Luận văn thạc sĩ hay 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 sĩ nghiên cứu hay nghiên cứu sự ảnh hưởng của chiều dày đầm nén và độ ẩm của đất đến năng suất và chi phí năng, đánh giá hiện trạng, phân tích vấn đề, đề xuất biện

• Tác giả: Trần Minh Long
• Người hướng dẫn: Ts. Lê Tấn Quỳnh
• Trường học: Trường Đại Học Lâm Nghiệp
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Máy Và Thiết Bị Cơ Giới Hóa Nông Lâm Nghiệp
• Đề tài: 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
• Loại tài liệu: Luận Văn Thạc Sỹ Kỹ Thuật
• Năm xuất bản: 2011
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
• 1.1. Tình hình sử dụng và nghiên cứu máy đầm đất trên thế giới
• 2. MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
• 2.1. Mục tiêu nghiên cứu. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu
• 2.2. Phương pháp nghiên cứu. Nội dung nghiên cứu
• 2.2.1. Thí nghiệm thăm dò
• 2.2.2. Thực nghiệm đơn yếu tố
• 2.2.3. Thực nghiệm đa yếu tố
• 3. CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI
• 3.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy đầm rung
• 3.2. Năng suất của máy đầm rung khi làm việc
• 3.3. Chi phí năng lượng của máy đầm rung khi làm việc
• 4. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI
• 4.1. Mục tiêu thực nghiệm và lựa chọn tham số điều khiển
• 4.2. Tiến hành thí nghiệm
• 4.2.1. Xác định thành phần hạt của đất làm thí nghiệm
• 4.2.2. Xác định độ ẩm của đất sử dụng làm thí nghiệm
• 4.2.3. Xác định độ chặt của đất
• 4.2.4. Tiến hành thí nghiệm
• 4.2.5. Kết quả thí nghiệm thăm dò
• 4.2.6. Kết quả thực nghiệm đơn yếu tố
• 4.2.7. Chi phí năng lượng riêng
• 4.2.8. Kết quả thí nghiệm đa yếu tố
• 4.2.9. Chọn vùng nghiên cứu và các giá trị biến thiên của các thông số đầu vào
• 4.2.10. Thành lập ma trận thí nghiệm
• 4.2.11. Xác định các thông số hợp lý
• 4.2.12. Vận hành máy với các thông số tối ưu
• 5. KẾT LUẬN VÀ KHUYẾN NGHỊ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tóm tắt

I. Tổng quan về nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dày đất

Nghiên cứu về chiều dày đất và độ ẩm đất là rất quan trọng trong việc xác định năng suất và chi phí năng lượng trong quá trình đầm nén đường ô tô miền núi. Việc hiểu rõ các yếu tố này giúp tối ưu hóa quy trình thi công, từ đó nâng cao hiệu quả và giảm thiểu chi phí. Nghiên cứu này không chỉ mang lại lợi ích cho ngành xây dựng mà còn góp phần vào sự phát triển bền vững của hạ tầng giao thông.

1.1. Tình hình nghiên cứu chiều dày đất hiện nay

Nhiều nghiên cứu đã chỉ ra rằng chiều dày đất ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng chịu tải và độ bền của nền đường. Các phương pháp nghiên cứu hiện đại như mô hình hóa và thí nghiệm thực địa đã được áp dụng để đánh giá chính xác hơn.

1.2. Độ ẩm đất và vai trò của nó trong đầm nén

Độ ẩm đất là yếu tố quyết định trong quá trình đầm nén. Nghiên cứu cho thấy rằng độ ẩm đất tối ưu giúp tăng cường độ chặt và giảm thiểu chi phí năng lượng. Việc kiểm soát độ ẩm trong quá trình thi công là rất cần thiết.

II. Thách thức trong nghiên cứu chiều dày và độ ẩm đất

Mặc dù có nhiều nghiên cứu, nhưng vẫn tồn tại nhiều thách thức trong việc xác định chính xác ảnh hưởng của chiều dày đất và độ ẩm đất đến năng suất và chi phí năng lượng. Các yếu tố như loại đất, điều kiện thời tiết và công nghệ thi công đều có thể làm thay đổi kết quả nghiên cứu.

2.1. Các yếu tố ảnh hưởng đến chiều dày đất

Chiều dày đất không chỉ phụ thuộc vào loại đất mà còn vào phương pháp thi công. Việc lựa chọn máy móc và kỹ thuật đầm nén phù hợp là rất quan trọng để đạt được hiệu quả tối ưu.

2.2. Thách thức trong việc kiểm soát độ ẩm đất

Kiểm soát độ ẩm đất trong quá trình thi công là một thách thức lớn. Độ ẩm quá cao hoặc quá thấp đều có thể dẫn đến giảm hiệu quả đầm nén và tăng chi phí năng lượng.

III. Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dày và độ ẩm đất

Để nghiên cứu ảnh hưởng của chiều dày đất và độ ẩm đất, các phương pháp thí nghiệm đa yếu tố đã được áp dụng. Các thí nghiệm này giúp xác định mối quan hệ giữa các yếu tố và năng suất, chi phí năng lượng trong quá trình đầm nén.

3.1. Thí nghiệm đơn yếu tố

Thí nghiệm đơn yếu tố tập trung vào việc thay đổi một yếu tố duy nhất, như chiều dày đất, để quan sát ảnh hưởng đến năng suất và chi phí năng lượng. Kết quả cho thấy sự thay đổi chiều dày có thể làm tăng hoặc giảm hiệu quả đầm nén.

3.2. Thí nghiệm đa yếu tố

Thí nghiệm đa yếu tố cho phép nghiên cứu đồng thời nhiều yếu tố như chiều dày đất và độ ẩm đất. Kết quả từ các thí nghiệm này cung cấp cái nhìn tổng quan hơn về mối quan hệ giữa các yếu tố và hiệu quả thi công.

IV. Kết quả nghiên cứu về năng suất và chi phí năng lượng

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng chiều dày đất và độ ẩm đất có ảnh hưởng rõ rệt đến năng suất và chi phí năng lượng trong quá trình đầm nén. Việc tối ưu hóa các yếu tố này có thể giúp giảm chi phí và nâng cao hiệu quả thi công.

4.1. Ảnh hưởng của chiều dày đất đến năng suất

Nghiên cứu cho thấy rằng khi chiều dày đất tăng lên, năng suất đầm nén có thể giảm do khó khăn trong việc đạt được độ chặt cần thiết. Điều này nhấn mạnh tầm quan trọng của việc lựa chọn chiều dày hợp lý.

4.2. Chi phí năng lượng và độ ẩm đất

Chi phí năng lượng tăng lên khi độ ẩm đất không được kiểm soát tốt. Việc duy trì độ ẩm ở mức tối ưu giúp giảm thiểu chi phí và nâng cao hiệu quả đầm nén.

V. Kết luận và triển vọng nghiên cứu trong tương lai

Nghiên cứu về ảnh hưởng của chiều dày đất và độ ẩm đất đến năng suất và chi phí năng lượng trong đầm nén đường ô tô miền núi đã chỉ ra nhiều kết quả quan trọng. Tuy nhiên, cần tiếp tục nghiên cứu để hoàn thiện các phương pháp và kỹ thuật thi công.

5.1. Kết luận về nghiên cứu

Kết quả nghiên cứu khẳng định rằng việc kiểm soát chiều dày đất và độ ẩm đất là rất quan trọng để đạt được hiệu quả cao trong thi công. Các yếu tố này cần được xem xét kỹ lưỡng trong các dự án xây dựng.

5.2. Triển vọng nghiên cứu trong tương lai

Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu để phát triển các công nghệ mới trong đầm nén, nhằm tối ưu hóa quy trình thi công và giảm thiểu chi phí năng lượng. Việc áp dụng công nghệ mới sẽ giúp nâng cao chất lượng công trình.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tình hình sử dụng và nghiên cứu máy đầm đất trên thế giới Một trong những khâu quan trọng quyết định chất lượng của công trình đó là nguyên công đầm nén đất nền móng. Mặc dù tỷ trọng củakhối lượng của công việc đầm nén đất không lớn lắm so với tổng chi phí xây dựng công trình nhưng chất lượng của công trình lại phụ thuộc nhiều vào chất lượng đầm lèn. Chính vì vây, để cơ giới hoá khâu công việc này nhằm tăng năng suất lao động và nâng cao chất lượng công việc ở các nước công nghiệp phát triển đã sử dụng nhiều loại máy đầm nén khác nhau.

Ở Nga, để đầm lèn đất nền đường, có qui mô lớn, đất ít dính thường dùng các loại xe lu bánh thép tác dụng tĩnh như DU11, DU211B, D399A, …có công suất từ 40-50HP và các loại máy đầm chân cừu DU26, DU38, DU32, RF06, RF09,… với công suất của đầu kéo là 75-108HP. Ở những công trình xây dựng có mặt bằng chật hẹp, người ta sử dụng máy đầm bàn rung như BU1500 công suất 5HP, OY80, OY90, DY90 có công suất là 6HP. Hiện nay, một số loại máy lu rung cũng đang được sử dụng rộng rãi để đầm lèn các công trình đường, công trình nhà ở, với các loại đất rời, ít dính như DU-54, DU-95, DU-47, DU-48, DU-49, DU-50, DU-72, DU-52, DU-55, DU-58, DU- 62, DU-63, DU-64, DU-65, DU-98, DU-99, DU-100, DU-101, DU-73, DU- 74, DU-84, DU-85, DU-96, DU-97 (hình 1. Trong 10-15 năm gần đây xu hướng chủ yếu làsử dụng các loại máy đầm nén có năng suất cao và có khả năng làm việc hiệu quả ở các điều kiện thi công khác nhau.

Năng suất của máy đầm nén được nâng cao nhờ tăng vận tốc và tăng khối lượng bộ phận công tác. Theo hướng này, chi nhánh của Viện LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 3 nghiên cứu giao thông Leningrat (Nga) đã chế tạo máy đầm bánh hơi có khối lượng 36,6 tấn cho phép đầm nén cac loại nền đất dính với chiều dày lớp đất 40-45cm, năng suất 1200-1500m3/ca; Loại máy đầm chân cừu khối lượng 28 tấn, cho phép đầm các loại đất khác nhau với chiều dày 50cm và năng suất 1200-1400m3/ca. Nâng cao hiệu quả đầm nén của các máy đầm bánh hơi được thực hiệnbằng cách lắp các bánh xe đặc biệt có áp suất cao đến 0,8Mpa, điều này cho phép tăng chiều dày đất đầm lên 1,3-1,5 lần so với bình thường, tăng năng suất ca tới 20-30%. Máy đầm rung của Nga DU-64 Ở Mỹ, xu hướng sử dụng các máy đầm rung chiếm ưu thế trong các công trình xây dựng vì thế sản phẩm của hãng Caterpillar được sử dụng rộng rãi trong sản xuất với các loại đầm như máy đầm bánh hơi PS 150B, PS200B, PS300B (hình 1.2) có công suất từ 70 đến 105 HP; máy đầm rung như CS323C, CS433E, CS44…(hình 1.3) có công suất 70-153HP.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Máy đầm bánh hơi PS-300B Hình 1. Máy đầm rung CS-323c Ở Nhật, sản phẩm của một số hãng nổi tiếng như Komatsu, Nippon, Sakai, Nissan kizai, Misubishi… được sử dụng rộng rãi ở trong nước và xuất LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 5 khẩu ra nhiều nước trên thế giới. Các loại máy lu bánh thép VM7706, VM7708, SW800, SH1508, WN140, K7606, KD200, R2,… có áp lực từ 27- 58kG/cm2, công suất động cơ từ 58-73HP được sử dụng để đầm lèn mặt đường đá dăm mặt, đường bê tông nhựa.

Các loại máy đầm rung như JV06H, PV08H, JV16-1, JV25-3, JV32- W,… có lực rung lớn nhất từ 10-25kN công suất từ 5-14,5HP và BW65H, BW75S, BW75S4-R, BW90T (hình 1.4) có lực rung lớn nhất đạt tới 20- 63kN, công suất từ 5-69,4HP được sử dụng rộng rãi để đầm nén các công trình nền đường là đất rời rạc, ít dính. Máy đầm rung BW75S-2 Các loại máy đầm bánh hơi TS30, TS30H, TS360, các loại máy đầm rung như SV6, SV 10, TV40, SV100……(hình 1.5) có lực rung lớn nhất 12- 31KN, công suất từ 50-103HP… LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Máy đầm bánh thép Sakai SV100 Ở Trung Quốc, các loại xe lu rung của hãng Ligong CLG614, CLG616, CLG618…, xe lu bánh thép CLG621, CLG624, CLG611H…, xe lu bánh lốp CLG626R (hình 1.6), xe lu chân cừu CLG614 có công suất 120-175HP, lực rung 135-360kN. Các loại lu bánh thép tác dụng tĩnh của hãng Jinling như YZ12, YZ18, YZ21…(hình 1.7) được sử dụng rộng rãi.

Máy đầm của hãng Liugong LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Máy lu bánh thép YZ18 của hãng Jinling Thực tiễn sử dụng máy đầm lèn đất ở các nước công nghiệp tiên tiến cho thấy rằng [21]: Máy đầm tĩnh trong một thời gian dài là loại máy được sử dụng rộng rãi nhất vì nó có cấu tạo đơn giản, năng suất cao, giá thành tính trên 1m3 đất được đầm thấp hơn so với loại đầm khác, 80-85% khối lượng đầm lèn tại các công trình là do máy đầm tĩnh thực hiện và 20-25% khối lượng đầm lèn còn lại là do máy đầm rung, đầm lực động thực hiện. Tuy nhiên các máy đầm tĩnh (lu bánh thép) chỉ phù hợp khi đầm lèn mặt đường đá dăm, đường nhựa, cán mặt bằng các công trình nhà cửa, đầm các loại đất ít dính, đất lẫn đá… nhưng khi đầm với chiều dày lớp đất đầm lớn thì độ chặt của lớp đất phía dưới không đạt được mức cần thiết. Để khắc phục nhược điểm này, nhiều hãng lắp thêm bánh phụ rung động vào giữa máy.

Sáng kiến này góp phần làm máy nhẹ bớt mà vẫn đảm bảo chất lượng đầm. Lu bánh hơi được sử dụng để đầm mọi loại đất có thể là đất khô cứng, đất có độ ẩm tương đối lớn, đất dính, đất đá dăm… Lu bánh hơi làm việc hiệu quả khi chiều dài mặt bằng làm việc lớn hơn 100-150m. LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 8 So với các loại máy đầm tĩnh khác, máy đầm bánh hơi có các ưu điểm sau: - Nếu bánh lốp và bánh cứng phẳng có cùng đường kính và chịu tải như nhau thì diện tích tiếp xúc của bánh lốp nhỏ hơn và ứng suất phân bố đều hơn lên mặt đất, ứng suất lớn nhất có thể đạt 0,197-1,05 MPa. - Đầm bánh lốp có thể thay ứng suất tiếp xúc lớn nhất bằng cách thay đổi tải trọng và áp suất không khí trong lốp nên có thể đầm các loại đất khác nhau.

- Chiều sâu đầm phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc, diện tích tiếp xúc càng lớn thì chiều sâu đầm càng nhỏ. Do đó, chiều sâu đầm của lu bánh hơi lớn hơn nhiều chiều sâu đầm của lu bánh cứng có thể đạt tới 35-45cm. - Vận tốc làm việc lớn, năng suất cao. Lu chân cừu: Đặc điểm của loại lu này là phải có nguồn động lực để kéo thiết bị đầm có các vấu đầm hình chân cừu.

Lu chân cừu thường áp dụng ở những nơi mặt bằng thi công rộng, ở các công trình thuỷ lợi như đê, đập… đảm bảo độ chặt và độ ổn định của nền đắp tương đối cao. Lu chân cừu có những ưu điểm chính như: - Chiều sâu ảnh hưởng đầm lớn do áp suất đầm tương đối lớn; - Cấu tạo đơn giản, rẻ tiền và năng suất đầm tương đối cao; - Nền đắp gồm nhiều lớp đầm riêng biệt chồng lên nhau nhưng vẫn đảm bảo tốt thể thống nhất, liên kết giữa các lớp đất đầm tốt. Tuy nhiên lu chân cừu còn bộc lộ một số nhược điểm chính: - Vận chuyển khó khăn; - Đối với đất dính, dẻo cầncó độ ẩm qui định chặt chẽ; - Ở lớp đất được đầm cùng một lượt thì phía dưới chắc, phía trên mặt lỏng. LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 9 Ở một số nước còn sử dụng máy đầm xung kích để đầm lèn nền công trình xây dựng.

Đây là loại máy đầm dùng tải trọng xung kích để làm chặt đất. Máy đầm xung kích có hai kiểu chính là máy đầm xung kích kiểu búa và máy đầm xung kích kiểu quả lăn. Máy đầm rơi được dùng để đầm đất dính và không dính, đất khô quá hay ướt quá theo từng lớp và độ sâu tới 1,3m. Tuy nhiên máy đầm này có nhược điểm cấu tạo phức tạp, giá thành đầm nén, gấpkhoảng 2 lần giá thành đầm bằng các loại máy đầm tĩnh [21].

Do đó nó được dùng ở những công trình có yêu cầu đặc biệt như nhà máy thuỷ điện, khu công nghiệp lớn hoặc các công trình quân sự. Máy đầm rung dùng để đầm đất rời có kích thước hạt khác nhau, lực liên kết không lớn lắm nhưng phải có độ ẩm cao như đất cát, đá lẫn cát, sỏi, đá vụn. Theo đặc tính làm việc của bộ phận công tác máy đầm rung có các kiểu như đầm bàn rung, lu rung, đầm cóc. Đầm bàn rung là một trong những loại đầm được dùng nhiều nhất, loại này cũng có 2 kiểu là loại đầm bàn dùng tay kéo và loại tự hành.

Loại rung tay kéo có kích thước và khối lượng nhỏ, diện tích tiếp xúc giữa bàn đầm với đất không quá 0,5m2, độ sâu đầm chỉ đạt 20cm. Máy đầm bàn rung tự hành có khối lượng tối đa 10 tấn, diện tích tiếp xúc với mặt đất tới 4m2, loại này có ưu điểm lực đầm lớn, chiều sâu ảnh hưởng tới 1m, có khả năng tự hành, có thể điều chỉnh được độ ẩm, đầm được nhiều loại đất. Nhưng có nhược điểm là khối lượng lớn nặng nề, đòi hỏi công suất của động cơ lớn và chỉ hiệu quả khi diện tích bề mặt nền đất lớn. Máy lu rung (còn gọi là đầm chấn động quả lăn), có ưu điểm là hiệu quả đầm cao, do trọng lượng bánh lăn nhỏ dẫn đến tiêu hao công suất ít.

LUAN VAN CHAT LUONG download : add [e-mail] 10 Mặc dù đã có rất nhiều loại máy đầm nén khác nhau được sử dụng trong các công trình xây dựng ở các nước công nghiệp phát triển nhưng việcnghiên cứu để hoàn thiện máy đầm, kỹ thuật đầm nén, đổi mới công nghệ đầm luôn luôn được quan tâm nghiên cứu. Hướng nghiên cứu hoàn thiện công nghệ đầm nén được thể hiện ở các công trình [18],[21],[23],[36]. Các kết quả nghiên cứu của các Tiến sĩ Balasov.P (Nga) cho thấy rằng thông số kỹ thuật của máy đầm rung khi đầm lèn nền đất cát với chiều dày lớp đất xấp xỉ 0,3m với chế độ làm việc tự hành vớithời gian đầm 7s thìđộ chặt đạt được bằng 0,95.γct (γct - Độ chặt tiêu chuẩn) Nếu giảm vận tốc di chuyển của máy 2,5-1,5 (m/phút) thì độ chặt tăng lên 0,98-0,99. Nếu giảm độ lớn của lực kích động xuống 1,5 lần thì giảm độ chặt của nền khoảng 1%.