автореферат диссертации по транспортному, горному и строительному машиностроению, 05.05.04, диссертация на тему:Обоснование структуры и режимов функционирования системы "вибрационный каток - земляное сооружение - приборы контроля параметров"

На правах рукописи 3 г ^ Т^ДУШКИН АЛЕКСАНДР ВЛАДИМИРОВИЧ

ОБОСНОВАНИЕ СТРУКТУРЫ И РЕЖИМОВ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ СИСТЕМЫ «ВИБРАЦИОННЫЙ КАТОК - ЗЕМЛЯНОЕ СООРУЖЕНИЕ -ПРИБОРЫ КОНТРОЛЯ ПАРАМЕТРОВ»

05.05.04 - Дорожные и строительные машины

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА-2000

Работа выполнена в ОАО «ВНИИстройдормаш» - Научно-исследовательском институте строительного и дорожного машиностроения.

Научный руководитель: Научный консультант: Официальные оппоненты:

Доктор технических наук, профессор НЕДОРЕЗОВ И.А. Доктор технических наук, профессор ЛУЦКИЙ С.Я. Доктор технических наук, профессор Волков Д.П. Кандидат технических наук, Головачев A.C.

Ведущая организация - Федеральное Государственное Унитарное предприятие «СОЮЗДОРНИИ».

Защита состоится 29 декабря 2000 г. в Ю00 часов на заседании диссертационного совета К 133.01.01 при Научно-исследовательском институте транспортного строительства (ОАО ЦНИИС) по адресу: 129329, Москва, ул. Кольская, д. 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ЦНИИС. Автореферат разослан 29 ноября 2000 г.

/ / -1 Ученый секретарь диссертационного совета/

// /

кандидат технических наук с\ ' Л.В.Крицберг

Н 623. 06?-5?-023 ,0

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

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:

1. Разработать, провести теоретические и экспериментальные исследования структуры и функций системы «вибрационный каток - грунт -приборы контроля параметров» с целью выбора оптимальных характеристик воздействия на грунт.

2. Разработать математическую модель функционирования подсистемы «вибрационный валец - грунт». Определить закономерности взаимодействия параметров катка и показателей плотности грунтов земляных сооружений в различных режимах их возведения.

3. Разработать на катке лабораторный макет оборудования и провести экспериментальные исследования приборов непрерывного контроля плотности грунтов при различных характеристиках грунтов и технологических режимах.

4. 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 подсистемы «вибрационный валец - грунт».

Установлены закономерности взаимодействия параметров катка и показателей плотности грунтов земляных сооружений в различных режимах их возведения.

3. 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.

4. Созданы, испытаны и модернизированы приборы непрерывного контроля плотности грунтов ШИ -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-

з

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.

1) Экспериментальные образцы приборов ИКОВ и ИПГ-007, выпущенные ОАО «ВНИИстройдормаш» и Таганрогским заводом «Виброприбор», были испытаны на катках Рыбинского завода.

2) 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.

3) 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.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

1. АНАЛИЗ СОСТОЯНИЯ ПРОБЛЕМЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ ВИБРАЦИОННОГО УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТОВ.

Разработка и эффективное применение технико-технологической системы для уплотнения грунтов в сложных природных условиях направлены на повышение качества строительства земляных сооружений и ускорение их стабилизации в строительный период.

По этой теме известны труды ученых и конструкторов ВНИИСтрой-дормаша, ЦНИИСа, МИИТа, ВНИИЖТа и Союздорнии, а также ряда зарубежных фирм. Их результатами стали: новые вибрационные катки, приборы контроля плотности грунтов, методология расчета технологических режимов возведения насыпей. Значительный прогресс в сфере новых систем контроля и регулирования процессов уплотнения грунтов виброкатками достигнут зарубежными фирмами BOMAG, HAMM, VIBROMAX (ФРГ), DYNAPAK (Швеция) и др. Однако новые конструктивные решения имели четкую направленность на повышение эффективности работы катков и лишь косвенно рассматривали вопросы надежности и безопасности земляных сооружений.

Новые технологические решения по возведению дорожного земляного полотна разработаны в трудах ученых ЦНИИС, МАДИ и МИИТа. Ими рекомендованы расчетные формулы определения осадок с учетом широкого спектра нагрузок. Вместе с тем, предложенные технологические решения ориентированы на конечную конструкцию земляного полотна и не учитывают технологические возможности новых виброкатков.

В целом, анализ позволил установить нерешенные задачи в сфере эффективности и качества вибрационного уплотнения грунтов земляных сооружений:

- методически не проработан и не реализован комплексный подход к проблеме, синтезирующий технические и технологические решения по контролю плотности и регулированию процессов уплотнения;

- существующие принципы и методы регулирования параметров работы катков недостаточно и не оперативно учитывают изменение строительных свойств грунтов;

- основным недостатком является отсутствие контроля безопасности возведения земляных сооружений при регулировании и повышении вибрационного воздействия;

- недостаточно полно исследованы процессы взаимодействия вибровальца с грунтом в виброударном режиме уплотнения.

2. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РЕЖИМОВ УПЛОТНЕНИЯ ЗЕМЛЯНЫХ СООРУЖЕНИЙ НА ОСНОВЕ СИСТЕМЫ НЕПРЕРЫВНОГО КОНТРОЛЯ ПЛОТНОСТИ ГРУНТОВ И РЕГУЛИРОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ РАБОТЫ ВИБРАЦИОННЫХ КАТКОВ

Концепция исследования. Уплотнение грунтов на строительстве земляных сооружений отличается сложным взаимодействием параметров работы катков, характеристик возводимых насыпей и оснований, а также специальных устройств для контроля и регулирования технологических процессов. В совокупности они образуют технико-технологическую систему «виброкаток - земляное сооружение - приборы контроля параметров» (ВК-ЗС-ПКП), функционирующую на принципах прямой и обратной связи с целью наиболее эффективного и безопасного производства работ. Рассмотрим структуру и функции предлагаемой технико-технологической системы, представленные в виде блок-схемы на рис. 1.

Структурную часть составляют:

Блок 1 - вибрационный каток. Его основные параметры Мк воздействия на грунт: вес рамы катка - вес вибровальца - Ов; линейное ста-

Виброкаток

Мв={Ор,Оь,Ч,Р¥,0

р

А

Земляное сооружение

М3={Гр>\У,Ен,Ун,К}

Параметры взаимодействия

э; Е;[улм1; [ст;стм]

Функции параметров

7М = Г(«0; сгм = Г (у)

Автоматическое регулирование

Ц. ={£А,Г}

М„

>к м >к

ср

м.

Контроль

4 плотности

грунтов

{Ау,Ро,0

1 Мк = {у, со, с}

м„.

м.

со

©

Технология

МТ = {И пп,Ту>0}

Мв

Контроль безопасности сооружения

Р<Р •

1 - 1 пр>

Ту

Рис. 1. Блок-схема структуры и функций системы

"вибрационный каток - земляное сооружение -- приборы контроля параметров"

тическое давление - q; частота колебаний - £ амплитуда - А; возмущающая сила - Р; скорость движения - V.

Блок 2 - земляное сооружение (насыпь и основание).

Его основные параметры характеризуют строительные свойства грунтов (Мг): гранулометрический состав - Гр; влажность - V/; начальная плотность - ун; модуль деформации - Е и др.

Блок 3 - технология земляных работ включает параметры Мт: толщина слоя отсыпки - Ь; число слоев - п; темп отсыпки - Т и др.

Блок 4 - приборы контроля параметров. В расчетной и экспериментальной части предусмотрен прибор контроля плотности грунтов, который в настоящее время реально может быть включен в систему «ВК-ЗС-ПКП». Однако комплексный подход предполагает в перспективе включение и других приборов, позволяющих автоматически измерять, контролировать и регулировать все параметры системы. Контрольные параметры блока Мкп: прирост плотности - Ду; частота колебаний - £ общая нагрузка - Р0.

Этот блок является центральным и связующим, так как, во-первых, позволяет оценить эффективность работы системы, а во-вторых, допускает направленное регулирование ее функций и создает для этого предпосылки. В экспериментальной части рассмотрено наиболее актуальное назначение подсистемы «ГЖП» - контроль плотности. Вместе с тем, разработанная система допускает интеграцию и других контрольных блоков. Их функции взаимосвязаны с работой грунтовых лабораторий по отбору проб и определению грунтовых характеристик возводимых насыпей и основания (в плане текущих значений параметров Мк).

Функциональную часть составляют процессы и параметры взаимодействия структурных блоков в ходе послойного возведения и уплотнения насыпей. Ее особенность состоит в организации прямых и обратных связей между блоками 1 и 3.

Выделим в функциональном блоке 5 параметры взаимодействия Мв структурных блоков: осадка насыпи и основания - б,,, 50; максимальный модуль деформации - Ем; максимальная плотность - ум; предельная прочность - стп.

Расчет контрольных параметров непосредственно связан с оценкой безопасности возводимой насыпи при постоянно возрастающей нагрузке.

Блок 6 - контроль безопасности включает расчетные параметры: предельную нагрузку - Рпр; коэффициент безопасности - К6; темп отсыпки насыпи - Т.

Эти параметры определяются непрерывно при функционировании технологического блока 3. Информация о нарушении условий безопасности поступает в блоки 1 и 3.

Блок 7 - устройство автоматического регулирования параметров работы катка. К регулируемым параметрам отнесены: текущая и резонансная частота вибрации - £ амплитуда вибрации - А.

Этот блок рассмотрен только с позиций взаимодействия с блоком 4 при выполнении технологических решений по продолжению процесса уплотнения в оптимальном режиме. В принципе, эта задача представляет собой предмет отдельного исследования и имеет глубокие теоретические и экспериментальные проработки.

Функциональная часть системы «ВК-ЗС-ПКП» состоит в выборе и непрерывном регулировании параметров взаимодействия подсистем, обеспечивающих последовательное улучшение прочностных характеристик насыпей, оснований и безопасность земляного сооружения.

На каждом этапе контролируются параметры: осадка отсыпанного слоя б и основания з0; плотность, коэффициент уплотнения 1су; модуль деформации Е отсыпанного слоя; модуль деформации Е0 основания.

Полученные по показаниям приборов и обоснованные теоретически значения прироста плотности Дку позволяют определить стратегию даль-

нейшего воздействия на уплотняемый слой при следующем проходе. Нагрузка от катка должна быть отрегулирована (увеличена или уменьшена) в зависимости от приближения к заданному уровню коэффициента уплотнения слоя насыпи.

Эта контрольная функция выполняется после каждого прохода с помощью прибора контроля плотности.

После завершения процесса уплотнения слоя насыпи производится расчет характеристик безопасного состояния земляного сооружения в зависимости от параметров отсыпки последующего слоя, в соответствии с функциями блока 6. В ходе контрольных прогнозных расчетов определится также допустимая максимальная нагрузка на основание от веса очередного слоя насыпи и от катка, которую можно приложить без нарушения безопасности грунтового массива.

Даже при неизменных контактных давлениях от катка увеличение влажности, изменение гранулометрического состава отсыпаемого слоя может привести к превышению предельной нагрузки и потере устойчивости земляного сооружения.

С этой целью предлагается контролировать контактные напряжения ст при движении катка и сравнивать их с предельными величинами спр. Для этого могут быть использованы постоянные информационные массивы функциональных и статистических зависимостей величин стпр от влажности со, плотности у, гранулометрического состава Гр и других переменных характеристик грунтов в процессе возведения насыпей.

Особенно важно контролировать максимальные давления, которые возникают при резонансной частоте колебаний.

Контрольные функции блока 6 связаны с автоматизированным регулированием частоты и амплитуды колебаний в блоке 7. Отметим принципиальную разницу в подключении данного блока в системе «ВК-ЗС-ПКП» от опубликованных результатов по оптимизации режимов уплотнения, ко-

торые преследовали цель настройки работы вибровальца на резонансную частоту колебаний и последующее усиление давления (возмущающей силы) при резонансной амплитуде.

Наш подход шире. Действительно, в начале уплотнения целесообразно установить и поддерживать резонансную частоту. Однако, если контрольный блок показывает приближение к предельному состоянию грунтов, необходимо выполнить регулирование режима.

3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ КОНТРОЛЯ ПЛОТНОСТИ И БЕЗОПАСНОСТИ ВОЗВЕДЕНИЯ НАСЫПЕЙ ПРИ РАБОТЕ ВИБРАЦИОННЫХ КАТКОВ.

Аналитической основой технико-технологической системы «ВК-ЗС-ПКП» принята разработанная математическая модель и программное обеспечение расчетов взаимосвязи технических характеристик виброкатка («ВК»), грунтовых характеристик («ЗС») и показаний контрольных приборов («ГЖП»). Разработанная математическая модель базируется на предложенной в диссертации расчетной схеме взаимодействия вибровальца с грунтом.

Общая расчетная схема «вибрационный каток - уплотняемый материал» приведена на рис. 2. В данной схеме валец катка показан в отрыве от поверхности уплотняемого материала, и приняты следующие условные обозначения: Ру - вынуждающая сила; Му - масса вибровальца; Мг - масса подрессоренной рамы катка; Мрт - приведенная масса грунта; Сг - коэффициент жесткости подвески рамы катка; Вг - коэффициент сопротивления подвески рамы катка; С%, Ср - коэффициенты жесткости уплотняемого материала; СБ - коэффициент элемента сухого трения; В8, Вр - коэффициенты сопротивления уплотняемого материала; Рк - контактная сила; Уг, Уг, Уг, Ур - перемещения соответствующих элементов.

Для расчетной схемы предложены уравнения движения:

- при движении в контакте с уплотняемым материалом

и

амортизаторы

У , к

' V 1 г

Ру = т е со2 • собой

ч

у ' валец

Рис.2. Расчетная схема вибрационного катка на уплотняемом материале

Мг сИУг = Мг ё - Вг (ёУ, - - Сг (Уг - Ут);

М, ddYv = МУ ё + Вг - ¿У,) + Сг (Уг - Ут) - В8 (<1У8 - (I-Ур) - С (У, - Ур) - Рч;

Мр ddYp = Мр8 + Вг (dУg - dYp) + С8 (У„ - Ур) - Вр dYp - Ср Ур - К5 С8 Ур;

ddYg = ddYv; dYg = dYv; = Уу;

Рк = В„^8-аУр) + Св(У6-Ур)

- при движении вибровальца в отрыве от уплотняемого материала

Мг ddYr = Мг в - Вг (йУ, - dYv) - Сг (Уг - У»);

М» ddYv = + Вг (dYr - dYv) + Сг (Уг - У») - Р,;

аув=-с8(у„-ур)/в8

Мр ddYp = Мр ё + Ве (dYg - dYp) + С, (У8 - Ур) - Вр dYp - Ср Ур - К3 С5 Ур;

Рк = 0.

Коэффициент = 1 при сжатии (dYp > 0). При обратном ходе, при dYp<0,Ks = 0.

Таким образом, предложенная расчетная схема и математическая модель позволяют определять параметры колебаний вибровальца и осадку для уплотняемого грунта с учетом инерционного сопротивления и вязко-упруго-пластических свойств грунта.

Новизна расчетной схемы состоит в одновременном учете инерционного сопротивления грунта в виде приведенной массы, образования остаточных деформаций в грунтовом массиве и возможности перехода с вибрационного на виброударный режим колебаний вальца. Схема допускает учет характеристик спектра гармонических колебаний вибровальца.

Предложенные оригинальные расчетные формулы для определения модулей деформации по глубине слоя и эквивалентного модуля деформации, расчета коэффициентов жесткости и демпфирования (вязкого сопротивления) фунта, определения приведенной массы грунта, приращения плотности по глубине слоя позволяют аналитически описать прямые и обратные связи между подсистемами «ВК», «ЗС» и «ПКП».

Экспериментальные расчеты по математической модели, проведенные по данным результатов обследования и сравнения приборов контроля плотности ИКОВ, ИПГ-007 и плотномера фирмы «Динапак» на катке-стенде ДМ-486, позволили получить фактические зависимости между основными параметрами виброкатка и режима уплотнения (подсистема «ВК» - Mv, Mr, Rv, Bv, mc, f, V, параметры подвески), основными характеристиками земляного сооружения (подсистема «ЗС» - тип грунта, Hsu Ку, Ее, E0SI1) и показаниями контрольных приборов (подсистема «ПКП» - Ку, Кбез).

4. РАЗРАБОТКА ТЕХНИЧЕСКИХ СРЕДСТВ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ВИБРАЦИОННЫХ КАТКОВ И ГРУНТОВ ЗЕМЛЯНЫХ СООРУЖЕНИЙ.

Экспериментальный раздел исследования показал принципиальную возможность технического оснащения разработанной системы «ВК-ЗС-ПКП» грунтоуплотняющими машинами с бортовым контрольно-измерительным оборудованием, мобильными лабораториями и современным программным обеспечением для расчета параметров и выбора оптимальных режимов виброуплотнения земляных сооружений. Вместе с тем, современные катки и приборное оборудование даже мирового уровня должны быть адаптированы для использования в системе «ВК-ЗС-ПКП».

В качестве лабораторно-исследовательской базы принят разработанный НПО «ВНИИстройдормаш» при консультативном участии фирмы "Rexroth» (Германия) под руководством автора каток-стенд ДМ-486. Его конструктивные особенности, не имеющие аналогов (гидрообъемный привод, бесступенчатое регулирование частоты и направления вращения гидромоторов привода вибратора и хода, бесступенчатое регулирование статического момента массы дебалансов, панель с гидравлическими разъемами и др.), в полной мере соответствуют задачам настройки системы «ВК-ЗС-ПКП» на параметры конкретного земляного сооружения.

В результате совместной работы НПО «ВНИИстройдормаш» и СКВ «Виброприбор» были разработаны, испытаны и доработаны приборы непрерывного контроля плотности грунта для виброкатков, функциональные свойства которых отвечают требованиям, предъявляемым к приборам данного типа. Сравнительные испытания приборов контроля плотности ИПГ-

007 и ИКОВ с плотномерами зарубежных фирм при уплотнении грунта и щебня показали хорошую сопоставимость их показаний.

Автоматическая корректировка режима показаний прибора ИПГ-007 при изменении частоты колебаний позволяет использовать прибор при уплотнении различных типов материалов с различными частотами колебаний без переналадки прибора, как это требуется для плотномеров фирм-аналогов.

Испытания прибора контроля плотности ИПГ-007 на строительстве плотины Бурейской ГЭС показали возможность его применения при уплотнении особо жесткой бетонной смеси. Испытания приборов на катке А-

8 в г. Минске подтвердили возможность их использования для непрерывного контроля плотности при уплотнении грунтов катками вибрационного действия. При этом достигается повышение производительности катка и сокращаются затраты на проведение работ по контролю плотности.

По результатам испытаний прибор контроля плотности ИПГ-007 рекомендован к использованию на новых вибрационных и комбинированных катках, а также на вибрационных катках зарубежного производства.

Разработаны методы регулирования вибрационных режимов уплотнения при контактных давлениях, близких к пределу прочности грунтов и безопасном состоянии насыпей. Предложена модель-сетка выбора оптимальной стратегии уплотнения земляных сооружений во времени, с учетом динамики изменения модуля деформации, влажности и других грунтовых характеристик, основанная на методе динамического программирования.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. 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.

2. В сфере проектирования и строительства земляных сооружений решены весьма важные, но локальные конструктивные и технологические задачи, которые создали предпосылки для комплексного подхода к повышению качества и надежности. Эта задача недостаточно изучена в методическом и технологическом аспектах, они особенно актуальны для строительства в районах распространения слабых оснований - в Западной Сибири, Нечерноземье и т. д., где использование современных катков может привести к явлениям сдвига и выпора грунта. Отечественное и зарубежное строительно-дорожное машиностроение создало технические средства в виде современных приборов контроля плотности и автоматизированных устройств для регулирования параметров грунтоуплотняющих машин, которые, однако, не в полной мере соответствуют производственно-технологическим требованиям транспортного строительства.

3. Уплотнение грунтов в транспортном строительстве земляных сооружений отличается сложным взаимодействием параметров работы катков, характеристик возводимых насыпей и оснований, а также специальных устройств для контроля и регулирования технологических процессов. В совокупности они образуют технико-технологическую систему «виброкаток - земляное сооружение - приборы контроля параметров» (ВК-ЗС-ГТКП), функционирующую на принципах прямой и обратной связи с целью наиболее эффективного и качественного производства работ.

4. Аналитической основой технико-технологической системы «ВК-ЗС-ПКП» принята разработанная математическая модель и программное

обеспечение расчетов взаимосвязи технических характеристик виброкатка («ВК»), грунтовых характеристик («ЗС») и показаний контрольных приборов («ПКП»). В рамках модели предложены формулы для определения модулей деформации по глубине слоя и эквивалентного модуля деформации, расчета коэффициентов жесткости и демпфирования грунта, определения приведенной его массы, приращения плотности по глубине слоя, которые позволяют аналитически описать прямые и обратные связи между подсистемами «ВК», «ЗС» и «ПКП».

5. Параметры функционирования системы определены с помощью разработанной расчетной схемы. Ее новизна состоит в одновременном учете инерционного сопротивления грунта в виде приведенной массы, образования остаточных деформаций в грунтовом массиве и возможности перехода с вибрационного на виброударный режим колебаний вальца. В расчетной схеме учтен спектр гармонических колебаний вибровальца.

Экспериментальные расчеты по математической модели, проведенные по данным результатов обследования и сравнения приборов контроля плотности ИКОВ, ИПГ-007 и плотномера фирмы «Динапак» на катке-стенде ДМ-486, позволили получить фактические зависимости между основными параметрами виброкатка и режима уплотнения (подсистема «ВК»), основными характеристиками земляного сооружения (подсистема «ЗС») и показаниями контрольных приборов (подсистема «ПКП»),

6. Современные катки и приборное оборудование даже мирового уровня должны быть адаптированы для использования в системе «ВК-ЗС-ПКП».

В качестве лабораторно-исследовательской базы принят разработанный НПО «ВНИИстройдормаш» при консультативном участии фирмы "ЯехгоЛ» (Германия) под руководством и при участии автора каток-стенд ДМ-486. Его конструктивные особенности, не имеющие аналогов (гидрообъемный привод, бесступенчатое регулирование частоты и направления

вращения гидромоторов привода вибратора и хода, бесступенчатое регулирование статического момента массы дебалансов, панель с гидравлическими разъемами и др.), в полной мере соответствуют задачам настройки системы «ВК-ЗС-ПКП» на параметры конкретного земляного сооружения.

7. В результате совместной работы ОАО «ВНИИстройдормаш» и СКБ «Виброприбор» при участии автора были разработаны и испытаны приборы непрерывного контроля плотности грунта для виброкатков, функциональные свойства которых отвечают требованиям, предъявляемым к приборам данного типа. Сравнительные испытания приборов контроля плотности ИПГ-007 и ИКОВ с плотномерами зарубежных фирм при уплотнении грунта и щебня показали хорошую сопоставимость их показаний.

8. Эффективность разработки и применения системы «ВК-ЗС-ПКП» состоит в обеспечении качественно нового технико-технологического уровня процессов уплотнения конкретных земляных сооружений:

- обеспечивается повышение модуля деформации и безосадочность оснований дорожных покрытий;

- повышается производительность виброкатков за счет сокращения числа проходов при уплотнении насыпей;

- уменьшается энергоемкость уплотнения грунтов за счет выбора оптимальных типоразмеров катков и параметров вибрационных режимов;

- сокращаются затраты труда на лабораторный контроль плотности грунтов. Обеспечивается компьютерная информативность результатов уплотнения грунтовых массивов. Экономический эффект составляет около 20% суммарных затрат на уплотнение грунтов земляных сооружений.

Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:

1.Телушкин A.B. О комплексном подходе к проблеме повышения конкурентоспособности грунтоуплотняющих машин // Транспортное строительство, 2000, № 9, с. 20-24.

2. Телушкин A.B., Аскерко Б.И. Строительно-дорожное и коммунальное машиностроение сегодня и завтра. /Справочник «Строитель»,2000,

3. Аскерко Б.И., Андреев Г.С., Телушкин A.B. и др. О стратегии развития строительно-дорожного и коммунального машиностроения на период до 2005 года / Строительные и дорожные машины, 2000, № 2.

4. Савинов Ю.М., Цветков И.А., Телушкин A.B. Гидравлический привод передвижения строительно-дорожной машины // Авторское свидетельство № 1206133 от 22.09.85.

5. Телушкин A.B., Савинов Ю.М., Кочетов В.Е. Гидрообъемный привод хода транспортного средства с четырьмя ведущими колесами // Авторское свидетельство № 1745572 от 08.03.92.

6. Телушкин A.B., Яцина М.Б., Горбов И.В., Тимофеев В.А. Способ автоматического контроля работы вибрационного уплотнителя грунта и устройство для его осуществления // Патент № 2012702 от 15.05.94.

7. Жаворонков A.B., Какунин С.С., Козлов Г.А., Рыбьев В.И., Телушкин A.B., Толмачев А.Н., Харкун Б.И. Устройство привода вала отбора мощности транспортного средства // Заявка о выдаче патента на изобретение № 99121977/28 (Положительное решение о выдаче патента от 03.10.00)

8. Балакирев В.Я., Телушкин A.B., Корнеев Б.А. Прибор непрерывного контроля плотности грунтов / Строительные и дорожные машины, 1990, №11, с. 24-26.

№42.