Определение численных значений коэффициентов упругого и вязкого сопротивления грунта при моделировании

Внедрение: 2014 г.

При исследовании взаимодействия с грунтом рабочих органов грунтоуплотняющих машин актуальной становится задача определения зависимости численных значений коэффициентов упругого и вязкого сопротивления грунта от изменения реальных свойств грунта (его вида, плотности и влажности). Для реализации методологии определения значений этих коэффициентов был разработан план экспериментальных исследований на большом грунтовом канале кафедры «Строительные и дорожные машины» ЯГТУ [1].

В грунтовом канале выделялись три участка, уплотненных ручными трамбовками до различных исходных коэффициентов уплотнения. На каждом участке производилось три сбрасывания штампа без перекрытия следов от предыдущих ударов (рисунок 1).

Высокочувствительный акселерометр АР‑49 пьезоэлектрического типа устанавливался по оси штампа. Показания акселерометра усиливались усилителем LE‑41 и регистрировались аналого-цифровым преобразователем E14‑140‑M. Для визуализации показаний акселерометра и послесеансной обработки данных использовалась программа LGraph2.

Рисунок 1. Проведение экспериментов на большом грунтовом канале на кафедре «Строительные и дорожные машины» ЯГТУ.

В процессе обработки результатов эксперимента определялись амплитудные значения ускорений удара а₁ и продолжительность их действия t (рисунок 2).

Рисунок 2. Определение амплитудных значений ускорений удара а₁ и продолжительность их действия t.

В результате обработки экспериментальных данных (рисунок 3) было выявлено наличие зависимости амплитудных значений ускорений удара от коэффициента уплотнения грунта. Влияние на амплитудные значения ускорений удара влажности грунта требует дополнительного изучения. Продолжительность действия ускорений при ударе существенно зависит от влажности грунта. Влияние на продолжительность действия ускорений при ударе коэффициента уплотнения грунта требует дополнительного изучения.

Рисунок 3. Зависимость амплитудных значений ускорений удара а₁ от коэффициента уплотнения и влажности грунта (слева); зависимость продолжительности действия ускорений при ударе t от коэффициента уплотнения и влажности грунта (справа).

Анализ полученных результатов позволяет сделать предварительный вывод о зависимости значений коэффициента упругого сопротивления преимущественно от коэффициента уплотнения грунта, а коэффициента вязкого сопротивления – от влажности грунта.

Авторы ссылаются на особенности функционирования измерительной системы, которые не позволили получить численные значения амплитудных значений ускорений удара а₁ и продолжительность их действия t во всем диапазоне изменения свойств грунта.

Примечание техподдержки ООО "Л Кард": По всей видимости, под "особенностями функционирования" данной измерительной системы подразумевается прежде всего ограничение снизу полосы частот пропускания сигнала пьезоэлектрического акселерометра АР-49 и усилителя LE‑41, что отражено в их технических характеристиках. Естественно, в данном тракте измерения отбрасывание низкочастотной и постоянной составляющих сигнала должно приводить к искажению формы сигнала при одиночном ударном воздействии. Вероятно, решения динамической тензометрии для построения измерительных систем лучше соответствуют данной физической задаче. 

Источник:
Тюремнов И.С., Морев А.С., Филатов И.С., Новичихин А.А., Федотова И.Н. К вопросу об определении численных значений коэффициентов упругого и вязкого сопротивления грунта при реологическом моделировании // Экология и научно-технический прогресс. Урбанистика. – Пермь: ПНИПУ. – 2014. – № 1. – С. 381‑37.

Разработчик: Тюремнов И.С., Морев А.С., Филатов И.С., Новичихин А.А., Федотова И.Н. (Ярославский государственный технический университет)