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

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP --- VŨ XUÂN CHIẾN 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 LÀ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

-

VŨ XUÂN CHIẾN

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

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

HÀ NỘI, 2011

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

-

VŨ XUÂN CHIẾN

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

Chuyên ngành: Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hóa nông lâm nghiệp

MS: 60.52.14

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS LÊ TẤN QUỲNH

HÀ NỘI, 2011

Trường Cao đẳng nghề cơ điện xây dựng Tam Điệp đã hỗ trợ và bố trí thời gian để tôi thực hiện đề tài

Xin cảm ơn tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã động viên giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện đề tài

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới các tập thể và cá nhân vì những giúp đỡ quý báu đó

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Những kết quả trong luận văn này được tính toán chính xác, trung thực và chưa có tác giả nào công bố Những nội dung tham khảo, trích dẫn trong luận văn đều được chỉ dẫn nguồn gốc

Hà Nội, tháng 6 năm 2011 Tác giả

Vũ Xuân Chiến

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN i

MỤC LỤC ii

DANH MỤC HÌNH iv

DANH MỤC BẢNG v

ĐẶT VẤN ĐỀ 1

Chương 1 3

TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 3

1.1 Tình hình sử dụng và nghiên cứu máy đầm đất trên thế giới 3

1.2 Tình hình sử dụng và nghiên cứu máy đầm lèn ở trong nước 13

Chương 2 18

MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18

2.1 Mục tiêu nghiên cứu 18

2.2 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 18

2.3 Phương pháp nghiên cứu 18

2.4 Nội dung nghiên cứu 19

2.4.1 Thí nghiệm thăm dò 20

2.4.2 Thực nghiệm đơn yếu tố 22

2.4.3 Thực nghiệm đa yếu tố 26

Chương 3 34

CƠ SỞ LÝ LUẬN CỦA ĐỀ TÀI 34

3.1 Cấu tạo và nguyên lý làm việc của máy đầm rung 34

3.2 Năng suất của máy đầm rung khi làm việc 36

3.3 Chi phí năng lượng của máy đầm rung khi làm việc 36

Chương 4 42

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU CỦA ĐỀ TÀI 42

4.1 Mục tiêu thực nghiệm và lựa chọn tham số điều khiển 42

4.2 Tiến hành thí nghiệm 42

4.2.1 Xác định thành phần hạt của đất làm thí nghiệm 42

4.2.2 Xác định độ ẩm của đất sử dụng làm thí nghiệm 45

4.2.3 Xác định độ chặt của đất 45

4.2.4 Tiến hành thí nghiệm 46

4.3 Kết quả thí nghiệm thăm dò 47

4.4 Kết quả thực nghiệm đơn yếu tố 50

4.4.1 Chi phí năng lượng riêng 50

4.4.2 Năng suất 55

4.5 Kết quả thí nghiệm đa yếu tố 60

4.5.1 Chọn vùng nghiên cứu và các giá trị biến thiên của các thông số đầu vào 60

4.5.2 Thành lập ma trận thí nghiệm 61

4.5.3 Xác định các thông số hợp lý 61

4.5.4 Vận hành máy với các 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

4.1 Máy đo công suất Fluke 41B và biến tần VF-S9 47 4.2 Đồ thị ảnh hưởng của chiều dày lớp đất đầm tới chi phí

đất

46

4.4 Tổng hợp kết quả phân bố thực nghiệm 47 4.5 Các đặc trƣng của phân bố thực nghiệm 48 4.6 Tổng hợp kết quả phân bố thực nghiệm 49 4.7 Các đặc trƣng của phân bố thực nghiệm 49

4.9 Tổng hợp các giá trị tính toán của hàm chi phí năng

lƣợng riêng khi chiều dày lớp đất đầm

52

4.11 Tổng hợp các giá trị tính toán của hàm chi phí năng

lƣợng riêng khi thành phần hạt thay đổi

54

4.13 Tổng hợp các giá trị tính toán của hàm chi năng suất

khi chiều dày lớp đất đầm

57

4.15 Tổng hợp các giá trị tính toán của hàm năng suất khi

thành phần hạt thay đổi

59

4.18 Tổng hợp kết quả tính toán hàm chi phí năng lƣợng

theo ma trận của kế hoạch toàn phần

62

4.19 Tổng hợp giá trị tính toán hàm năng suất theo ma trận

kế hoạch toàn phần

63

ĐẶT VẤN ĐỀ

Để thực hiện được cơ giới hoá - hiện đại hoá trong sản xuất lâm nghiệp, cũng như để đảm bảo duy trì và thúc đẩy các hoạt động sản xuất lân nghiệp thì xây dựng các công trình Lâm nghiệp, trong đó có hệ thống mạng lưới đường là công việc cần phải làm trước Đặc biệt trong thực tế hiện nay, sản xuất lâm nghiệp luôn gắn liền với việc phát triển nông thôn miền núi thì các công trình lâm nghiệp không chỉ có ý nghĩa trong sản xuất lâm nghiệp mà còn

có ý nghĩa rất lớn trong việc phát triển kinh tế xã hội của địa phương

Trong xây dựng nói chung và đường lâm nghiệp nói riêng, công tác làm đất là khâu công việc được đặc biệt lưu ý, bất kể công trình đường nào,

dù là lớn hay nhỏ đều sử dụng đất như một loại vật liệu xây dựng với các công dụng như: làm nền, làm lớp móng và đôi khi làm lớp mặt của kết cấu áo đường

Đối với bất cứ công trình xây dựng nào thì nền móng là phần kết cấu quan trọng, quyết định lớn đến độ bền công trình Để tạo khả năng chịu tải trọng của nền đất người ta sử dụng các thiết bị đầm nén khác nhau Do ngành

cơ khí xây dựng ở nước ta chưa đáp ứng được nhu cầu sử dụng trong nước nên hàng năm nước ta phải chi 3-4 tỷ USD để nhập khẩu các loại máy xây dựng trong đó có các loại máy đầm khác nhau

Do các loại máy và thiết bị nhập khẩu được sản xuất ở nước ngoài phù hợp với điều kiện làm việc ở các nước sở tại, cho nên việc nghiên cứu nhằm xác định các thông số kỹ thuật hợp lý cho các thiết bị nhập khẩu khi làm việc

ở điều kiện tự nhiên ở Việt Nam nhằm tăng năng suất lao động giảm chi phí

là thực sự cần thiết Chính vì vậy, được sự đồng ý của Ban Chủ nhiệm khoa sau đại học trường Đại học Lâm nghiệp, tôi thực hiện luận văn tốt nghiệp:

“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” nhằm góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng các

thiết bị đầm nén đất nhập ngoại trong điều kiện ở nước ta

Chương 1

TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình sử dụng và nghiên cứu máy đầm đất trên thế giới

Trong công tác làm đất, đầm nén là một khâu rất quan trọng, có ảnh

hưởng quyết định đến chất lượng công trình, nó cũng là nguyên công cuối

cùng trong công tác đất nền móng ở nhiều nước trên thế giới

Ở nhiều nước trên thế giới, đã nghiên cứu, chế tạo nhiều loại máy đầm

khác nhau để phục vụ cho các công trình xây dựng như Caterpillar (Mỹ) sản

xuất các loại máy đầm bánh hơi PS150B, PS200B, PS300B…(hình 1.1) có

công suất từ 70 đến 105 HP; máy đầm rung như CS323C, CS433E,

CS44…(hình 1.2) có công suất 70-153HP; Hãng Komatsu (Nhật) chế tạo các

loại máy đầm rung mang nhãn hiệu JV06H, PV08H, JV16-1, JV25-3,

JV32-W,… các loại máy đầm rung này có công suất từ 5-14,5HP, lực rung lớn nhất

từ 10-25kN;

Hình 1.1 Máy đầm bánh hơi PS300B

Hình 1.2 Máy đầm rung CS-433E

Hãng Nippon bomag (Nhật Bản) chế tạo các loại đầm rung nhƣ BW65H, BW75S, BW75S4-R, BW90T (hình 1.3) có lực rung lớn nhất từ 20-63kN, công suất từ 5-69,4HP;

Hình 1.3 Máy đầm rung BW65S

Hãng SAKAI HEAVY IND chế tạo các loại máy đầm bánh thép VM7706, VM7708, SW800, SH1508,WN140, K7606, KD200, R2,…(hình

1.4) có áp lực từ 27-58kG/cm2, công suất động cơ từ 58-73HP Các loại máy đầm bánh hơi TS30, TS30H, TS360…, các loại máy đầm rung như SV6, SV

10, TV40, SV100… có công suất từ 50-103HP, lực rung lớn nhất 12-31KN…

Hình 1.4 Máy đầm bánh thép Sakai SW800

Hãng Ligong (Trung Quốc) sản xuất các loại xe lu rung CLG614, CLG616, CLG618…, xe lu bánh thép CLG621, CLG624, CLG611H…, xe lu bánh lốp CLG626R, xe lu chân cừu CLG614 có công suất 120-175HP, lực rung 135-360kN (hình 1.5)

Việc lựa chọn loại máy đầm để sử dụng phụ thuộc vào rất nhiều yếu tố như loại đất và tính chất cơ học của đất làm nền công trình, điều kiện mặt bằng thi công và tính năng kỹ thuật của thiết bị Kinh nghiệm sử dụng máy đầm lèn đất ở nhiều nước công nghiệp tiên tiến cho thấy [21]: máy đầm tĩnh

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

Hình 1.5 Máy đầm chân cừu của hãng Liugong

Trong máy đầm tĩnh thì máy lu bánh thép được dùng phổ biến và thích hợp để đầm lèn mặt đường đá dăm, đường bê tông nhựa, cán mặt bằng các công trình nhà cửa, đầm các loại đất ít dính, đất lẫn đá nhỏ…

Máy lu trơn còn có nhược điểm khi đầm, phía trước bánh bị chèn bờ lượn sóng do đó tiêu hao nhiều công suất

Ứng suất tiếp xúc nhỏ 0,1-0,46MPa và giảm theo chiều sâu đầm, nên

độ chặt của lớp đất phía dưới khó đạt được yêu cầu

Chiều sâu đầm nhỏ h≤20cm đối với các máy có trọng lượng G=3-4 tấn Hiện nay, để tăng hiệu quả đầm lèn, khắc phục nhược điểm trên và tăng năng suất người ta lắp thêm một bánh phụ rung động vào giữa máy, phương pháp này góp phần làm tăng hiệu quả đầm nén đất [1]

Lu bánh hơi được sử dụng để đầm nhiều loại đất có đặc điểm khác nhau như 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 150m

100-So với các loại máy đầm tĩnh khác, máy đầm bánh hơi có các ưu điểm sau:

- Vận tốc làm việc lớn, năng suất cao;

- Nếu bánh lốp và bánh cứng phẳng có cùng đường kính và tải trọng 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 cho phù hợp với nhiều loại đất khác nhau;

- Chiều dày lớp đất 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 so với chiều sâu đầm của lu bánh cứng và có thể đạt tới 35-45cm

Lu chân cừu: Đặc điểm của loại lu này là phải có nguồn động lực để kéo bánh lu chân cừu Lu chân cừu thường áp dụng ở những nơi mặt bằng thi công rộng, thường dùng ở các công trình thuỷ lợi như đê, kè, 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 trên các đầu chân cừu tương đối cao;

- Cấu tạo đơn giản, rẻ tiền và giá thành đầm nén nhỏ;

- Tạo được mối liên kết tốt giữa các lớp đất đầm

Bên cạnh đó, lu chân cừu còn bộc lộ một số nhược là:

- Tính cơ động kém, vận chuyển gặp nhiều khó khăn;

- Khi đầm nén đất dính, dẻo phải đảm bảo độ ẩm qui định chặt chẽ;

- Bề mặt của lớp đất đầm có độ chặt nhỏ do vấu chân cừu sau khi đầm lại xới lên

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 một đơn vị cao, khoảng gấp 2 lần giá thành đầm 1m3 đất 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 được dùng để đầm đất hạt rời có kích thước 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 loại đầm bàn dùng tay kéo và loại tự hành Loại dung 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 để phù hợp với độ ẩm, đầm được nhiều loại đất Nhưng có nhược điểm là khối lượng lớn, đòi hỏi công suất của động cơ lớn và chỉ hiệu quả khi diện tích bề mặt nền đất rộng

Máy lu rung (còn gọi là đầm chấn động quả lăn), loại này có ưu điểm là hiệu quả đầm cao do trọng lượng bánh lăn nhỏ dẫn đến tiêu hao công suất ít

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 việc nghiên cứu để hoàn thiện máy đầm, kỹ thuật đầm nén, công nghệ đầm luôn luôn được quan tâm nghiên cứu

Trong những năm gần đây xu hướng nghiên cứu chế tạo ra các loại máy đầm nén có năng suất cao và 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 nghiên cứu giao thông St.Peterburg (Nga) đã chế tạo máy đầm bánh hơi có khối lượng 36,6 tấn cho phép đầm nén các 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 sâu 50cm và năng suất 1200-1400m3/ca

Nâng cao hiệu quả đầm nén của các máy đầm bánh hơi bằng cách lắp các bánh 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%

Trong công trình [13] các tác giả Jens Borg và Anders Engström khi nghiên cứu động lực học của máy đầm cóc LT70 của hãng Svedala Thuỵ Điển đã xây dựng được mô hình động lực học của máy đầm cóc và thiết lập được phương trình chuyển động hệ ba bậc tự do Nhờ phần mềm Matlab đã giải được phương trình chuyển động đã xây dựng, xác định được giá trị của các phần tử trong phương trình như độ cứng của các phần tử đàn hồi, vận tốc, gia tốc làm cơ sơ xác định được các thông số hợp lý của máy đầm rung làm việc hiệu quả nhất với độ ẩm đất nằm trong giới hạn từ 10-15Hz cho biên độ dao động lớn nhất A=73mm

Trong công trình [18] tác giả Balasov V.P và Petrovich P.P (Nga) đã xác định chế độ làm việc hiệu quả của máy đầm rung khi đầm lèn nền công trình với hỗn hợp xi măng và các loại đất nền khác nhau Kết quả nghiên cứu

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, thời gian đầm 7s

Trong công trình [23] các tác giả I.N.Glukhovxev và V.G.Xvetkov đã nghiên cứu sự ảnh hưởng của các loại lực đầm nén đến tính chất của vật liệu Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng dưới tác dụng của rung động với tần số f=23Hz, biên độ A=2,5mm và gia tốc a=5,3.g (g- Gia tốc trọng trường) cho phép làm chặt nền xi măng ở độ ẩm tối ưu đến độ chặt 1,75g/cm3 (0,98.δmax) sau 90s làm việc; tăng thời gian rung không ảnh hưởng đến độ chặt

Khi làm chặt nền xi măng với tải trọng P=5Mpa với số lượt đầm 6, 8,

18, 24 Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng tăng số lượt đầm làm tăng độ chặt của nền, sau 24 lượt độ chặt đạt 0,99.δmax

Trong công trình [21] tác giả U.M.Vaxiliev cho rằng yêu cầu về độ chặt của nền đường trong những năm gần đây có xu hướng ngày càng nâng cao vì đòi hỏi chất lượng đường ngày càng cao Nền đường được đầm nén đến hệ số

Ky=1,05-1,10 và modun tính toán của đất nền nâng lên 1,5-2 lần so với tiêu chuẩn hiện tại Tương ứng với yêu cầu này thì chiều dày áo đường có thể

giảm đi 30-40% mà chi phí xây dựng áo đường chiếm khoảng 50-70% giá thành của con đường, còn chi phí cho việc đầm nén nền đường chỉ chiếm 1,5-2,5% giá thành đường, từ đó cho thấy rằng đầm nén với Ky cao tức là tăng độ chặt của nền đường sẽ đạt hiệu quả kinh tế cao

Để thực hiện được yêu cầu đề ra cần phải sử dụng các loại máy đầm hạng nặng có khối lượng đến 100 tấn và phải tạo ra ứng suất trên mặt tiếp xúc giữa bộ phận công tác và nền lớn hơn 2-8Mpa

Trong công trình [36] các tác giả I.J.Huxainov và I.E.Evgenhev đã nghiên cứu sự ảnh hưởng của các phương pháp đầm nén đến độ bền của nền đất dính Để xác định được sự ảnh hưởng của phương pháp đầm nén đến độ chặt của nền đất ở trong phòng thí nghiệm các tác giả làm các mẫu thí nghiệm

từ đất có thành phần á sét với các thông số giới hạn chảy Wm=25,32%, giới hạn dẻo Wp=13,23% Độ ẩm tối ưu Wop=12,88%, khối lượng thể tích lớn nhất γ=1,94g/cm3

Mẫu thí nghiệm được đầm chặt bằng 2 phương pháp đầm tĩnh

và đầm bằng lực động bằng quả nặng 2,5kg ở chiều cao 30cm

Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng dưới tác dụng lực động ứng suất ở trong nền đất cao hơn khi đầm bằng lực tĩnh, dẫn đến liên kết giữa các hạt đất bền vững hơn

Ngoài những nghiên cứu trong sử dụng máy đầm để làm chặt đất nền công trình mà còn có những nghiên cứu trong sử dụng máy đầm làm chặt áo đường

Trong công trình [35] giáo sư I.R.Kharkhuta cho rằng sự đầm lèn một loại vật liệu bất kì bào đó chỉ hiệu quả khi trạng thái ứng suất được sinh ra dưới tác dụng của bộ phận công tác của máy đầm gần với ứng suất giới hạn bền của vật liệu Trong qúa trình đầm lèn bê tông asphan, khi dung trọng (độ chặt) tăng lên đạt được hệ số dung trọng 0,85-0,96, đồng thời modul biến dạng của vật liệu tăng 5 lần, còn giới hạn bền sẽ tăng lên 3 lần Khi giảm

nhiệt độ từ 1100C xuống 600C, modun biến dạng tăng lên 8,5 lần và giới hạn bền tăng 2,5 lần Khuyến cáo sử dụng máy đầm rung để đầm lèn áo đường bê tông atphan như sau: Giai đoạn đầu cho máy chạy với chế độ tắt rung, giai đoạn trung gian cho máy chạy ở chế độ bộ rung hoạt động, giai đoạn cuối hoàn thiện phải dùng máy lu trơn Những khuyến cáo này có ý nghĩa thực tiễn rất lớn trong thi công công trình giao thông ở Nga

Trong công trình [25] các tác giả M.P.Koctelov và L.M.Poxatski cho rằng đầm lèn áo đường bê tông át phan nóng là khâu công việc phức tạp nhất trong công tác thi công đường Sự phức tạp của khâu công việc này thể hiện ở chỗ chất lượng đầm lèn bê tông át phan nóng phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: kinh nghiệm và trình độ của công nhân, loại bê tông át phan, thiết bị sử dụng, tình trạng kỹ thuật của nền đường… ngoài ra yêu cầu kỹ thuật đối với áo đường vừa phải đảm bảo độ bền, độ chặt cao mà còn phải đạt độ nhẵn, phẳng của mặt đường

Chất lượng của quá trình đầm lèn áo đường bê tông át phan chỉ đạt được yêu cầu khi tuân thủ khoảng nhiệt độ áo đường thích hợp cho từng loại đầm: Máy đầm loại nhẹ bắt đầu làm việc hiệu quả ở 125-1100C, máy đầm loại trung làm việc hiệu quả ở nhiệt độ 85-1050C, máy đầm loại nặng làm việc ở nhiệt độ 70-850C

Kết quả khảo sát cho thấy các loại máy đầm được chế tạo ở các nhà máy thuộc Bộ giao thông Nga chủ yếu là máy đầm 3 trục lăn, trong khi đó ở các nước khác chủ yếu sản xuất loại máy đầm 2 trục lăn Nhưng loại này có nhược điểm là vết lăn của trục lăn trước và trục lăn sau không trùng nhau làm cho số lần đầm lèn cần thiết phải tăng lên gấp 2 lần Ngoài ra, do đường kính trục lăn trước nhỏ, chiều rộng bánh lăn sau nhiều khi không đáp ứng được yêu cầu của đầm nén áo đường (độ chặt, độ bằng phẳng…)

Tác giả khuyến cáo rằng đường kính của trục lăn là một thông số kỹ thuật quan trọng của máy đầm cần phải quan tâm trong quá trình tính toán, thiết kế máy đầm

Trong các công trình [25] [27] nghiên cứu sự ảnh hưởng của bộ phận công tác của các máy đầm tĩnh đến chất lượng đầm lèn áo đường cho thấy rằng nếu chọn các kích thước của trục lăn hợp lý thì khi đầm lèn áo đường bê tông át phan cho phép giảm chiều cao lượn sóng của mặt đường phía trước trục lăn và tạo ra được độ phẳng mặt đường cao nhất

1.2 Tình hình sử dụng và nghiên cứu máy đầm lèn ở trong nước

Hiện nay, theo tổng công ty cơ khí xây dựng, ở nước ta có tới 150.000 nhà thầu xây dựng, trong đó có khoảng 2.000 nhà thầu lớn và vừa đang hoạt động với hàng nghìn công trình xây dựng trên mọi miền đất nước được thi công do đó nhu cầu về máy xây dựng là rất lớn Tuy nhiên, do ngành cơ khí xây dựng là nhóm ngành sản xuất ra các loại máy móc hạng nặng, có cấu tạo phức tạp, kích thước lớn, khối lượng thép lớn, chi phí vận chuyển và thành máy cao, bên cạnh đó chưa được quan tâm đúng mức của nhiều bộ ngành nên cho đến nay hầu hết các loại máy xây dựng chúng ta phải nhập khẩu từ nước ngoài Có thể dễ dàng nhận thấy ở một số tỉnh, thành phố có hoạt động công nghiệp phát triển như Hà Nội, thành phố Hồ Chí Minh, Hải Phòng, Đồng Nai, Bình Dương hàng trăm các bãi bán máy xây dựng sôi động nhiều năm nay

Đối với các loại máy đầm nén đất, do đặc điểm tự nhiên và đất đá ở từng vùng khác nhau, qui mô sản xuất ở các công trình khác nhau cho nên có nhiều loại máy đầm được sử dụng, nhưng phổ biến là các loại máy đầm rung

do tính ưu việt và hiệu quả nổi bật của chúng [8]

Một số loại đầm rung sử dụng rộng rãi được nhập từ Caterpillar, Komatsu (Nhật) Loại đầm trống chân cừu có các mác máy CS-323C, CS431C, CS-433C, JV06H, JV08H, JV16-1, JV25-3,… Ưu việt của các loại

máy này là có tính đa năng vừa có thể thực hiện công việc san lấp, vừa đầm lèn, tốc độ hoạt động cao, có trang bị truyền động biến mô, tất cả các bánh đều là chủ động, khung có khớp quay, khoảng cách tâm bánh trước và bánh sau lớn hơn nên khá ổn định

Loại đầm rung trống đơn: có các mã hiệu 323C, CS431C, 433C, CS-573D,…Có ưu điểm nổi bật là có van phân chia lưu lượng hoặc hệ thống bơm kép để tạo lực kéo chủ động cho cả trống trước và bánh sau nên có thể làm việc được trong những điều kiện đất nền khác nhau, cơ cấu hành tinh

CS-để biến đổi lực kéo bám và hạn chế trượt của các bánh sau; Có thanh làm sạch kiểu hàm có thể điều chỉnh được để làm sạch vấu đầm cả khi tiến và lùi

Loại đầm rung 2 trống có các mã hiệu JV06H, JV08H, JV16-1, 3,…Chúng có ưu điểm nổi bật là tự động ngừng rung trước khi dừng máy để

JV25-có được mặt đầm phẳng; độ hở bên nhỏ cho phép các máy đầm hoạt động sát

lề đường, tường đứng và các chướng ngại vật khác, có kết cấu bảo vệ khi bị lật

Loại đầm bánh hơi:

- Các bánh đều dao động được nên cho phép các bánh trước và sau nhận được tải trọng đều nhau bất kể độ phẳng của đất nền như thế nào

- Mô tơ dẫn động và phanh đặt trên khung chính cách xa bùn đất;

- Khoang tải trọng thuận tiện cho việc chất tải và được bố trí đảm bảo tỉ

lệ bánh hơi/trọng lượng cân bằng

- Các thiết bị tuỳ chọn vừa di chuyển vừa bơm;

Hình 1.6 Máy đầm LG160 của hãng Dynapac

- Ở các công trình xây dựng nhỏ, mặt bằng thi công chật hẹp như công trình nhà công nghiệp, nhà dân dụng, thường sử dụng các loại đầm rung mini như LG160, LG300 của hãng Dynapac (hình 1.6) các loại máy đầm bàn này

có kích thước nhỏ, có lượng khí thải và tiếng ồn thấp, có độ rung ở tay cầm nhỏ, đảm bảo cho người điều khiển thoải mái Máy làm việc thuận tiện ở những nơi mặt bằng chật hẹp với các loại đất nền khác nhau

Các loại máy đầm cóc, đầm rung của các hãng Sakai, Tacom… (hình 1.7, 1.8) được sử dụng rộng rãi trong các công trình xây dựng nhà dân dụng, nhà công nghiệp và chúng có ưu điểm là đơn giản, dễ sử dụng có thể đầm nén các loại đất khác nhau và có tính cơ động cao

Hình 1.7 Máy đầm của hãng Sakai

Trần Văn Tuấn: khảo sát động lực học máy đầm xung kích tự di chuyển năm 2002

Trong các tài liệu về cơ sở lý thuyết kỹ thuật rung trong xây dựng, các tác giả Nguyễn Đình Chiểu, Nguyễn Trọng, Nguyễn Anh Tuấn đã trình bày một số vấn đề cơ bản của lý thuyết dao động cơ học liên quan trực tiếp đến áp dụng kỹ thuật rung nói chung và một vài bài toán cơ bản cũng như các kết quả nghiên cứu của các tác giả trong và ngoài nước vào những năm gần đây, trong

đó đặc biệt chú ý đến các mô hình bài toán ứng dụng kỹ thuật rung trong xây dựng

Kết luận: Các loại máy xây dựng nói chung và máy đầm nén đất nói

riêng đã được sử dụng rộng rãi ở các nước công nghiệp và cũng như ở nước

ta Tuỳ theo điều kiện sử dụng như loại đất, đá qui mô công trình xây dựng

mà mỗi nơi có các loại máy thích hợp được chọn để đầm nén nền công trình

Ở các nước phát triển các loại máy công suất lớn được sử dụng rộng rãi còn ở nước ta các máy đầm rung và các loại máy mini được chọn và sử dụng nhiều hơn

Nghiên cứu về công nghệ đầm nén và máy đầm được tiến hành bài bản

và thành hệ thống ở các nước công nghiệp phát triển tập trung vào các lĩnh vực chủ yếu sau: hoàn thiện công nghệ và kỹ thuật đầm nén; Hoàn thiện các thông số kỹ thuật của máy để tăng năng suất hoạt động, tăng chất lượng đầm nén

Ở nước ta, nghiên cứu về công nghệ cũng như máy đầm nén đất còn rất

khiêm tốn vì vậy việc nghiên cứu đề tài: “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” là

cần thiết, góp phần lựa chọn và sử dụng máy đầm một cách có hiệu quả

Chương 2

MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP

NGHIÊN CỨU 2.1 Mục tiêu nghiên cứu

Xác định được chiều dày đầm nén và thành phần hạt hợp lý của đất để đầm nén bằng đầm cóc đạt hiệu quả cao nhất

2.2 Đối tượng, phạm vi nghiên cứu

- Đối tượng nghiên cứu của đề tài là máy đầm loại TV60N của hãng Tacom (Nhật Bản) có khối lượng 69kg, chiều cao nhảy 40-60 mm, tần số rung 550-575 (vòng/phút), công suất cực đại của động cơ 3HP Đây là loại đầm được nhập về trường Cao đẳng Cơ điện xây dựng Tam Điệp – Ninh Bình phục vụ công tác giảng dạy và nghiên cứu

- Đề tài sử dụng loại đất dùng để đắp nền đường tại khu vực Lương Sơn – Hoà Bình

- Do hạn chế về qui mô đề tài và thời gian làm luận văn tốt nghiệp, đề tài chỉ tập trung nghiên cứu thành phần hạt, chiều dày lớp đất đầm và ảnh hưởng của chúng tới chi phí năng lượng riêng và năng suất của máy đầm trong quá trình đầm nén đất nền đường

2.3 Phương pháp nghiên cứu

- Để đạt được mục tiêu nghiên cứu, đề tài đã sử dụng một số phương pháp nghiên cứu như sau:

+ Phương pháp thực nghiệm khoa học: phương pháp này được sử dụng trong phân tích mẫu đất thí nghiệm để xác định một số tính chất cơ bản của đất như độ ẩm, thành phần hạt

+ Phương pháp kế thừa tư liệu: Sử dụng các kết quả nghiên cứu các nghiên cứu trên thế giới và trong nước để có cái nhìn tổng quan về vấn đề nghiên cứu và định hướng cho vấn đề nghiên cứu cho đề tài ở phần cơ sở lý luận

+ Phương pháp qui hoạch thực nghiệm: đây là phương pháp nghiên cứu mới, trong đó công cụ toán học giữ vai trò tích cực Cơ sở toán học, nền tảng của lý thuyết qui hoạch thực nghiệm là toán học thống kê với hai lĩnh vực quan trọng là phân tích phương sai và phân tích hồi qui

Theo nghĩa rộng, qui hoạch thực nghiệm là tập hợp các tác động nhằm đưa ra chiến thuật làm thực nghiệm từ giai đoạn đầu đến giai đoạn kết thúc của quá trình nghiên cứu đối tượng (từ nhận thông tin mô phỏng đến việc tạo

ra mô hình toán, xác định các điều kiện tối ưu) Trong điều kiện đã hoặc chưa hiểu biết đầy đủ về cơ chế của đối tượng

Ưu điểm của qui hoạch thực nghiệm là:

- Giảm đáng kể số lượng thí nghiệm cần thiết

- Giảm thời gian tiến hành thí nghiệm và chi phí phương tiện, vật chất

- Hàm lượng thông tin nhiều hơn, rõ ràng hơn nhờ đánh giá được vai trò của sự tác động qua lại giữa các yếu tố và ảnh hưởng của chúng đến hàm mục tiêu

- Nhận được mô hình toán học thực nghiệm, đánh giá được sai số thí nghiệm cho phép, ảnh hưởng của các thông số thí nghiệm với mức tin cậy xác định

- Xác định được điều kiện tối ưu đa yếu tố của quá trình nghiên cứu một cách khá chính xác bằng các hàm toán học, hay cho cách giải gần đúng,

tìm tối ưu cục bộ như trong các thực nghiệm thụ động

2.4 Nội dung nghiên cứu

- Nghiên cứu lý thuyết: Nghiên cứu các tài liệu liên quan, các công trình nghiên cứu đã có để hoàn thành phần tổng quan của đề tài Xây dựng được hệ thống công thức tính năng suất và chi phí năng lượng khi sử dụng đầm để làm chặt nền công trình làm cơ sở lý luận của đề tài từ đó xác định các nhân tố ảnh hưởng đến hai chỉ tiêu trên

- Nghiên cứu thực nghiệm: Trên cơ sở các nhân tố ảnh hưởng đã được xác định ở phần nghiên cứu lý thuyết, tiến hành nghiên cứu thực nghiệm với các bước công việc sau:

2.4.1 Thí nghiệm thăm dò

Tiến hành thí nghiệm thăm dò để xác định qui luật phân bố của đại lượng cần nghiên cứu Quy luật phân bố của đại lượng nghiên cứu có thể khái quát hoá thành phân bố lý thuyết gọi là phân bố thực nghiệm Xây dựng các phân bố thực nghiệm để khái quát hoá thành các phân bố lý thuyết là một trong những nhiệm vụ quan trọng

Để có thể phát hiện ra qui luật phân bố khách quan trong tổng thể dựa vào những tài liệu thu thập được về đại lượng nghiên cứu, trước hết ta cần sắp xếp các trị số quan sát được của đại lượng theo một trật tự nhất định, rồi thống kê các phần tử nằm trong những khoảng xác định Để lập được phân bố thực nghiệm phải tiến hành chia tổ, ghép nhóm các trị số thu thập được theo công thức kinh nghiệm của Brooks và Carruther [6]:

Xác định các đặc trưng của phân bố thực nghiệm:

Sai số trung bình mẫu:

1 i n

2

n

1 x

x x n

1

Sai tiêu chuẩn: trường hợp mẫu lớn (n>30):

2

) (

1 n

n i i

n.S

) x (x

Nếu Sk=0, thì phân bố là đối xứng;

Sk>0 thì đỉnh đường cong lệch trái so với số trung bình;

Sk<0thì đỉnh đường cong lệch phải so với số trung bình

Độ nhọn phân bố:

n.S

) x (x

4

n

1

4 i







Nếu: Ex=0 thì đường cong thực nghiệm tiệm cận chuẩn;

Ex>0 thì đỉnh đường cong nhọn so với phân bố chuẩn

Ex<0 thì đỉnh đường cong bẹt hơn so với phân bố chuẩn

Xác định luật phân bố:

χn 2

=l 

2 l i

f

) f (f

(2.10) l- Số tổ hợp sau khi đã gộp những tổ hợp có tần số lý luận fi

Xác định số lần lặp cho các thí nghiệm: Việc xác định số lần lặp cho các thí nghiệm có ý nghĩa rất quan trọng, nó phải đủ lớn để đảm bảo mức độ chính xác của luật phân bố chuẩn, nhưng lại phải tối thiểu để giảm bớt khối lượng thực nghiệm Số lần lặp cho mỗi thí nghiệm được tính theo kết quả của thí nghiệm thăm dò và theo công thức:

m=

Y Δ%

.S τ

2

2 2.

Trong đó: m- Số lần lặp;

τ- Tiêu chuẩn Student tra bảng với mức ý nghĩa φ=0,05;

∆%- Sai số tương đối, ≤5%;

Ȳ- Giá trị trung bình của đại lượng nghiên cứu

2.4.2 Thực nghiệm đơn yếu tố

Nhiệm vụ cơ bản của thực nghiệm đơn yếu tố là xác định các thông số ảnh hưởng đã phân tích ở chương 2 để xem thông số nào thực sự ảnh hưởng đến các chỉ tiêu đánh giá, xác định mức độ và quy luật ảnh hưởng của chúng đến chỉ tiêu quan tâm Thực nghiệm đơn yếu tố được tiến hành theo các bước sau:

1 Thực hiện thí nghiệm với từng thông số thay đổi với số mức không nhỏ hơn 4, khoảng thay đổi lớn hơn 2 lần sai số bình phương trung bình của phép đo giá trị thông số đó Số thí nghiệm lặp lại m=3

2 Sau khi thí nghiệm xong, tiến hành xác định độ tin cậy về ảnh hưởng của mỗi yếu tố tới năng suất và chi phí năng lượng riêng Đánh giá tính thuần nhất của phương sai trong quá trình thí nghiệm, để chứng tỏ ảnh hưởng khác đối với thông số cần xét là không có hoặc không đáng kể

Thuật toán phân tích phương sai để xác định độ tin cậy và tính thuần nhất, [14] như sau:

a Đánh giá tính đồng nhất của phương sai

Kiểm tra tính đồng nhất của phương sai theo tiêu chuẩn Kohren





1 u

2 u

2 max tt

1 i ui u

) Y (Y 1 m



Trong đó: mu- Số lần lặp lại ở mỗi điểm thí nghiệm

yui - Giá trị của thông số tại điểm u

yui - Giá trị trung bình của thông số ra tại điểm u





1 i ui u

y m

1

y u=1, 2, 3,…N (2.13) Ứng với N điểm thí nghiệm trong kế hoạch thực nghiệm ta có N phương sai 2

m: Số lần lặp lại ở thí nghiệm mà ở đó có phương sai cực đại m = mu

Giá trị thống kê chuẩn Kohren được tính sẵn theo mức ý nghĩa , hoặc

tự do  và ký hiệu G btra bảng [7]

Nếu Gtt< Gb thì giả thiết H0 không mâu thuẫn với số liệu thí nghiệm

b Kiểm tra mức độ ảnh hưởng của các yếu tố

Phương pháp đánh giá này dùng chuẩn Fisher Thực chất là so sánh phương sai thành phần do thay đổi thông số nào gây nên và phương sai do nhiễu gây ra Nếu tỷ số giữa hai phương sai này lớn hơn giá trị lý thuyết tra bảng của tiêu chuẩn F thì sự khác biệt giữa các giá trị trung bình là đáng kể và các thông số vào có ảnh hưởng thực sự đến thông số ra, trội hẳn so với ảnh hưởng ngẫu nhiên

Giá trị tính toán của tiêu chuẩn F là tỷ số:

1 n

Y ( 1 N

2 u 2

1 u u

y N

Nếu giá trị tính toán F<Fb thì ảnh hưởng của thông số vào là không đáng kể trong khuôn khổ ảnh hưởng của các biến ngẫu nhiên Nguyên nhân gây nên trường hợp này là đưa vào thí nghiệm những thông số không có ảnh hưởng đáng kể hoặc bước biến đổi của thông số quá bé, dẫn đến hiệu ứng ảnh hưởng của thông số nhỏ so với nhiễu

Nếu F>F b thì ảnh hưởng của các thông số vào là đáng kể

c Xác định mô hình thực nghiệm đơn yếu tố để tiến hành các phân tích

và dự báo cần thiết

Nhờ sự trợ giúp của máy tính với số liệu thu thập được, ta có thể lập được phương trình tương quan giữa thông số đầu ra là 2 chỉ tiêu quan tâm và thông số đầu vào là những yếu tố ảnh hưởng ở dạng mô hình hồi quy

d Kiểm tra tính tương thích của mô hình hồi quy

Phép kiểm tra này thực chất là so sánh phương sai tuyển chọn 2

S tạo nên do sự chênh lệch giữa các giá trị hàm tính theo mô hình và giá trị thực nghiệm của nó với phương sai 2

e

S do nhiễu tạo nên theo tiêu chuẩn Fisher Nếu tỷ số hai phương sai này 2

S / 2 e

S càng nhỏ thì tính thích ứng của mô hình càng mạnh Ngược lại nếu nó càng lớn thì tính thích ứng càng yếu Khi vượt khỏi ngưỡng của giá trị thống kê Fb thì mô hành bị coi là không tương thích

Phương sai do nhiễu tạo nên 2

2 u 2

1 u

K N

K* - Hệ số hồi quy có nghĩa

Y- Giá trị của đối số Y=F(X1, X2, ,Xn) tính theo mô hình hồi quy thay các bộ giá trị các thông số vào (X1, X2, ,Xn) ứng với mỗi điểm thí nghiệm U giá trị tính toán của chuẩn Fisher

So sánh Ftt với giá trị lý thuyết tra bảng theo bậc tự do γ1, γ2 nêuF tt<F b

mô hình là tương thích NếuFtt>Fb chứng tỏ sự vượt trội một cách có hệ thống của thống kê tập hợp được ước lượng bởi S2 so với tham số tương ứng được ước lượng bởi 2

S Sự khác biệt không còn trong phạm vi sai số ngẫu nhiên

nữa, vì thế ngoài sai số theo nhiễu, nguyên nhân khiến sai số thống kê đó vượt trội số hệ thống sai lệch bổ sung do sự sai lệch không tương thích của mô hình so với đối tượng nghiên cứu

Trong trường hợp này để có mô hình tương thích có thể chọn các giải pháp sau:

+ Phức tạp hóa mô hình bằng cách nâng bậc cao hơn

+ Lập lại thực nghiệm với khoảng và mức biến thiên của thông số vào nhỏ hơn

e Xây dựng đồ thị ảnh hưởng của các yếu tố đầu vào đến thông số đầu ra

Dựa vào mô hình thực nghiệm thu được ta có thể xây dựng đồ thị ảnh hưởng của các thông số đầu vào X đến các thông số đầu ra là chi phí năng lượng riêng và năng suất của máy đầm

2.4.3 Thực nghiệm đa yếu tố

Để sử dụng phương pháp thực nghiệm đa yếu tố cần có các điều kiện [7] sau:

+ Kết quả thông số ra phải tập trung cao, nghĩa là khi lặp lại nhiều lần cùng một thí nghiệm thì giá trị thu được không sai lệch quá lớn

+ Các yếu tố ảnh hưởng phải điều khiển được và chúng phải độc lập với nhau

+ Mối liên hệ giữa các thông số tối ưu và các yếu tố ảnh hưởng được thể hiện bởi các phương trình và đáp ứng các điều kiện:

- Phải là hàm khả vi

- Chỉ có một cực trị trong khoảng các yếu tố biến thiên

Phương pháp quy hoạch thực nghiệm đa yếu tố được thực hiện theo các bước sau:

- Chuẩn bị dụng cụ đo, máy móc thiết bị thí nghiệm

- Chọn phương án thích hợp cho thí nghiệm

- Tổ chức thí nghiệm

- Gia công số liệu thí nghiệm

Phân tích và giải thích kết quả nhận được bằng thuật ngữ của các lĩnh vực khoa học tương ứng

a Chọn phương án quy hoạch thực nghiệm và lập ma trận thí nghiệm

Căn cứ vào kết quả thực nghiệm đơn yếu tố Nếu kết quả thực nghiệm đơn yếu tố cho ta quy luật tương quan phi tuyến thì có thể bỏ qua việc tiến hành thực nghiệm bậc 1 và thực nghiệm theo phương án quy hoạch bậc 2

Trong số các kế hoạch thực nghiệm thì kế hoạch trung tâm hợp thành là

kế hoạch xuất hiện sớm nhất, nhưng hiện nay vẫn được ứng dụng rộng dãi trong nghiên cứu

No- Các thí nghiệm ở trung tâm

Biến thiên của các yếu tố trong vùng thí nghiệm gồm các mức cơ sở, mức trên và mức dưới, các giá trị này được chọn dựa vào phân tích kết quả đơn yếu tố

Trong các mức khác nhau của yếu tốX iquan trọng nhất là mức cơ sở

Xio được xác định theo công thức

0

i

X = (X imin X imax)/2 (2.23) Sau cùng là khoảng biến thiên của các yếu tố X

min 0

0

i i i imix

Để chuyển từ giá trị tự nhiên sang dạng tọa độ

Trong đó: xi- Giá trị mã

Xi- Giá trị thực của yếu tố thứ i

Ở dạng mã mức dưới của mỗi yếu tố có giá trị (-1) mức cơ sở có giá trị

0, còn mức trên cơ sở có giá trị (+1)

Để làm cơ sở cho khâu tổ chức thí nghiệm và xử lý số liệu sau này ta lập bảng đối chiếu giữa các giá trị thực và dạng mã cho từng yếu tố (bảng 2.1)

và xây dựng ma trận thí nghiệm (bảng 2.2) theo nguyên tắc các thí nghiệm hoàn toàn độc lập

Khoảng biến thiên 0

Bảng 2.2 Ma trận thí nghiệm kế hoạch trung tâm hợp thành với hai yếu

dụng chương trình xử lý số liệu đa yếu tố OPT của Mỹ đã được chép bản quyền và lưu hành tại Viện cơ điện nông nghiệp Việt Nam để kiểm tra



K

l ij



N

l u

Trong chương trình máy tính các hệ số: a, b, c, d, e, p đã được tính sẵn nhờ xác định bo, bi, bii, bij và mô hình toán học được xác định

d Kiểm tra tính đồng nhất của phương sai

Kiểm tra tính đồng nhất của phương sai theo tiêu chuẩn Kohren, nếu

tt

G < G bthì giả thiết H0 không mâu thuẫn với số liệu thí nghiệm Phương sai ở các thí nghiệm được coi là đồng nhất Điều này cho phép coi cường độ nhiễu

là ổn định khi thay đổi các thông số y trong thí nghiệm

e Kiểm tra mức ý nghĩa của các hệ số hồi qui

Các hệ số hồi qui bo, bi, bii, bij của phương trình sẽ được kiểm tra mức ý nghĩa theo tiêu chuẩn Student, trước khi tính phương sai của các hệ số hồi qui [7]

2 0

1 u

j

2

u ) Y -

g Kiểm tra tính tương thích của phương trình hồi quy

Sau khi đã loại bỏ một số hệ số bi không có nghĩa khỏi mô hình (2.26)

ta được phương trình hồi qui thực nghiệm Chúng cần phải được kiểm tra theo tiêu chuẩn Fisher Nếu F tt<F b thì mô hình tương thích, nếu F tt>F b thì mô hình không tương thích Trong trường hợp này để có mô hình tương thích có thể chọn các giả pháp sau:

+ Phức tạp hóa mô hình bằng cách nâng bậc cao hơn

+ Lập lại thực nghiệm bậc hai với mức biến thiên của các thông số đầu vào nhỏ hơn

h Tính lại các hệ số hồi qui

Nếu trong mô hình có một số hệ số vô nghĩa, chúng bị loại bỏ khỏi mô hình Các hệ số còn lại liên quan phụ thuộc với chúng cần tính lại Đối với kế hoạch Hartley:

+ Khi loại bỏ bậc tự do b0 thì hệ số b iimới ký hiệu *

i Kiểm tra khả năng làm việc của phương trình hồi qui

Mô hình hồi qui được xác định nhằm mục đích dự báo giá trị hàm y tại các tọa độ được quan tâm, giải bài toán tối ưu Ý nghĩa của phép kiểm tra là cho phép khẳng định mô hình có thực sự phản ánh ảnh hưởng của các yếu tố đến hàm chỉ tiêu hay không Nếu mô hình có khả năng làm việc thì giá trị dự báo Y ở tọa độ nào đó là chính xác, có sai số nhỏ hơn ít nhất 2 lần so với việc gắn cho tọa độ đó là giá trị trung bình y tính theo toàn bộ số thí nghiệm

1

u ud

1

(2.49) Nếu mô hình được coi là có khả năng làm việc (là hữu ích) trong sử dụng để dự báo hệ số đơn định 2

e S i m N Y Y m

s m N S K N m

1

2 2

2 2

*

) ( ) (

) 1 ( )

(

(2.50)

k Chuyển phương trình hồi quy về dạng thực

Để mô tả sự ảnh hưởng của các thông số nghiên cứu đến các chỉ tiêu quan tâm cần đưa phương trình hồi quy về dạng thực với các biến là các thông số tự nhiên có thứ nguyên

Thay công thức (2.25) vào phương trình hồi quy dạng mã ta được

j

j i ij n

i i

l Xác định giá trị hợp lý của các yếu tố đầu vào của hàm số mục tiêu

Mục đích là đi xác định các giá trị của các thông số ảnh hưởng sao cho chi phí năng lượng là nhỏ nhất và năng suất là lớn nhất

Sau khi đã có hàm mục tiêu Y(x) về chi phí năng lượng riêng dưới dạng phương trình hồi qui ta tiến hành tính cực trị của hàm Trước tiên ta tìm điểm dừng của hàm số Y:

i ni n

nn n

n

n

1 i

i 2i 2

22 2

2

n

1 i

i 1i 1

11 1

1

0 x b x

2.b b x y

2.b b x y

0 x b x

2.b b x y

2 2

1 2

2

2 2

2

1 2

2

1 2

2 1

2 2

n

x

Y x

x

Y x

x Y

x x

Y x

Y x

x Y

x x

Y x

x

Y x

Y

n n

n

n

Tính định thức Dn(x): Nếu Dn(x)>0, Y đạt giá trị cực tiểu tại x*; Nếu

Dn(x)<0, Y đạt giá trị cực đại tại x*