyết.
2.2.2. Thực nghiệm xác định các thông số đầu vào cho mô hình nghiên cứu lý thuyết lý thuyết
2.2.2.1. Thực nghiệm đo các thông số đặc chưng cho tính chất cơ lý của đất trong phòng thí nghiệm
Muro and O’Brien (2004) đã làm các thí nghiệm đặt tải lên tấm xích mẫu, thí nghiệm kéo tấm xích mẫu để xác định các hệ số lún tĩnh, hệ sốứng suất cắt, hệ số lún trượt gọi chung là hệ số tương tác xích đất.
a) Thí nghiệm đặt tải trọng lên tấm xích
Các mối quan hệ giữa áp suất tiếp xúc p tác động trên một dải xích và độ
lún tĩnh s0 khác nhau với các tính chất đất, cấu trúc của dải xích và kích thước của xích mẫu.
Các phép đo thực nghiệm bao gồm các loại khảo sát chung cho các trường hợp sau đây: Đối với, p<=p0,s0<= h 1 1 0 n p = k s (2.12) Đối với p>p0 ,s0>h p = p0 + k2(s0- h)n2 (2.13) Trong đó 1 0 1 n p = k h
Hai phương trình bao gồm các trạng thái (a) mấu thâm nhập vào đất nhưng mặt xích không tiếp xúc mặt đất (b) mấu đã thâm nhập hoàn toàn và tiếp xúc với mặt dưới của xích. Đồng thời để thực hiện một thí nghiệm dỡ tải trên phần tử xích mẫu từ một điểm khởi đầu của độ lún tùy ý. Thí nghiệm này để xác
định mối quan hệ giữa áp suất tiếp xúc p và độ lún tĩnh s0 trong giai đoạn dỡ tải khi quá trình bánh đè đi qua dải xích mềm. Trường hợp dỡ tải, dạng của các phương trình thực nghiệm như sau:
Đối với, p≤ p s0, 0≤h 3 1 1 n 3( 0)n p p p=k s −k s −s (2.10) Đối với, p> p s0, 0 >h 2 4 0 2( - ) - ( - )n 4 0 n p p p= p +k s h k s s (2.11)
Trong đó các hệ số gây lún k1, k2 ,k3 và k4, và các chỉ số gây lún n1, n2, n3 và n4 là tập hợp của các hệ số phụ thuộc vào loại đất được xác định từ thử tải tấm xích mẫu.
b) Thí nghiệm kéo tấm xích mẫu
Từ khảo sát kéo tấm xích mẫu quan hệ tồn tại giữa chống cắt tác động tại một giao diện xích-đất, áp suất tiếp xúc p và biến dạng cắt j có thểđược xác định bằng thực nghiệm. Ngoài ra, các mối quan hệ giữa độ lún ss, áp suất tiếp xúc p và biến dạng cắt js của đất cũng được xác định.
Hình 2.4. Quan hệ giữa cản cắt và biến dạng cắt, (a) Loại hàm số mũ (Loại A), (b) Loại dốc gù (loại B)
Nói chung, ứng suất tiếp τ dưới một dải xích được thể hiện như một hàm số của liên kết ngoài mc , góc ngoài của chống cắt mf áp suất tiếp xúc p và biến dạng cắt j. Như thể hiện trong hình 2.4, hàm số có thể được phân loại thành hai loại đại diện phản ánh tính chất địa hình cụ thể. Vì vậy, người ta có thể có một hàm số mũ (loại A) đi qua gốc tọa độ và tiệm cận một giá trị tối đa τmax Dạng khác là hàm hump (loại B) thể hiện giá trịđỉnh khác biệt.
Đối với đất cát chất đống không chặt, đất sét yếu đắp lại và đất sét lèn chặt bình thường, (Janosi et al, 1961), đề nghị theo hàm số loại A:
đối với p= ≤ ≤0 j jp (trạng thái kéo): τ =(mc + mf p){ 1- exp(-aj)} (2.12) Đối với jq< j< jp (Trạng thái kéo): 0 0( )n p k jp j τ =τ − −
Đối với j<=jp (Trạng thái kéo qua lại):
(mc m pf )[1 exp{ a j( q j)}]
τ = − + − − −
Hình 2.5. Sơđồ thí nghiệm kéo tấm xích mẫu
Hình 2.5 mô tả sơđồ thí nghiệm kéo tấm xích mẫu của phương pháp tính hệ số phụ thuộc vào loại đất.
Trong đó jp là một giá trị tùy ý của biến dạng cắt j ở đầu trạng thái dừng kéo, τ là ứng suất tiếp tương ứng tại j = jp và jq là giá trị của j khi ứng suất tiếp cắtτ bằng zero trong quá trình dừng kéo. Hơn nữa, hắng số a là hệ số biến dạng chia cho τmax.
Quan hệ giữa độ lún trượt ss và biến dạng cắt của đất jsđược rút ra từ thí nghiệm kéo tấm xích. Lún trượt của dải xích xảy ra do hiện tượng giãn nở
(Yamaguchi, 1984), xuất hiện trong sự phối hợp với sự biến dạng cắt của đất dưới một dải xích. Nói chung, độ lún trượt ss (độ lún tăng thêm khi xe xích đang
ở trạng thái đứng yên có độ lún tĩnh là s0 chuyển sang trạng thái chuyển động
đồng thời vấu xích nén đất một khoảng j) xích bị trượt đo được ở phía sau tấm xích mẫu là hàm số của áp suất p và biến dạng cắt js như sau:
1 20 0 c c s s s =c p j (2.13) Hệ số c0 cũng như các chỉ số c1,c2 khác nhau với các tính chất đất và cấu trúc của dải xích. Hệ số phụ thuộc vào loai đất cần phải được xác định từ một loạt các thí nghiệm kéo tấm xích:
Hình 2.6. Hình vẽ mô tả quá trình xảy ra lún trượt ss
2.2.2.2. Thực nghiệm đo các thông số đặc chưng cho tính chất cơ lý của đất trực tiếp tại thửa ruộng thí nghiệm
Thực nghiệm xác định các thông số đầu vào cho mô hình nghiên cứu lý thuyết của luận án không có phòng thí nghiệm đủ cơ sở vật chất như thí nghiệm của Muro and O’Brien (2004). Nhưng đã thực nghiệm đo các thông số đặc trương cho tính chất cơ lý của đất trực tiếp tại thửa ruộng thí nghiệm, đó là các thí nghiệm đặt tải lên xích của xe thí nghiệm, thí nghiệm kéo xích xe thí nghiệm
để xác định các hệ số lún tĩnh, hệ sốứng suất cắt (hệ số kết dính, hệ số ma sát và hệ số mũ của hàm hồi quy), hệ số lún trượt gọi chung là hệ số tương tác xích-đất các bước thí nghiệm tiến hành như sau:
a) Sử dụng dụng cụ đo độ chặt xác định các hệ số lún tĩnh
Dụng cụđo chỉ số nón CI là một xuyên kế nón cơ khí có sơđồ cấu tạo như
hình 2.7. Ảnh 8 phụ lục là ảnh nhân viên ký thuật đang đo áp suất pháp bằng xuyên kế tại đất ruộng thí nghiệm.
Hình 2.7. Sơđồ cấu tạo của xuyên nón kế
Nếu độ lún tĩnh s0 nhỏ hơn chiều cao mấu bám h, khi đó áp suất phân bố
dưới xích được xác định theo công thức:
1
0 1 0
n
p = k s
Khi độ lún xích lớn hơn chiều cao mấu bám s0>h ta có công thức xác định phân bố áp suất theo độ lún tĩnh là:
1 2
0 1 n 2( 0 )n