Введение к работе
Актуальность проблемы совершенствования техники и технологии уплотнения грунтов земляных сооружений обоснована возрастающими строительными и эксплуатационными нагрузками, повышенными нормами плотности грунтов и новыми возможностями современных вибрационных катков.
Необходимость новых решений в конструкции систем управления вибрационными катками и технологическими режимами объясняется возрастающими нагрузками на земляные сооружения и повышенными техническими нормами для насыпей и оснований на скоростных железнодорожных и автомагистралях. Новые мощные виброкатки и машины виброударного действия обеспечивают необходимые контактные давления, но именно интенсивные вибрационные воздействия связаны с предельным состоянием структуры грунтов. Для устойчивости и безопасности насыпей необходим непрерывный контроль технологических процессов.
Новые требования возникли и в сфере конкурентоспособности заводов строительного и дорожного машиностроения, продукция которых должна удовлетворять мировому научно-техническому уровню. В этой связи также актуален новый комплексный подход к взаимоувязанному решению технических и технологических задач уплотнения грунтов с применением мощных машин, реализация которого приводит к повышению эффективности строительного производства и, вместе с тем, эксплутаци-онной надежности земляных сооружений.
В данном контексте поставленная проблема соответствует основным направлениям государственной целевой программы «Создание и развитие производства машин и оборудования для жилищного и дорожного строительства» и комплексной целевой программе «Мировой научно-технический уровень в транспортном строительстве».
Цель исследования - разработка и экспериментальное исследование технико-технологической системы для уплотнения грунтов в сложных природных условиях, направленной на повышение эффективности и безопасности строительства земляных сооружений.
Задачи исследования:
-
Разработать, провести теоретические и экспериментальные исследования структуры и функций системы «вибрационный каток - грунт -приборы контроля параметров» с целью выбора оптимальных характеристик воздействия на грунт.
-
Разработать математическую модель функционирования подсистемы «вибрационный валец - грунт». Определить закономерности взаимодействия параметров катка и показателей плотности грунтов земляных сооружений в различных режимах их возведения.
-
Разработать на катке лабораторный макет оборудования и провести экспериментальные исследования приборов непрерывного контроля плотности грунтов при различных характеристиках грунтов и технологических режимах.
-
Создать и испытать приборы непрерывного контроля плотности грунтов, позволяющие оптимизировать режим работы катка, повысить производительность и снизить себестоимость земляных работ.
Научная новизна. Разработаны режимы уплотнения грунтов, основанные на оптимальном функционировании системы «вибрационный каток - земляное сооружение - приборы контроля параметров», которые обеспечивают экономичность и безопасность возведения земляных сооружений.
Разработана система непрерывного регулирования и оптимизации процессов работы вибрационных катков на строительстве земляных сооружений, основанная на применении созданных автором новых приборов контроля плотности грунтов.
Методологические основы управления вибрационными режимами уплотнения земляных сооружений базируются на фундаментальных отечественных и зарубежных исследованиях в области создания новых строительных и дорожных машин, математического моделирования взаимодействия вибровальца и грунта, экономики и механизации строительного производства.
На защиту вынесены основные результаты диссертации: 1. Проведены теоретические и экспериментальные исследования структуры и функций системы «вибрационный каток - земляное сооружение - приборы контроля параметров» с целью выбора оптимальных характеристик воздействия на грунт.
Определены гармонические составляющие спектра вибрации вальца катка в зависимости от жесткости основания, весовых, вибрационных характеристик и скорости движения катка.
2. Разработана математическая модель функционирования подсисте
мы «вибрационный валец - грунт».
Установлены закономерности взаимодействия параметров катка и показателей плотности грунтов земляных сооружений в различных режимах их возведения.
-
Разработан, изготовлен и смонтирован на катке лабораторный макет оборудования для экспериментальных исследований влияния параметров работы катка (амплитуды и частоты колебаний вибровальца и скорости движения катка) на технологические характеристики процесса уплотнения.
-
Созданы, испытаны и модернизированы приборы непрерывного контроля плотности грунтов Ш11 -007 и ИКОВ, позволяющие оптимизировать режим работы катка для достижения требуемой плотности грунтов, повысить производительность и снизить себестоимость земляных работ.
Практическая значимость результатов состоит в направленности на повышение эффективности и качества строительства земляных сооруже-
ний, а также на создание отечественной технико-технологической системы эффективного уплотнения и контроля плотности грунтов в сложных природных условиях.
Реализация результатов. Разработанные технические средства системы «ВК-ЗС-ПКП» реализованы в практике строительного и дорожного машиностроения.
-
Экспериментальные образцы приборов ИКОВ и ИПГ-007, выпущенные ОАО «ВНИИстройдормаш» и Таганрогским заводом «Виброприбор», были испытаны на катках Рыбинского завода.
-
На основании положительных результатов испытаний экспериментальных образцов была изготовлена опытная партия (50 штук) приборов ИПГ-007М, которые были установлены на серийно выпускаемых катках массой 8-16 тонн и реализованы потребителям.
-
Для организации взаимовыгодного сотрудничества машиностроительных предприятий, строительных фирм и инвесторов при реализации комплексного подхода к обеспечению конкурентоспособности новых машин оборудования ОАО «ВНИИстройдормаш» при участии автора разработана «Стратегия развития отрасли СДМ» и экономический механизм ее реализации, которые применяются в настоящее время для развития производства контрольных устройств и некоторых других образцов новой техники.
Апробация и публикации. Основные положения диссертации были доложены на научно-технических конференциях в ОАО «ВНИИстройдормаш», 1986-2000 г.г., а также представлены на международных симпозиумах в Чехии (г. Брно, 1988 г.) и Югославии (г. Белград, 2000 г.).
По материалам диссертации опубликованы 5 работ.
Объем и структура диссертации. Работа состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка использованных источников и приложений.
