XÂY DỰNG NỀN ĐƯỜNG Ô TÔ part 5

Chia sẻ: Ajdka Ajsdkj | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:21

Thêm vào BST

Báo xấu

155
lượt xem 66
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Trong đó: T - Số giờ trong một ca (h) Kt - Hệ số sử dụng thời gian (=0,9-0,95) L - Đoạn thi công mà máy lu đi lại để lu lèn (m) B - Bề rộng dải đất được lu (m) p - Chiều rộng của vệt bánh lu sau đè lên vệt lu tr−ớc (m) H - Chiều dày cho phép của lớp đất đầm nén trong trạng thái chặt (m) tính theo công thức 5-10. n1, n2, n3 – Số lượt lu ứng với các tốc độ V1, V2, V3 (km/h) t1, t2, t3 – Thời gian...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: XÂY DỰNG NỀN ĐƯỜNG Ô TÔ part 5

N¨ng suÊt vµ gi¸ thµnh lu lÌn chñ yÕu phô thuéc vµo viÖc sö dông lu theo thêi gian cã hiÖu qu¶ hay kh«ng. N¨ng suÊt lu N, (m3/ca) x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: T.K t L(B − p)H N= (5-13) L L L n1 ( + t1 ) + n 2 ( + t2 ) + n3 ( + t3 ) V1 V2 V3 Trong ®ã: T - Sè giê trong mét ca (h) Kt - HÖ sè sö dông thêi gian (=0,9-0,95) L - §o¹n thi c«ng mµ m¸y lu ®i l¹i ®Ó lu lÌn (m) B - BÒ réng d¶i ®Êt ®−îc lu (m) p - ChiÒu réng cña vÖt b¸nh lu sau ®Ì lªn vÖt lu tr−íc (m) H - ChiÒu dµy cho phÐp cña líp ®Êt ®Çm nÐn trong tr¹ng th¸i chÆt (m) tÝnh theo c«ng thøc 5-10. n1, n2, n3 – Sè l−ît lu øng víi c¸c tèc ®é V1, V2, V3 (km/h) t1, t2, t3 – Thêi gian quay vßng lu ë cuèi ®o¹n thi c«ng hoÆc thêi gian sang sè cña tù hµnh (h). NÕu t¨ng chiÒu dµi ®o¹n lu lÌn th× n¨ng suÊt cña lu còng t¨ng lªn tuy nhiªn nÕu ®o¹n lu lªn qu¸ dµi ®Êt dÔ bÞ kh«, ph¶i t¨ng sè lÇn lu hoÆc t−íi n−íc cho ®Êt sinh ra tèn kÐm. V× vËy chiÒu dµi hîp lý cña do¹n lu lÌn ph¶i ®−îc quyÕt ®Þnh sau khi ®· tÝnh to¸n so s¸nh vÒ kinh tÕ kü thuËt. Tèc ®é lu ¶nh h−ëng rÊt lín ®Õn chÊt l−îng, n¨ng suÊt vµ gi¸ thµnh c«ng t¸c lu lÌn. Khi t¨ng tèc ®é th× n¨ng suÊt lu sÏ t¨ng vµ gi¸ thµnh lu trªn 1m3 ®Êt sÏ gi¶m. Tuy nhiªn t¨ng tèc ®é lu th× thêi gian t¸c dông cña lu trªn ®Êt sÏ ng¾n l¹i vµ hiÖu qu¶ cña c«ng t¸c lu lÌn bÞ gi¶m. Trong nh÷ng lÇn lu cuèi cïng khi mµ søc c¶n nhít cña ®Êt t¨ng lªn, ¶nh h−ëng cña tèc ®é lu ®Æc biÖt râ. V× vËy, theo kiÕn nghÞ cña V.M.Xi®enc«, nh÷ng lÇn lu cuèi cïng nªn ch¹y víi tèc ®é thÊp. C¸c chØ tiªu kinh tÕ kü thuËt cña c¸c lo¹i lu cña n−íc ngoµi dïng ®Ó tham kh¶o cho ë b¶ng 5-7. C¸c chØ tiªu nµy tÝnh to¸n ®Ó ®Çm nÐn lo¹i ®Êt dÝnh ®Õn K=(0,95-0,98) δ Max víi chiÒu dµi ®o¹n lu lÌn lµ 500-600m vµ chiÒu dµy líp ®Çm lÌn tèt nhÊt. B¶ng 5-7a C¸c lo¹i lu cña Liªn X« tr−íc ®©y ChiÒu dµy Träng N¨ng Gi¸ thµnh Tiªu hao n¨ng cña líp lÌn 10m3 l−îng ®Ó ®Çm Lo¹i lu l−îng suÊt ®Êt ®Çm (m3/ca) 1m3 ®Êt (ngùa) lu (T) ®Êt (róp) nÐn (m) Lu b¸nh lèp kÐo theo D-219 10 0,3 550 0,29 0,10 D-263 25 0,4 750 0,25 0,11 D-326 50 0,6 1400 0,16 0,10 - 83 -
Lu b¸nh lèp lo¹i nöa moãc D-551 30 0,5 1500 0,15 0,11 Lu b¸nh lèp lo¹i tù hµnh D-472 26 0,4 900 0,18 0,11 Lu ch©n cõu lo¹i kÐo theo D-130 (2 con l¨n) 2x6 0,12 580 0,27 0,11 D-220 30 0,25 1000 0,47 0,11 Lu b¸nh cøng D-211B 10 0,12 190 0,70 0,21 D-399A 12 0,15 200 0,72 0,20 D-400 15,5 0,20 210 0,75 0,20 - 84 -
B¶ng 5-7b §Æc tÝnh kü thuËt cña mét sè m¸y lu (®Çm) cña c¸c n−íc KÝch th−íc toµn ¸p lùc lªn mÆt ®Êt Träng l−îng (lb) bé (inch) (lb/inch) Lo¹i Cã Ghi chó Kh«n Cã Kh«n Cã m¸y Rén Cã Dµi Cao g chÊt c¸t g chÊt n−í c¸t g n−íc t¶i −ít t¶i c −ít Lu ch©n Trang bÞ cõu kÐo 12 28 vèi lèp cao 56 59 3060 5400 7250 488 300 theo 1 su ®Ó ®æi 8 7 èng thµnh xe mèc hËu Lu ch©n di chuyÓn cõu kÐo 33 ®Õn c«ng theo 2 17 1024 1344 115 58 6040 150 255 tr−êng èng 5 0 0 3 Kho¶ng th¼ng c¸ch 2 cÇu hµng xe: Lu 5T 128inch song Tèc ®é: sè hµnh, chËm ch¹y 1,4m/phót x¨ng, Sè trung 2cÇu, b×nh b¸nh cã 15 99 52 8200 8450 1200 2,9m/phót thÓ rót 0 Sè nhanh lªn 5,0 m/phót ®−îc, Träng ®iÒu l−îng toµn khiÓn bé b»ng 14000lb dÇu ChiÒu 335 lb mçi réng lu Lu 10T, inch dµi ë 84inch 3 b¸nh 20 2005 b¸nh 76 120 Tèc ®é sö ch¹y 7 0 sau150lb dông mçi inch dµi x¨ng 15m/phót ë b¸nh tr−íc - 85 -
224( Lu 5- ChÊt ®Çy 3) 8T, 50T 140(3) 129( b¸nh 93(3) 3) song 17 1165 1763 36(2) 75 219(3) 331( hµnh 2 7 0 0 78(3) 3) cÇu 117( ch¹y 3) x¨ng Lu 9- 14T. b¸nh song 26 1880 2835 63(2) 87 hµnh 2 8 0 0 cÇu ch¹y x¨ng Lu b¸nh 17 §¸ d¨m chÊt lèp, kÐo 89 46 3600 5 lªn 25911lb theo 13 b¸nh. Lu b¸nh lèp kÐo theo 4 b¸nh cã thïng dung l−îng 85000lb Chó thÝch: (1) BÒ réng b»ng bÒ réng ®Çm nÐn (2) BÒ réng ®Çm nÐn lµ 50inch (3) ¸p lùc trªn mçi inch dµi 5.4.2. §Çm ®Êt b»ng ®Çm r¬i tù do. §Çm lµ mét ph−¬ng ph¸p nÐn chÆt ®Êt cã hiÖu qu¶. Khi ®Çm tiÕp xóc víi mÆt ®Êt th× b¾t ®Çu hiÖn t−îng va ch¹m vµ trong ®Êt sÏ xuÊt hiÖn tr¹ng th¸i øng suÊt biÕn d¹ng. Sau khi va ch¹m, ®éng l−îng cña ®Çm sÏ mÊt ®i trong kho¶nh kh¾c cßn øng suÊt ë mÆt tiÕp xóc gi÷a ®Çm vµ ®Êt sÏ ph¸t triÓn nhanh vµ lan truyÒn trong khèi ®Êt lµm cho ®Êt chÆt - 86 -
l¹i. Tèc ®é lan truyÒn cña sang øng suÊt biÕn d¹ng trong ®Êt ®¹t ®Õn 200 - 350m/sec vµ t¸c dông trªn chiÒu s©u 10-12m (víi lo¹i ®Çm träng l−îng 0,5- 1T). Nh− vËy qu¸ tr×nh ®Çm ®Êt lµ mét qu¸ tr×nh ®éng häc, xÈy ra nhanh chãng, ®−îc ®Æc tr−ng b»ng thêi gian t¸c dông øng suÊt rÊt ng¾n vµ chiÒu s©u lan truyªn tr¹ng th¸i øng suÊt biÕn d¹ng th× l¹i rÊt s©u. Ph−¬ng tr×nh c¬ b¶n cña qu¸ tr×nh ®Çm ®Êt cã thÓ t×m ®−îc tõ ®Þnh luËt c©n b»ng ®éng l−îng vµ xung l−îng xuÊt hiÖn khi ®Çm va ch¹m tíi mÆt ®Êt: τ ∫ Pdt =M(V − V ) (5-14) 1 2 0 Trong ®ã: P- Lùc ph¸t sinh va ch¹m (kg) M- Khèi l−îng ®Çm (kg) V1, V2- tèc ®é cña ®Çm lóc b¾t ®Çu vµ lóc kÕt thóc hiÖn t−îng va ch¹m (cm/sec) τ -Thêi gian va ch¹m (sec), cã thÓ tra b¶ng 5-8 Chia hai vÕ cña ph−¬ng tr×nh trªn cho diÖn tÝch ®Çm F vµ xem tèc ®é V2 lóc kÕt thóc va ch¹m b»ng 0, ta cã: τ ∫ Pdt MV1 Q 2gH d =i= = 0 (5-15) F F gF Trong ®ã: i- Xung l−îng ®¬n vÞ (kgsec/cm2) g- Gia tèc träng tr−êng (cm/sec2) Q- Träng l−îng ®Çm (kg) H® - ChiÒu cao th¶ ®Çm (cm) B¶ng 5-8 Träng l−îng ®Çm, kg Tr¹ng th¸i §Êt rêi §Êt dÝnh cña ®Êt 500 500 965 1210 1465 Xèp 0,035 0,035 0,065 0,076 0,110 ChÆt 0,017 0,017 - - - Xung l−îng ®¬n vÞ lµ ®Æc tÝnh c¬ b¶n cña qu¸ tr×nh ®Çm. Qua nghiªn cøu thùc nghiÖm ng−êi ta thÊy sù nÐn chÆt cña ®Êt khi ®Çm tØ lÖ thuËn víi trÞ sè xung l−îng ®¬n vÞ. §Ó ®¶m b¶o ®é chÆt yªu cÇu th× trÞ sè xung l−îng ®¬n vÞ ph¶i lín h¬n trÞ sè xung l−îng ®¬n vÞ giíi h¹n igh mét gi¸ trÞ nµo ®ã tuú theo lo¹i ®Êt; TrÞ sè xung l−îng ®¬n vÞ giíi h¹n cña ®Êt cã ®é Èm tèt nhÊt nh− sau: 0,05-0,07 kgsec/cm2 C¸t vµ ¸ c¸t bét ¸ sÐt 0,07-0,12 ¸ sÐt nÆng 0,12-0,20 - 87 -
sÐt 0,20-0,27 §· biÕt trÞ sè xung l−îng ®¬n vÞ giíi h¹n vµ c¸c th«ng sè cña ®Çm th× cã thÓ x¸c ®Þnh ®−îc chiÒu cao r¬i ®Çm tõ c«ng thøc tÝnh xung l−îng ®¬n vÞ i ®· nªu ë trªn. ¸p suÊt cùc ®¹i σ Max t¸c dông trªn mÆt ®Êt khi ®Çm va ch¹m víi ®Êt cã thÓ x¸c ®Þnh theo c«ng thøc thùc nghiÖm sau ®©y cña N.YA Khacrkhuta: Q 2gH d i σ max = 1,7 = 1,7 (5-16) τ gFτ TrÞ sè øng suÊt cùc ®¹i nµy ph¶i kh«ng nhá h¬n c−êng ®é giíi h¹n cña ®Êt khi ®Çm. ChiÒu dµy cho phÐp H cña líp ®Êt dÝnh khi ®Çm b»ng m¸y ®Çm cã thÓ x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: H= K1H0 (5-17a) Trong ®ã: H0- ChiÒu dµy tèt nhÊt cña líp ®Êt ®Çm nÐn, b»ng chiÒu s©u khu vùc t¸c dông cña ®Çm. ⎛ ⎞ i − 3, 7 W ⎜1 − e i gh ⎟ (cm) H 0 = 1,1B Min (5-17b) ⎜ ⎟ W0 ⎝ ⎠ Víi: BMin – C¹nh ng¾n cña b¶n ®Çm, (cm) C¸c ký hiÖu kh¸c nh− trªn. K1- HÖ sè phô thuéc vµo ®é chÆt yªu cÇu cña ®Êt nÕu δ yc = (0,98 – 1) δ max th× K1 = 0,5 nÕu δ yc = 0,5 δ max th× K1 = 1 Khi ®Çm nÐn ®Êt kh«ng dÝnh th× cã thÓ t¨ng chiÒu dµy tèt nhÊt t×m ®−îc theo c«ng thøc trªn lªn 1,2-1,5 lÇn. NÕu chiÒu dµy líp ®Êt ®Çm nÐn d−íi 1m th× t¨ng 1,5 lÇn, chiÒu dµy tõ 1-1,2m th× t¨ng lªn 1,2 lÇn. Sè lÇn ®Çm cÇn thiÕt cña m¸y ®Çm t¹i chç ®Ó ®¹t ®−îc ®é chÆt yªu cÇu x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: Khi gh n= (5-18) H oi Víi : n – Sè lÇn ®Çm cÇn thiÕt h - ChiÒu dµy thùc tÕ cña líp ®Êt ®Çm nÐn(cm) Ho – ChiÒu dµy tèt nhÊt cña líp ®Êt ®©m nÐn, (cm) tÝnh theo c«ng thøc (5-17b). k-hÖ sè phô thuéc vµo ®é chÆt yªu cÇu vµ lo¹i ®Êt,trÞ sè cña nã cho ë b¶ng (5-9). - 88 -
B¶ng 5-9 §é chÆt yªu cÇu §Êt dÝnh §Êt rêi 0,95 δ max 4 2 7 4 0,98 δ max 14 10 1,00 δ max VÝ dô: H·y x¸c ®Þnh chÕ ®é lµm viÖc hîp lý cña m¸y ®Çm khèi l−îng 1800kg, kÝch th−íc 100x100cm, chiÒu cao ®Çm 1m ®Ó ®Çm ®Êt ¸ sÐt nÆng ë ®é Èm tèt nhÊt víi igh = 0,15 sec/cm2. TÝnh xung l−îng ®¬n vÞ: Mv Q 2gh 2.981.100 = = 1800 = 0,08kgSec / cm 2 i= F gF 981.10000 ChiÒu dµy tèt nhÊt cña líp ®Êt ®Çm nÐn khi δ =0,95 δ : yc max W⎡ ⎤ i ⎡ ⎤ 0 , 08 − 3, 7 − 3, 7 i ⎢1 − e gh ⎥ = 1,1.100. 1 − e 0,15 ⎥ = 90 cm ⎢ H0 = 1,1Bmin W0 ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ ⎣ ⎦ ⎣ ⎦ Khi cÇn ®Çm nÐn ®Õn ®é chÆt yªu cÇu (0,98-1) δ th× chiÒu dµy tèt nhÊt cña líp max: ®Êt ®Çm nÐn ph¶i lÊy b»ng 45cm. Sè lÇn ®Çm ®Ó ®¹t ®−îc c¸c ®é chÆt kh¸c nhau lµ: a)Víi ®é chÆt 0,95 δ max: K.h.i gh 4.90.0,15 = = 8 lÇn n= H 0 .i 90.0,08 b)Víi ®é chÆt (0,98-1) δ max : 10.45.0,15 = 19 lÇn n= 45.0,08 Dïng m¸y ®Çm th× cã thÓ ®Çm nÒn ®−êng ®¾p b»ng c¸c lo¹i ®Êt kh¸c nhau, kÓ c¶ ®Êt côc vµ cã thÓ ®Çm ®−îc c¸c líp cã chiÒu dµy lín. Ph−¬ng ph¸p ®Çm ®Êt sö dông thÝch hîp ë nh÷ng n¬i chËt hÑp khã sö dông c¸c ph−¬ng tiÖn ®Çm nÐn kh¸c, nh−ng n¨ng suÊt thÊp gi¸ thµnh th× l¹i cao h¬n so víi ph−¬ng ph¸p lu lÌn. B¶n ®Çm l¾p trªn m¸y ®µo lµ lo¹i ®Çm phæ biÕn nhÊt. Qu¸ tr×nh thao t¸c cña b¶n ®Çm nµy nh− sau: m¸y ®µo cã m¾c b¶n ®Çm di chuyÓn däc theo tim ®−êng (h×nh 5-14) vµ ®Çm chÆt víi sè lÇn ®Çm tÝnh to¸n t¹i mét chç ®øng cña m¸y. Nh÷ng lÇn ®Çm ®Çu tiªn th−êng chØ n©ng b¶n ®Çm lªn ®é cao b»ng nña ®é cao tÝnh to¸n v× ®Êt cßn xèp rêi nªn c−êng ®é cßn thÊp. T¹i mét chç ®øng cña m¸y cho cÇn m¸y ®µo cã m¾c ®Çm tuÇn tù quay vµ ®Çm chÆt mét d¶i ®Êt b»ng chiÒu réng cña b¶n ®Çm. §Ó ®¶m b¶o ®Çm nÐn ®−îc ®Òu, nªn lÊy gãc hîp thµnh gi÷a hai vÞ trÝ ngoµi cïng cña cÇn m¸y ®µo kh«ng nhá h¬n 90o vµ tiÕn hµnh qu¸ tr×nh ®Çm b»ng c¸ch cho cÇn m¸y - 89 -
®µo quay dÇn tõ mÐp vµo tim ®−êng, b¶o ®¶m cho vÖt ®Çm sau ®Ì lªn vÖt ®Çm tr−íc mét chiÒu réng quy ®Þnh. H×nh 5-14: S¬ ®å ®Çm nÐn ®Êt b»ng b¶n ®Çm (2T) L¾p trªn m¸y ®µo kiÓu E-505 1. B¶n ®Çm; 2. Líp ®Êt ®Çm nÐn; 3. B−íc ®i cña m¸y; 4. H−íng ®i cña m¸y; 5. D¶i ®Êt lu lÌn; a) MÆt chÝnh; b) MÆt b»ng 3 N¨ng suÊt cña b¶n ®Çm, m /ca, tÝnh theo c«ng thøc: 3600.T.K t .F.K tr .H N= (5-19) nτ Trong ®ã: T – Thêi gian trong mét ca. (h) Kt – HÖ sè sö dông thêi gian trong mét ca, b»ng 0,85; F – DiÖn tÝch b¶n ®Çm, (m3) 1 Ktr- HÖ sè trïng khi ®Çm lÌn, 1 b»ng 0,9; 3 H – ChiÒu dµy cña líp ®Êt ®Çm lÌn (m) x¸c ®Þnh theo c«ng thøc (5-17a) 3 2 τ- Toµn bé thêi gian cña mét lÇn ®Çm, b»ng 1 6-10 sec; n – Sè lÇn ®Çm x¸c ®Þnh theo c«ng thøc (5- 18); H×nh 5-15: S¬ ®å ®Çm ®Êt b»ng m¸y ®Çm Ngoµi b¶n ®Çm ng−êi ta cßn dïng c¸c tù hµnh 1-3 tr×nh tù nÐn ®Êt lo¹i m¸y ®Çm tù hµnh vµ m¸y ®Çm h¬i nhá ®Èy tay ®Ó ®Çm ®Êt. Lo¹i m¸y ®Çm tù hµnh kiÓu D-471 dïng ®Ó ®Çm ®Êt víi khèi l−îng lín vµ di chuyÓn theo s¬ ®å ë h×nh (5-15). N¨ng suÊt cña m¸y ®Çm nµy còng tÝnh theo c«ng thøc (5-19). Khi dïng m¸y ®Çm yªu cÇu c¸c vËt ®Çm sau ph¶i ®Ì lªn c¸c vËt ®Çm tr−íc kho¶ng 0,1-,15 m vµ lÇn ®i ®Çu tiªn ph¶i c¸c vai ®−êng 0,6 m ®Ó ®¶m b¶o sù æn ®Þnh cña m¸y. Lo¹i m¸y ®Çm h¬i nhá ®Èy tay (®Çm cãc) dïng ®Ó ®Çm ®Êt ë nh÷ng n¬i hÑp vµ khèi l−îng Ýt. - 90 -
5.4.3. §Çm nÐn ®Êt b»ng chÊn ®éng. ChÊn ®éng lµ ph−¬ng ph¸p thÝch hîp ®Ó ®Çm nÐn ®Êt rêi. Khi chÊn ®éng c¸c h¹t vµ c¸c côc ®Êt bÞ dao ®éng, ph©n ly, lùc ma s¸t vµ lùc dÝnh gi÷a c¸c h¹t vµ c¸c côc ®Êt gi¶m xuèng. D−íi t¸c dông cña träng l−îng b¶n th©n vµ träng l−îng cña bé chÊn ®éng, c¸c h¹t ®Êt sÏ di chuyÓn theo h−íng th¼ng ®øng vµ s¾p xÕp l¹i chÆt chÏ h¬n. ChÊn ®éng thÝch hîp ®Ó ®Çm nÐn ®Êt rêi, v× t¸c dông t−¬ng hç gi÷a c¸c h¹t cña ®Êt rêi chñ yÕu lµ do lùc ma s¸t. Khi chÊn ®éng c¸c h¹t ®Êt ®−îc t¸ch rêi lµm cho lùc ma s¸t ®éng xuÊt hiÖn khi c¸c h¹t ®Êt chuyÓn vÞ sÏ nhá h¬n nhiÒu so víi lùc ma s¸t tÜnh. Víi ®Êt dÝnh th× lùc dÝnh do c¸c mµng n−íc gi÷a c¸c h¹t sinh ra trong khi chÊn ®éng gi¶m rÊt Ýt, v× vËy søc kh¸ng cña ®Êt khi chÊn ®éng gi¶m xuèng kh«ng ®¸ng kÓ, do ®ã hiÖu qu¶ ®Çm nÐn b»ng chÊn ®éng rÊt thÊp. HiÖu qu¶ cña viÖc ®Çm nÐn b»ng chÊn ®éng phô thuéc vµo c¸c th«ng sè sau ®©y: tÇn sè vµ biªn ®é dao ®éng, gia tèc, t¶i träng t¸c dông lªn ®Êt. Theo lý thuyÕt cña viÖn sÜ P.A.Rebin-®i th× mçi cì h¹t t−¬ng øng víi mét tÊn sè dao ®éng nhÊt ®Þnh, chÊn ®éng víi tÇn sè nµy th× hiÖu qu¶ ®Çm nÐn sÏ cao nhÊt. H¹t cµng nhá th× tÇn sè ®ã cµng lín. V× trong ®Êt cã c¸c h¹t vµ c¸c côc kÝch cì kh¸c nhau cho nªn chÊn ®éng víi c¸c tÇn sè kh¸c nhau th× hiÖu qu¶ ®Çm nÐn sÏ cao nhÊt. Khi chÊn ®éng mét phÇn n¨ng l−îng cña m¸y chÊn ®éng hao phÝ vµo viÖc di chuyÓn c¸c h¹t vµ c¸c côc ®Êt, mét phÇn kh¸c th× ph©n t¸n ®i vµ cuèi cïng sÏ biÕn thµnh nhiÖt. T¨ng trÞ sè gia tèc khi chÊn ®éng th× sÏ gi¶m bít sù ph©n t¸n n¨ng l−îng vµ lµm cho viÖc ®Çm nÐn cã hiÖu qu¶. Theo N.Y.A.Khackhuta, biªn ®é dao ®éng chØ ¶nh h−ëng ®Õn qu¸ tr×nh ®Çm nÐn trong mét møc ®é nµo ®ã so víi ¶nh h−ëng cña viÖc gia tèc. V× vËy trong qu¸ tr×nh chÊn ®éng cÇn ph¶i thay ®æi gia tèc Khi ®Çm nÐn ®Êt b»ng m¸y chÊn ®éng, bé phËn chÊn ®éng sinh ra mét ¸p suÊt t−¬ng ®èi nhá: b»ng 0,5-0,8 KG/cm2, nh−ng ¸p lùc ®ã l¹i cã mét hiÖu qu¶ ®Çm nÐn cao do lùc kÝch thÝch xuÊt hiÖn khi dao ®éng HiÖu qu¶ cña viÖc ®Çm nÐn ®−îc x¸c ®Þnh b»ng tû sè cña lùc kÝch thÝch Pk trªn träng l−îng cña bé chÊn ®éng Q. TrÞ sè cña lùc kÝch thÝch tû lÖ víi biªn ®é dao ®éng cßn träng l−îng cña bé chÊn ®éng ph¶i ®ñ ®Ó cho ¸p lùc tÜnh ®¬n vÞ, (b»ng tû sè Q/F, víi F lµ diÖn tÝch ®¸y cña bé chÊn ®éng) kh«ng nhá h¬n c¸c trÞ sè sau: 300-400 kg/cm2 C¸t Èm −ít 600-1000kg/cm2 C¸t cã ®é Èm tèt nhÊt 1000-2000kg/cm2 §Êt ¸ c¸t cã ®é Èm tèt nhÊt Quan hÖ gi÷a ®é chÆt cña ®Êt vµ tû sè Pk/Q vÏ ë h×nh 5-16. Nh×n h×nh vÏ ta thÊy trong phÇn ®Çu δ C do biªn ®é dao ®éng t¨ng nªn lùc kÝch thÝch - A δ max Pk vµ tû sè Pk/Q ®Òu t¨ng: hiÖu qu¶ ®Çm nÐn B t¨ng lªn, ®é chÆt ®¹t trÞ sè cùc ®¹i ë ®iÓm A. Sau ®ã nÕu t¨ng biªn ®é lªn n÷a, dao ®éng sÏ tõ tr¹ng th¸i ®iÒu hoµ chuyÓn sang tr¹ng th¸i 0 pk - Q1 - 9 H×nh 5-16: Quan hÖ gi÷a ®é chÆt t−¬ng ®èi víi tû sè Pk/Q
hçn lo¹n vµ hiÖu qu¶ ®Çm nÐn sÏ gi¶m xuèng (®o¹n AB). NÕu tiÕp tôc t¨ng biªn ®é lªn n÷a, bé chÊn ®éng sÏ rêi khái mÆt ®Êt vµ khi ®ã qu¸ tr×nh chÊn ®éng thùc tÕ sÏ trë thµnh qu¸ tr×nh chÊn ®éng - ®Çm vµ hiÖu qu¶ ®Çm nÐn sÏ t¨ng lªn (®o¹n BC). Thêi gian mµ bé chÊn ®éng cã thÓ rêi khái mÆt ®Êt bÞ giíi h¹n bëi tÊn sè dao ®éng, v× vËy viÖc t¨ng biªn ®é dao ®éng chØ cã thÓ lµm t¨ng chiÒu cao ®Çm ®Õn mét giíi h¹n nµo ®ã (®iÓm C) vµ khi ®ã hiÖu qu¶ ®Çm nÐn sÏ æn ®Þnh. C¸c m¸y chÊn ®éng ®−îc tÝnh to¸n víi tû sè Pk/Q t−¬ng øng víi ®iÓm A, cßn c¸c m¸y chÊn ®éng ®Çm th× t−¬ng øng víi ®iÓm C. Tû sè Pk/Q tèt nhÊt cã nh÷ng gi¸ trÞ sè kh¸c nhau phô thuéc vµo tÇn sè dao ®éng (xem b¶ng 5-10) B¶ng 5-10 TÇn sè dao ®éng 750-1500 1500-3000 3000-5000 Pk TØ sè tèt nhÊt 0,9-1,0 1,0-1,4 1,4-2,3 Q Pk NÕu tØ sè nhá h¬n tØ sè tèt nhÊt,biªn ®é dao ®éng cña m¸y chÊn ®éng sÏ gi¶m Q Pk do ®ã hiÖu suÊt ®Çm nÐn sÏ gi¶m. NÕu tØ sè lín th× m¸y chÊn ®éng sÏ trë thµnh m¸y Q chÊn ®éng - ®Çm vµ trong giai ®o¹n ®Çu (øng víi giai ®o¹n AB trªn h×nh 5-16) hiÖu suÊt ®Çm nÐn còng gi¶m. Khi tÇn sè dao ®éng cña m¸y chÊn ®éng trïng hoÆc gÇn trïng víi tÇn sè dao ®éng riªng cña hÖ thèng m¸y chÊn ®éng - ®Êt sÏ xuÊt hiÖn céng h−ëng vµ ®¹t ®−îc hiÖu xuÊt ®Çm nÐn tèt nhÊt. HiÖn nay ch−a cã ph−¬ng ph¸p tÝnh to¸n tÇn sè giao ®éng riªng cña hÖ thèng m¸y chÊn ®éng - ®Êt nµo ®¸ng tin cËy nªn viÖc chän tÇn sè dao ®éng cña m¸y chÊn ®éng chØ cã thÓ dùa trªn c¬ së thùc nghiÖm. Theo kÕt qu¶ thÝ nghiÖm, tÇn sè tÇn sè dao ®éng tèt nhÊt cña m¸y chÊn ®éng phô thuéc vµo ¸p lùc tÜnh ®¬n vÞ, ¸p lùc cµng nhá th× tÇn sè dao ®éng cÇn ph¶i cao (b¶ng 5-11) B¶ng 5-11 2 ¸p lùc tÜnh ®¬n vÞ, (kg/cm ) 500-1000 1000-2000 TÇn sè dao ®éng trong mét phót, lÇn 2000-1200 1200-900 Thêi gian chÊn ®éng cÇn thiÕt x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: C t= (5-20) m Trong ®ã: C – Sè lÇn ®Æt t¶i träng cÇn thiÕt khi trÊn ®éng ®Ó ®−îc ®é chÆt quy ®Þnh m – tÇn sè giao ®éng cña m¸y (lÇn/phót). Víi ®Êt rêi trÞ sè thay ®æi tõ 1,5 x 103 ®Õn 5 x 103. Giíi h¹n d−íi øng víi m¸y chÊn ®éng cã th«ng sè tèt nhÊt, giíi h¹n trªn t−¬ng øng víi m¸y chÊn ®éng cã träng l−îng nhá - 92 -
cã th«ng sè tèt nhÊt, giíi h¹n trªn t−¬ng øng víi m¸y chÊn ®éng cã träng l−îng nhá hoÆc víi ®Êt cã ®é Èm nhá. §é Èm cña ®Êt khi chÊn ®éng ph¶i lín h¬n ®é Èm tèt nhÊt tõ 10-20% ChiÒu dµy cña líp ®Êt ®Çm nÐn b»ng chÊn ®éng H x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: 0,85p − 5,25 − 0,1n + lg B min lg H= (5-21) p + 425 Trong ®ã: p - ¸p lùc tÜnh trªn ®Êt, (kG); n -Thµnh phÇn cña nhãm h¹t sÐt trong ®Êt,(%) Bmin - C¹nh ng¾n cña bµn chÊn ®éng, (cm) N¨ng suÊt cña bµn chÊn ®éng cã thÓ x¸c ®Þnh theo c«ng thøc (B − 0,2) v.H.K t N= n Trong ®ã: (B-0,2) - ChiÒu réng cña b¶n chÊn ®éng kÓ ®Õn vÖt ®Çm trïng lªn nhau, (m) v - Tèc ®é di chuyÓn cña m¸y, (m/h) H - ChiÒu dµy cña líp ®Êt ®Çm b»ng chÊn ®éng x¸c ®Þnh theo c«ng thøc (5-21) n - Sè lÇn ®Çm cÇn ®i qua mét chç, th−êng n=2 Kt – HÖ sè sö dông thêi gian, th−êng b»ng 0,7-0,8 ë n−íc ngoµi khi x©y dùng nÒn ®−êng ng−êi ta th−êng dïng lo¹i lu chÊn ®éng vµ m¸y chÊn ®éng tù hµnh ®Ó ®Çm nÐn ®Êt. Lu chÊn ®éng thÝch hîp ®Ó ®Çm c¸c líp ®Êt chiÒu dµy d−íi 1,5m vµ chiÒu dµi ®o¹n lu lÌn lµ 200-300m, cßn lo¹i m¸y chÊn ®éng tù hµnh th× ®Ó ®Çm c¸c líp ®Êt cã chiÒu dµy d−íi 0,8m trªn c¸c ®o¹n th¼ng chiÒu dµi 50-100m. §é dèc däc cña ®o¹n lu lÌn kh«ng ®−îc qu¸ 10%, ®é dèc ngang kh«ng qu¸ 5%. C¸c lo¹i lu chÊn ®éng kiÓu kÐo theo th−êng lµm viÖc theo s¬ ®å lu khÐp kÝn,c¸c lu tù hµnh th× lµm viÖc theo s¬ ®å con thoi. N¨ng suÊt cña lu chÊn ®éng vµ cña m¸y chÊn ®éng tù hµnh cã thÓ x¸c ®Þnh theo c«ng thøc x¸c ®Þnh n¨ng suÊt cña lu. 5.5. C¸c ph−¬ng ph¸p kiÓm tra ®é chÆt vµ ®é Èm cña ®Êt ë hiÖn tr−êng C«ng t¸c kiÓm tra chÊt l−îng ®µm nÐn ®Êt ë hiÖn tr−êng gåm cã hai néi dung chÝnh: x¸c ®Þnh ®é Èm thùc tÕ cña ®Êt (nh»m ®¶m b¶o ®Çm nÐn ®Êt ë ®é Èm gÇn ®é Èm tèt nhÊt) vµ x¸c ®Þnh ®é chÆt thùc tÕ cña ®Êt (nh»m kiÓm tra xem ®Êt ®· ®Çm nÐn ®Õn ®é chÆt yªu cÇu nh− thiÕt kÕ quy ®Þnh hay ch−a). Yªu cÇu víi c«ng t¸c kiÓm tra lµ ph¶i x¸c ®Þnh chÝnh x¸c vµ kÞp thêi hai chØ tiªu trªn ®Ó ®¶m b¶o tiÕn ®é thi c«ng vµ cã nh÷ng biÖn ph¸p xö lý thÝch ®¸ng trong tr−êng hîp cÇn thiÕt. Sau ®©y lµ mét sè ph−¬ng ph¸p th−êng dïng: - 93 -
5.5.1. Ph−¬ng ph¸p dao ®ai, ®èt cån: Dung träng kh« cña ®Êt (lµ chØ tiªu ®Ó ®¸nh gi¸ ®é chÆt) ®−îc x¸c ®Þnh b»ng c¸ch lÊy mÉu ®Êt kh«ng ph¸ ho¹i kÕt cÊu trong mét dao ®ai cã miÖng v¹t nhän, ®· biÕt tr−íc thÓ tÝch (h×nh 5-17). Kü thuËt lÊy mÉu nguyªn d¹ng nh− sau: ®Æt dao ®ai trªn mÆt ®Êt n¬i ®Þnh lÊy mÉu kiÓm tra ®Ó cho ®Çu v¹t nhän xuèng, óp mòi dao lªn H×nh 5-17: Dao ®ai c¾t ®Êt ®Çu kia råi dïng bóa ®ãng qua mò dao ®Ó dao ®ai lón s©u vµo ®Êt cho ®Õn khi mÆt dao ®ai thÊp h¬n mÆt ®Êt. Sau ®ã ®µo ®Êt xung quanh dao ®ai, bøng dao ®ai vµ ®Êt trong dao lªn khái mÆt ®Êt råi gät phÇn ®Êt thõa cho ngang b»ng víi mÆt dao ®ai. §em c©n c¶ dao ®ai lÉn ®Êt trong ®ã, chÝnh x¸c ®Õn 1g. Dung träng cña ®Êt Èm t×m ®−îc theo c«ng thøc: P1 − P2 γw = (g/cm3) V Trong ®ã : P1 - Träng l−îng dao ®ai vµ ®Êt Èm (g). P2 – Träng l−îng dao ®ai (g). V – ThÓ tÝch ®Êt trong dao ®ai (cm3). Sau khi c©n xong th× chän mét mÉu ®Êt cã ®é Èm trung b×nh, ®æ ra ®Üa trén cÈn thËn vµ lÊy chõng 50-80g bá vµo èng nh«m cã n¾p ®Ëy ®Ó sÊy kh« (hoÆc ®æ cån ®èt kh«) cho ®Õn khi träng l−îng kh«ng ®æi ®Ó t×m ®é Èm. Sau khi x¸c ®Þnh ®−îc ®é Èm th× t×m ®−îc dung trong kh« thùc tÕ theo c«ng thøc: γW δ= 1+ W Trong ®ã: w - ®é Èm theo träng l−îng cña ®Êt, tÝnh ®Õn hai sè lÎ (%) §em so s¸nh δ ®· tÝnh víi ®é chÆt tiªu chuÈn t×m ®−îc b»ng thÝ nghiÖm ®Çm nÐn tiªu chuÈn ®Ó xem ®· ®Çm nÐn ®Õn ®é chÆt yªu cÇu hay ch−a. 5.5.2. Ph−¬ng ph¸p x¸c ®Þnh nhanh ®é chÆt vµ ®é Èm cña ®Êt ë hiÖn tr−êng b»ng phao C«valep (h×nh 5-18). ViÖc x¸c ®Þnh ®é Èm b»ng c¸ch sÊy kh« hoÆc ®èt cån cã mét nh−îc ®iÓm rÊt lín lµ mÊt nhiÒu thêi gian hoÆc tèn kÐm. V× vËy hiÖn nay ng−êi ta th−êng dïng phao C«valep ®Ó x¸c ®Þnh nhanh ®é chÆt vµ ®é Èm cña ®Êt ë hiÖn tr−êng. Nguyªn t¾c lµm viÖc cña phao C«valep lµ dùa vµo søc ®Èy cña n−íc ®Ó x¸c ®Þnh träng l−îng. Dïng dao ®ai lÊy mÉu nguyªn d¹ng nh− ë trªn ®· nªu sau ®ã ®æ ®Êt vµo phao råi th¶ phao vµo thïng n−íc. C¨n cø vµo ngÊn n−íc mµ phao ch×m xuèng ta ®äc ®−îc dung trong Èm cña mÉu ®Êt γ ω ë thang B λ . - 94 -
§Ó x¸c ®Þnh dung träng kh« cña mÉu th× ph¶i t×m träng l−îng cña c¸c h¹t ®Êt (pha cøng) ë trong mÉu ®Êt. Muèn vËy ph¶i lÊy ®Êt trong phao ra ®em nghiÒn nhá víi n−íc råi ®æ vµo b×nh treo ë ®¸y phao vµ th¶ c¶ b×nh treo vµ phao vµo n−íc. Do träng l−îng b¶n th©n cña c¸c h¹t ®Êt, phao sÏ ch×m xuèng, l−îng h¹t ®Êt cµng nhiÒu vµ tØ träng cña nã cµng lín th× phao ch×m xuèng cµng nhiÒu. Trªn phao cã v¹ch ba thang ®o δ øng víi ba lo¹i ®Êt ®Æc tr−ng: C¸t (thang Π), sÐt (thang Γ) vµ ®Êt ®en (thang 4). Tuú theo lo¹i ®Êt mµ ®äc ®−îc dung träng kh« δ cña nã c¨n cø vµo ngÊn n−íc ë thang ®o t−¬ng øng. §é Èm cña ®Êt sÏ t×m theo c«ng thøc: γw − δ W= .100% δ H×nh 5-18: Phao C«valep - 95 -
5.5.3. Ph−¬ng ph¸p rãt c¸t. Ph−¬ng ph¸p rãt c¸t chñ yÕu dïng ®Ó kiÓm tra 5cm 6cm ®é chÆt cña mÆt ®−êng vµ nÒn ®−êng lµm b»ng ®Êt sái ong, ®Êt d¨m s¹n vµ ®Êt gia cè c¸c lo¹i (v× nh÷ng vËt φ 2cm liÖu nµy cã cì h¹t lín, cøng kh«ng thÓ dïng dao ®Ó lÊy mÉu). 15-20 cm C¸c dông cô cÇn thiÕt: -PhÔu rãt c¸t cã d¹ng h×nh nãn víi kÝch th−íc nh− h×nh 5-19. Gãc nghiªng gi÷a ®−êng sinh víi ®¸y ph¶i lín h¬n gãc nghØ cña c¸t. φ 18-24 cm -èng ®o cã dung tÝch 500-1000cm3 víi khÊc ®o H×nh 5-19: PhÔu rãt c¸t 5-10cm3 -C©n ®Üa cã thÓ c©n ®−îc 2-5kg víi ®é nh¹y 1-2g -R©y cì 1mm vµ 0,5mm dïng ®Ó chuÈn bÞ c¸t tiªu chuÈn. VËt liÖu kh¸c: -C¸t tiªu chuÈn ®−îc chän tõ c¸t th« ®Òu h¹t cã cì 0.5-1mm, s¹ch vµ kh«. -Bao nil«ng ®Ó ®ùng ®Êt. C¸ch tiÕn hµnh: 1. ChuÈn bÞ c¸t tiªu chuÈn. -Rang hoÆc sÊy c¸t råi cho qua r©y ®Ó nhËn ®−îc c¸t cã ®−êng kÝnh cì h¹t 0.5- 1mm víi khèi l−îng cÇn kho¶ng 2000-3000 cm3. C¸t tiªu chuÈn chuÈn bÞ t¹i phßng thÝ nghiÖm nh−ng ph¶i s¹ch vµ ph¶i qua r©y tiªu chuÈn ®· nªu. -§Ó kiÓm tra chÊt l−îng c¸t, lÊy kho¶ng 500-1000cm3 råi ®æ tõ tõ vµo trong èng ®o kh«ng thay ®æi qua nhiÒu lÇn thö lµ c¸t ®¹t yªu cÇu. 2. C¸c b−íc tiÕn hµnh. -Dïng cuèc xÎng san ph¼ng mét kho¶ng nhá t¹i vÞ trÝ cÇn kiÓm tra. §µo mét hè trßn víi ®−êng kÝnh nhá h¬n ®−êng kÝnh miÖng lín cña phÔu vµ cã chiÒu s©u b»ng bÒ dµy líp ®Êt cÇn kiÓm tra. §em c©n tÊt c¶ l−îng ®Êt ®µo ë hè lªn ta cã khèi l−îng QW. ChØ nªn c©n 1 lÇn, v× nÕu c©n nhiÒu lÇn dÔ dÉn ®Õn sai sè. -C©n xong lÊy ®Êt ®Ó x¸c ®Þnh ®é Èm. Sè l−îng ®Êt cÇn kho¶ng 100-150g, trong ®ã chøa ®ñ c¸c cì h¹t theo tØ lÖ cña chóng. -Sau khi ®· söa sang thµnh hè cho nh½n (nhí r»ng phÇn ®Êt do söa sang hè thÝ nghiÖm còng thuéc vÒ l−îng QW) th× ®Æt phÔu lªn miÖng hè. MiÖng phÔu ph¶i ¸p s¸t kÝn víi mÆt ®Êt ®Ó c¸t khong ch¶y ra ngoµi. -B»ng èng ®o, rãt c¸t ®· chuÈn bÞ tr−íc vµo hè qua miÖng phÔu, kh«ng rãt th¼ng vµo gi÷a lç phÔu mµ rãt lªn thµnh phÔu(h×nh 5-20). Rãt c¸t tõ tõ, tr¸nh va ch¹m m¹nh lªn phÔu. Khi c¸t ®Çy tíi cæ phÔu th× dõng l¹i vµ ghi lÊy sè c¸t cßn thõa. - 96 -
3. KÕt qu¶ thÝ nghiÖm. Khèi l−îng thÓ tÝch tù nhiªn ®−îc tÝnh to¸n theo c«ng thøc: Q ¦W γW = (g/cm3) V¦W Trong ®ã: QW: khèi l−îng ®Êt lÊy tõ hè ®µo. VW: thÓ tÝch hè ®µo. VW=V-V0-Vγ V: thÓ tÝch mÉu c¸t chuÈn bÞ tr−íc H×nh 5-20: Rãt c¸t vµo hè ®µo qua phÔu V0: thÓ tÝch phÔu Vγ: thÓ tÝch c¸t cßn thõa Khèi l−îng thÓ tÝch kh« ®−îc tÝnh theo c«ng thøc: γ ¦W γk = (g/cm3) 1+ W Ghi chó: -§Êt ®µo ë hè kh«ng ®−îc lµm v−¬ng v·i ra ngoµi. -T¹i mçi vÞ trÝ ph¶i lµm tõ 2 cho ®Õn 3 hè thÝ nghiÖm vµ dïng trÞ sè kÕt qu¶ trung b×nh céng. 5.5.4. X¸c ®Þnh ®é chÆt vµ ®é Èm cña ®Êt b»ng ph−¬ng ph¸p dïng chÊt ®ång vÞ phãng x¹. HiÖn nay ë c¸c n−íc tiªn tiÕn ng−êi ta ®· ¸p dông ph−¬ng ph¸p dïng chÊt ®ång vÞ phãng x¹ ®Ó x¸c ®Þnh ®é Èm vµ ®é chÆt cña ®Êt mµ kh«ng cÇn lÊy mÉu ®Êt ®Ó kiÓm tra. §Ó x¸c ®Þnh ®é chÆt cña ®Êt cã thÓ dïng hai ph−¬ng ph¸p ®o: Ph−¬ng ph¸p ®o phãng x¹ trùc tiÕp vµ ph−¬ng ph¸p ®o phãng x¹ ph©n t¸n. Víi ph−¬ng ph¸p ®o phãng x¹ trùc tiÕp, ®é chÆt cña ®Êt ®−îc x¸c ®Þnh trªn c¬ së sù gi¶m yÕu tèc ®é cña chïm tia γ phãng qua ®Êt. S¬ ®å cña thiÕt bÞ ®o ®é chÆt theo ph−¬ng ph¸p ®o phãng x¹ trùc tiÕp ®−îc tr×nh bµy trªn h×nh vÏ 5-21. Víi ph−¬ng ph¸p thø hai ®é chÆt cña ®Êt ®−îc x¸c ®Þnh theo sù ghi nhËn c¸c tia γ ph©n t¸n(h×nh 5-22). Dông cô cña c¶ hai ph−¬ng ph¸p ®o nµy ®Òu ®−îc c¾m vµo trong ®Êt ®Õn ®é s©u 1,5m. Dùa trªn ph−¬ng ph¸p ®o phãng x¹ ph©n t¸n, V.G.Phiaxtop d−íi sù h−íng dÉn cña gi¸o s− N.N.Ivanop ë tr−êng ®¹i häc cÇu ®−êng Matxc¬va (MADI) ®· thiÕt kiÕ dông cô ®o ®é chÆt cña ®Êt gíi thiÖu ë h×nh 5-23. Nguån phãng x¹ lµ chÊt ®ång vÞ Co60. ¦u ®iÓm cña dông cô nµy lµ kh«ng ph¸ ho¹i cÊu t¹o ®Êt, ®o ®−îc nhiÒu ®iÓm do ®ã biÕt ®−îc møc ®é ®ång ®Òu cña c«ng t¸c ®Çm nÐn ®Êt. - 97 -
1 1 2 3 2 3 4 H×nh 5-21: S¬ ®å nguyªn t¾c thiÕt bÞ ®o ®é chÆt b»ng ph−¬ng ph¸p phãng x¹ trùc tiÕp. H×nh 5-22: S¬ ®å nguyªn t¾c thiÕt bÞ ®o ®é chÆt b»ng ph−¬ng ph¸p ph©n t¸n. C¶ hai ph−¬ng ph¸p trªn ®Òu dïng trong tr−êng hîp ®é Èm thay ®æi Ýt. §Ó x¸c ®Þnh ®é Èm cña ®Êt th× ph¶i dïng tia phãng x¹ n¬tron. Nh÷ng n¬tron ho¹t tÝnh d−íi ¶nh h−ëng cña nguyªn tö hydro cña n−íc sÏ trë nªn chËm ch¹p. §iÒu ®ã t¹o kh¶ n¨ng x¸c ®Þnh dung träng Èm lÉn ®é Èm cña ®Êt. 2 a) 1 3 4 H×nh 5-23: ThiÕt bÞ ®o ®é chÆt cña tr−êng §H cÇu ®−êng Matxc¬va (MADI) a/ S¬ ®å nguyªn t¾c ®o 1 – M¸y ®Òm 2 – TÊm ch¾n 3 – Nguån phãng x¹ 4 – C¸c tia b/ S¬ ®å thiÕt bÞ ®o ®é chÆt MADI 1 – M¸y khuÕch ®¹i tÇn sè 2 – « t« 3 – M¸y ®o tia gama 4 - ¾c quy 5 – D©y kÐo vµ d©y dÉn 6 – M¸y ®Õm 7 – B¸nh xe cã l¸ ®iÖn trë 8 – TÊm ch¾n 9 – Nguån phãng x¹ 10 – Bµn tr−ît. - 98 -
Ch−¬ng 6 Thi c«ng nÒn ®−êng b»ng ph−¬ng ph¸p næ ph¸ Khi x©y dùng nÒn ®−êng ë vïng nói hoÆc ë vïng ®åi th−êng cÇn ph¶i ®µo ®¸. §µo nÒn ®¸ ph¶i dùa chñ yÕu vµo kØ thuËt næ ph¸, tøc lµ lîi dông hiÖn t−îng næ ph¸t sinh trong mét kho¶nh kh¾c nhê ph¶n øng ho¸ häc cùc k× nhanh cña thuèc næ ®Ó ph¸ vë vµ lµm ®¸ tung ®i. C«ng t¸c ph¸ ®¸ lµm nÒn ®−êng bao gåm c¸c b−íc d−íi ®©y: 1. X¸c ®Þnh ph−¬ng ph¸p næ ph¸ (h×nh d¹ng gãi thuèc næ), chän vÞ trÝ ®Æt thuèc næ (vÞ trÝ m×n) ®èi víi mÆt c¾t nÒn ®−êng dù ®Þnh ph¶i ®µo; 2. Khoan ®µo lç, ®−êng hµo vµ hÇm ®Æt thuèc næ; 3. §Æt thuèc næ vµ bè trÝ vËt liÖu g©y næ vµo lç m×n hoÆc hÇm thuèc næ; lÊp lç (hoÆc hÇm), bè trÝ m¹ng l−íi g©y næ; 4. Bè trÝ c¶nh giíi, g©y næ b»ng c¸ch ®èt hoÆc ®ãng ®iÖn; 5. Xö lÝ nÕu gÆp m×n c©m, dän s¹ch ®¸ vë b»ng c¸c lo¹i c«ng cô; ®o ®¸nh gi¸ hiÖu qu¶ næ ph¸. C¸c b−íc nãi trªn ®−îc thùc hiÖn lÆp l¹i nhiÒu lÇn cho ®Õn khi h×nh thµnh toµn bé nÒn ®−êng. HiÖu qu¶ viÖc ¸p dông kü thuËt næ ph¸ ®Ó ®µo ®¸ sÏ kh¸c nhau tuú thuéc vµo nhiÒu nh©n tè, trong ®ã chñ yÕu lµ: tÝnh n¨ng cña thuèc næ, ®iÒu kiÖn ®Þa h×nh vµ ®Þa chÊt, møc ®é n¾m v÷ng ph−¬ng ph¸p thi c«ng (bè trÝ vµ sö dông l−îng thuèc næ, chÊt l−îng lÊp kÝn, c¸ch bè trÝ nèi tiÕp c¸c lo¹i vËt liÖu g©y næ vµ ph−¬ng ph¸p g©y næ) 6.1.VËt liÖu næ. VËt liÖu næ dïng trong ph−¬ng ph¸p thi c«ng næ ph¸ gåm cã hai lo¹i chÝnh: thuèc næ vµ vËt liÖu g©y næ. 6.1.1. Thuèc næ. Thuèc næ lµ mét lo¹i ho¸ chÊt kh«ng æn ®Þnh, d−íi t¸c dông cña n¨ng l−îng bªn ngoµi (nh− n¨ng l−îng ma s¸t, va ®Ëp, nhiÖt l−îng, löa ®èt) cã thÓ ngay tøc kh¾c ph¸t sinh c¸c ph¶n øng ho¸ häc m¹nh, ®ång thêi gi¶i phãng mét nhiÖt l−îng lín, t¹o ra mét l−îng khÝ lín, cã ¸p lùc cao g©y t¸c dông xung kÝch vµ ®Èy Ðp rÊt m¹nh ®èi víi vËt chÊt xung quanh, lµm cho chóng bÞ ph¸ ho¹i. Qóa tr×nh gi¶i phãng n¨ng l−îng nh− vËy ®−îc gäi lµ næ ph¸. C¸c tÝnh n¨ng cña thuèc næ th−êng ®−îc biÓu thÞ b»ng tèc ®é næ, søc næ, ®é m¹nh, ®é nhËy vµ ®é æn ®Þnh…Tèc ®é næ chØ tèc ®é lan truyÒn ph¶n øng ho¸ häc trong khèi thuèc næ (tÝnh b»ng m/s). Søc næ lµ chØ n¨ng l−îng c«ng ph¸ ®èi víi vËt chÊt xung quanh cña thuèc næ, th«ng th−êng ®−îc tÝnh b»ng thÓ tÝch më réng ®o ®−îc sau khi g©y næ mét l−îng thuèc næ theo ph−¬ng ph¸p næ më réng lç trong mét khèi ch× (tÝnh b»ng mm). §é m¹nh chñ yÕu quyÕt ®Þnh bëi tèc ®é næ cña thuèc næ vµ nhiÖt l−îng s¶n sinh khi næ. Søc næ, ®é m¹nh vµ tèc ®é næ cã thÓ dïng ®Ó ®¸nh gi¸ n¨ng lùc næ ph¸ cña thuèc næ, ®é nh¹y biÓu thÞ møc ®é khã, dÔ næ cña thuèc næ d−íi t¸c dông cña c¸c d¹ng n¨ng l−îng bªn - 99 -
ngoµi. §é æn ®Þnh biÓu thÞ kh¶ n¨ng duy tr× ®−îc c¸c tÝnh chÊt vËt lý, ho¸ häc vèn cã cña thuèc næ trong qu¸ tr×nh cÊt gi÷. §é nhËy vµ ®é æn ®Þnh cña thuèc næ cã ¶nh h−ëng rÊt lín ®èi víi viÖc sö dông thuèc næ. Cã rÊt nhiÒu lo¹i thuèc næ; c¸c lo¹i chñ yÕu th−êng dïng ®Ó næ ph¸ ®¸ gåm cã: Am«nÝt, nitrat am«n trén dÇu, ®inamit vµ thuèc ®en. D−íi ®©y lÇn l−ît giíi thiÖu thµnh phÇn vµ tÝnh n¨ng cña chóng. 1. Am«nÝt: Lµ lo¹i thuèc næ ®−îc sö dông réng r·i nhÊt vµ ®−îc s¶n xuÊt nhiÒu nhÊt trong c«ng nghiÖp thuèc næ hiÖn nay. §ã lµ mét lo¹i hçn hîp thuèc næ lo¹i nitrat am«n, mµu vµng, d¹ng bét mÞn, t¹o thµnh do phèi hîp NH4NO3 + tolit (th−êng gäi lµ TNT: C6H2(NO2)3CH3) + bét gç. Trong x©y dùng nÒn ®−êng th−êng dïng lo¹i am«nit sè 2 víi tû lÖ phèi hîp ba thµnh phÇn nãi trªn lµ 85:11:4. NH4NO3 lµ mét lo¹i ph©n bãn ho¸ häc dïng trong n«ng nghiÖp, lµ mét lo¹i thuèc næ chËm (dïng lµm chÊt oxi ho¸), uy lùc kh«ng cao, ®é nh¹y thÊp, rÊt dÔ bÞ Èm kÕt hßn, bét gç lµ chÊt t¬i xèp dÔ ch¸y, dïng ®Ó lµm chËm xu thÕ kÕt hßn cña thuèc næ, ®ång thêi cßn ®Ó ®iÒu chØnh mËt ®é thuèc; TNT lµ lo¹i thuèc næ m¹nh; sau khi trén thªm TNT cã thÓ t¨ng n¨ng lùc ®ét ph¸ vµ ®é nh¹y cña NH4NO3. Am«nit lµ lo¹i thuèc næ t−¬ng ®èi an toµn nh−ng sau khi bÞ Èm, kÕt hßn th× c¸c tÝnh n¨ng næ ph¸ gi¶m ®i, l−îng khÝ ®éc sinh ra t¨ng lªn; nÕu ®é Èm cña nã qu¸ 3% th× cã thÓ kh«ng næ. Th−êng quy ®Þnh: nÕu ®« Èm cña thuèc næ lín h¬n 0,5% th× kh«ng ®−îc dïng ®Ó næ ph¸ ngÇm d−íi ®Êt, ®é Èm lín h¬n 1,5% th× kh«ng ®−îc dïng ®Ó næ ph¸ lé thiªn. Khi sö dông thuèc næ, kh«ng nªn ®Ó thuèc næ qu¸ l©u trong lç m×n ®Ó tr¸nh thuèc bÞ Èm. 2. Nitrat am«n trén dÇu còng lµ mét lo¹i thuèc næ nitrat am«n míi ph¸t triÓn tõ nh÷ng n¨m 1950 trë l¹i ®©y. Nã lµ hçn hîp NH4NO3 trén víi dÇu ho¶ (hoÆc cã thªm bét gç); th«ng th−êng tû lÖ trén gi÷a hai lo¹i trªn lµ 94,5:5,5 (gäi lµ thuèc næ nitrat am«n trén dÇu sè 3); nÕu trén thªm bét gç th× tû lÖ cña hçn hîp lµ 92:4:4(gäi lµ thuèc næ nitrat am«n trén dÇu sè 1). DÇu ho¶ trong lo¹i thuèc næ nµy lµ chÊt dÔ ch¸y, cã thÓ lµm cho thuèc næ sinh ra cµng nhiÒu nhiÖt l−îng vµ khÝ næ, cã lîi cho viÖc t¨ng thªm søc næ cña thuèc. Lo¹i thuèc næ nµy n¨ng lùc næ gÇn b»ng thuèc næ am«nÝt dïng næ lé thiªn, l¹i lµ lo¹i vËt dÔ kiÕm, phèi chÕ ®¬n gi¶n gi¸ thµnh rÎ, sö dông an toµn, nªn tr−íc m¾t ®−îc dïng kh¸ nhiÒu ®Ó næ ph¸ nÒn ®−êng. KhuyÕt ®iÓm chÝnh cña nã lµ kh«ng chÞu ®−îc n−íc, tÝnh hót Èm kÕt hßn m¹nh, do ®ã nªn dïng ®Õn ®©u trén ®Õn ®Êy t¹i hiÖn tr−êng, kh«ng nªn ®Ó qu¸ l©u. 3. §inamÝt: Thuéc lo¹i thuèc næ cã thµnh phÇn chÝnh lµ C3H5(ONO2)3 vµ nitrat kali (hoÆc nitrat natri) mÇu vµng, thÓ dÎo, c¸c thµnh phÇn kh¸c cßn cã bét gç vµ c¸c hîp chÊt h÷u c¬ kh¸c. C3H5(ONO2)3 lµ lo¹i chÊt næ m¹nh, cã thÓ næ ë c¶ trong n−íc, ®Æc biÖt nh¹y c¶m ®èi víi sù va ®Ëp cña kim lo¹i nh−ng dÔ ®«ng kÕt (®iÓm ®ãng b¨ng lµ 13,20C), mét sè hîp chÊt h÷u c¬ kh¸c còng lµ chÊt næ m¹nh nh−ng cã t¸c dông chèng ®ãng b¨ng, sau khi trén thªm vµo cã thÓ lµm cho thuèc næ gi÷ ®−îc tÝnh dÎo ë nhiÖt ®é thÊp. Nitrat kali (hoÆc nitrat natri) dïng lµm chÊt oxy ho¸ trong thuèc næ. Mét sè chÊt ®én d¹ng sîi kh¸c cho vµo ®Ó lµm thuèc næ cã tÝnh dÎo. Bét gç cã t¸c dông hÊp thô ®Ó C3H5(ONO2)3 kh«ng rß rØ ra (nh»m t¨ng møc ®é æn ®Þnh cña thuèc næ). §iamÝt chèng ®ãng b¨ng th−êng - 100 -
dïng lo¹i 62% vµ 35%, ®ã lµ c¸c lo¹i cã tæng hµm l−îng C3H5(ONO2)3 vµ c¸c hîp chÊt kh¸c b»ng 62% vµ 35%. C¸c lo¹i thuèc næ nµy t−¬ng ®èi nh¹y, dÔ ph©n gi¶i, hay thÊm rØ dÇu vµ bay h¬i lµm t¨ng ®é nhËy, sau khi ®«ng kÕt chØ cÇn ®éng tay lµ cã thÓ næ nªn rÊt nguy hiÓm; nh−ng n¨ng lùc næ cña nã lín, kh«ng hót Èm, cã mËt ®é lín vµ tÝnh dÎo, thÝch hîp víi viÖc næ ph¸ ®¸ cøng vµ næ ph¸ d−íi n−íc. 4.Thuèc ®en: Lµ lo¹i thuèc næ ®Þa ph−¬ng, d©n gian th−êng dïng réng r·i, l©u ®êi. §ã lµ hçn hîp t¹o thµnh b»ng c¸ch trén nitrat kali (diªm tiªu), l−u huúnh vµ than cñi theo tû lÖ nhÊt ®Þnh (tèt nhÊt lµ víi tû lÖ 75:10:15). Thuèc ®en lo¹i tèt lµ lo¹i ®ång ®Òu, kh«ng chøa c¸c h¹t bôi m¹t mµu lam thÉm hoÆc mµu tro, cã ¸nh lãng l¸nh. Lo¹i thuèc næ nµy cã tèc ®é næ chËm (kh«ng ®Ðn 1000m/s); khi ph©n gi¶i, l−îng khÝ sinh ra chñ yÕu chØ t¹o nªn ¸p lùc tÜnh ®èi víi m«i chÊt xung quanh, lµm ®¸ nøt vì. Thuèc ®en rÊt nhËy c¶m ®èi víi tia löa vµ t¸c dông va ®Ëp, hót Èm rÊt m¹nh, n¨ng lùc næ thÊp, thÝch hîp víi viÖc dïng ®Ó khai th¸c ®¸ (ph¸ ®¸ t¶ng lín). 6.1.2.VËt liÖu g©y næ. Trong c«ng t¸c næ ph¸, ®Ó thuèc næ cã thÓ næ mét c¸ch an toµn, ®óng lóc vµ tin cËy, th× ph¶i nhê vµo vËt liÖu g©y næ, ®ång thêi ph¶i cung cÊp ®ñ n¨ng l−îng g©y næ theo ®óng qu¸ tr×nh g©y næ quy ®Þnh. C¸c vËt liÖu g©y næ th−êng dïng gåm cã: d©y ch¸y, kÝp m×n, d©y dÉn næ. D©y ch¸y (cßn gäi lµ d©y dÉn löa) cã thÓ dïng ®Ó truyÒn löa trùc tiÕp lµm næ thuèc ®en hoÆc lµm næ kÝp m×n. D©y cã lâi lµm b»ng thuèc ®en, gi÷a lâi cã sîi dÉn b»ng d©y gai, bªn ngoµi lâi ®−îc quÊn chÆt b»ng giÊy phßng n−íc råi ®Õn d©y gai hoÆc d©y chÊt dÎo, ngoµi cïng quÐt bitum phßng Èm, ®−êng kÝnh d©y ch¸y lµ 5-6mm. Tuú theo tèc ®é ch¸y, d©y ch¸y ®−îc ph©n thµnh hai lo¹i: lo¹i phæ th«ng cã tèc ®é ch¸y 100-120s/m vµ lo¹i ch¸y chËm cã tèc ®é ch¸y 180-210s/m hoËc 240-350s/m. Khi sö dông d©y ch¸y ph¶i ch¸y b×nh th−êng, tèc ®é ch¸y ph¶i æn ®Þnh ®Ó ®¶m b¶o ch¾c ch¾n g©y ®−îc næ vµ ph¶i cã ®é dµi ®ñ ®Ó b¶o ®¶m an toµn cho ng−êi ®èt m×n, còng nh− cã thÓ khèng chÕ ®−îc thø tù næ cña c¸c khèi m×n. D©y ch¸y ®−îc sö dông t−¬ng ®èi ®¬n gi¶n, thêi gian g©y næ khã khèng chÕ ®−îc chuÈn x¸c, sæ lç m×n g©y næ mét lÇn kh«ng ®ùoc nhiÒu; do vËy, th−êng chØ ®−îc dïng cho c¸c n¬i næ ph¸ ph©n t¸n víi khèi l−îng nhá. KÝp m×n dïng ®Ó truyÒn dÉn næ cho khèi thuèc næ chñ yÕu hoÆc cho d©y dÉn næ; th«ng qua thuèc g©y næ n»m trong kÝp.Thuèc g©y næ lµ mét lo¹i thuèc næ m¹nh, cã tèc ®é næ cùc cao vµ cã hai lo¹i: lo¹i thuèc næ chÝnh vµ thuèc næ phô. §é nhËy cña thuèc g©y næ chÝnh cao, cã thÓ dïng c¸ch ®èt hoÆc dïng ®iÖn trùc tiÕp dÉn næ; lo¹i th−êng dïng lµ Fulminat thuû ng©n Hg(ONO)2 vµ AdÝt ch× Pb(N3)2; lo¹i thuèc næ g©y næ phô l¹i ph¶i do thuèc g©y næ chÝnh dÉn næ; n¨ng lùc cña lo¹i nµy lín, cã thÓ lµm t¨ng n¨ng l−îng g©y næ cña kÝp; lo¹i th−êng dïng nh− terin hoÆc pentin. KÝp m×n ph©n thµnh hai lo¹i: KÝp löa vµ kÝp ®iÖn. KÝp löa ph¶i cã d©y ch¸y dÉn löa vµ gåm ba bé phËn cÊu t¹o nh− h×nh 6-1: Vá kÝp, thuèc chÝnh vµ phô, mò kÝp. Vá kÝp lµm b»ng ®ång, nh«m, giÊy hoÆc chÊt dÎo v.v… KÝp cã mét ®Çu ®Ó hë ®Ó sau c¾m d©y ch¸y dÉn löa; cßn mét ®Çu kÝn cã d¹ng lâm cã t¸c dông tËp trung ®iÓm ho¶ ®iÖn ë phÝa ®Çu hë (h×nh 6-2); sau khi th«ng ®iÖn, d©y ®iÖn trë ë - 101 -
®o¹n cuèi (th−êng lµ d©y ®ång) sÏ ph¸t sinh nhiÖt l−îng cao lµm cho thuèc ch¸y,dÉn ®Õn lµm næ thuèc chÝnh vµ phô ë trong èng. Cã nhiÒu lo¹i kÝp ®iÖn, tÝnh n¨ng mçi lo¹i t−¬ng ®èi phøc t¹p; th−êng dïng cã c¸c lo¹i kÝp ®iÖn næ ngay vµ kÝp ®iÖn næ chËm (bao gåm lo¹i næ chËm l©u vµ lo¹i vi sai). §Æc ®iÓm cña kÝp ®iÖn næ chËm lµ gi÷a bé phËn ®iÓm ho¶ vµ khèi thuèc g©y næ chÝnh phô cã thªm mét ®o¹n thuèc ch¸y chËm, khiÕn cho sau khi th«ng ®iÖn cã thÓ chËm mét thêi gian míi g©y næ. Thêi gian chËm cña c¸c kÝp nµy gåm cã mÊy cì 2, 4, 6 vµ 8sec ®−îc ®iÒu chØnh b»ng c¸ch thay ®æi chÝnh x¸c ®é dµi cña d©y ch¸y (hoÆc thuèc ch¸y chËm). KÝp ®iÖn vi sai cã thêi gian chËm tÝnh b»ng ms (phÇn ngh×n gi©y); thuèc ch¸y chËm cña nã dïng lo¹i cùc dÔ ch¸y, chÕ t¹o b»ng hçn hîp silic¸t vµ adÝt víi tû lÖ 1:3, yªu cÇu chª t¹o rÊt chÆt chÏ. Ngoµi ra, tuú theo l−îng thuèc gay næ cã trong vá kÝp nhiÒu hay Ýt, ta chia kÝp thµnh c¸c lo¹i tõ sè 1 ®Õn sè 10. Th«ng th−êng sö dông hai lo¹i kÝp sè 6 vµ sè 8 víi l−îng thuèc g©y næ l¾p trong kÝp lÇn l−ît vµo kho¶ng 1g vµ 2g (lo¹i thuèc næ fulminat thuû ng©n). H×nh 6.1 CÊu t¹o kÝp löa H×nh 6.2 CÊu t¹o kÝp ®iÖn a) KÝp ®iÖn næ ngay; b)KÝp ®iÖn næ chËm Khi sö dông am«nÝt trén dÇu, do tÝnh nh¹y c¶m cña lo¹i nµy thÊp nªn ph¶i dïng ®Õn khèi g©y næ.Thuèc næ cña khèi g©y næ tèt nhÊt lµ dïng lo¹i thuèc næ m¹nh nh−ng phÇn lín vÉn hay dïng thuèc am«nÝt, v× gi¸ thµnh lo¹i nµy t−¬ng ®èi rÎ. NÕu dïng am«nÝt lµm khèi g©y næ th× khèi l−îng sö dông vµo kho¶ng tõ 5 - 10% khèi l−îng thuèc n¹p cÇn g©y næ (khi l−îng thuèc n¹p Ýt th× dïng trÞ sè giíi h¹n trªn). VÉn dïng kÝp ®Ó g©y næ khèi thuèc næ. D©y næ (hoÆc d©y dÉn næ) cã bÒ ngoµi gièng nh− d©y ch¸y, nh−ng lâi l¹i dïng thuèc næ m¹nh cao cÊp, bÒ ngoµi cã mÇu ®á hoÆc ®á vµng xen kÏ (®Ó ph©n biÖt víi d©y ch¸y), tèc ®é næ ®¹t tíi 6800-7200 m/s. B¶n th©n d©y næ kh«ng cÇn th«ng qua kÝp, khi næ cã thÓ sinh ra mét n¨ng l−îng trùc tiÕp g©y næ thuèc næ, do ®ã thao t¸c thi c«ng t−¬ng ®èi ®¬n gi¶n vµ an toµn. Ngoµi ra, so víi ph−¬ng ph¸p g©y næ b»ng kÝp ®iÖn, g©y næ b»ng d©y næ cßn cã −u ®iÓm lµ kh«ng sî kÝp bÞ kÝch thÝch, kh«ng sî bÞ ¶nh h−ëng cña viÖc cho th«ng ®iÖn nhÇm. Thùc tiÔn chøng tá c¸c d©y næ sÏ kh«ng cßn t¸c dông nÕu chóng bÞ ngÊm n−íc hoÆc dÇu qu¸ l©u. Do ®ã, khi sö dông d©y næ g©y næ lo¹i am«nÝt trén dÇu th× ph¶i dïng lo¹i v¶i nhùa bäc kÝn ®Çu d©y ®Æt trong khèi thuèc. B¶n th©n d©y næ khã b¾t löa, khi dïng th−êng l¹i ph¶i m¾c kÝp vµo (th−êng dïng kÝp sè 8) ®Ó g©y næ d©y næ. Do tèc ®é næ rÊt nhanh nªn d©y næ thÝch hîp víi c¸c tr−êng hîp næ ph¸ lç s©u vµ næ ph¸ hÇm - 102 -