РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ УСКОРЕНИЙ КОЛЕБАНИЙ ВИБРОВАЛЬЦА КАТКА DM-617 С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕХНОЛОГИИ ЦИФРОВОЙ ОБРАБОТКИ СИГНАЛА

Введение. Для решения задач модернизации грунтовых вибрационных катков с целью повышения уплотняющей способности, надежности и вибробезопасности осуществляется математическое моделирование взаимодействия элементов вибрационного катка между собой и с уплотняемым грунтом. Достоверность разрабатываемых математических моделей проверяется посредством их верификации, т.е. сопоставления с результатами экспериментальных исследований. Однако известные результаты экспериментальных исследований выполнялись на сравнительно небольшом перечне моделей вибрационных катков и видах грунта, а также в установившемся режиме колебаний. В статье представлены результаты экспериментальных исследований вертикальных ускорений колебаний вибровальца катка как в режиме установившейся вибрации, так и в переходных режимах при включении (разгоне) и выключении (останове) вибровозбудителя, что расширяет диапазон возможностей верификации существующих и вновь разрабатываемых математических моделей.

Материалы и методы. Экспериментальные исследования вертикальных ускорений колебаний вибровальца выполнялись на вибрационном катке DM-617 при уплотнении природной песчано-гравийной смеси. Показания акселерометра содержат высокочастотные гармоники, существенно затрудняющие определение численных значений амплитудных значений ускорений вибровальца, поэтому для цифровой обработки был применен фильтр низких частот с граничной частотой 200 Гц.

Результаты. Установлено, при уплотнении грунта вибрационным катком DM-617 с максимальным вынуждающим усилием в диапазоне изменения динамического модуля деформации грунта E_vd=14…25 МПа, амплитудные значения ускорений вертикальных колебаний вибровальца составляют от +65…+77 до -61…-69 м/с2 . При включении (разгоне) вибровозбудителя амплитудные значения ускорений в 1,1 раза превышают значения вертикальных ускорений установившегося режима работы вибровальца и практически не зависят от значения динамического модуля деформации грунта E_vd. При выключении (останове) вибровозбудителя амплитудные значения вертикальных ускорений не превышают значений вертикальных ускорений установившегося режима работы вибровальца.

Обсуждение и заключение. Независимость амплитудных значений вертикальных ускорений вибровальца катка DM-617 от значений динамического модуля деформации грунта E_vd согласуется с полученными ранее результатами экспериментальных исследований колебаний вибровальца катка DM-614. Полученные численные значения вертикальных ускорений колебаний вибровальца катка DM-617 в режимах установившихся колебаний, а также при включении (разгоне) и выключении (останове) вибровозбудителя позволяют осуществлять верификацию существующих и разрабатываемых математических моделей взаимодействия вибрационных катков с уплотняемым грунтом.

Прозрачность финансовой деятельности: авторы не имеют финансовой заинтересованности в представленных материалах или методах. Конфликт интересов отсутствует.

1. Тюремнов И. С., Филатов И. С., Игнатьев А. А. Обзор рекомендаций производителей по использованию вибрационных катков для уплотнения грунта // Вестник ТОГУ. 2014. № 2(33). C. 155–162.

2. Тюремнов И.С., Батраков Д.С. Особенности определения технологических возможностей вибрационных катков // Информационные технологии. Проблемы и решения. Материалы Международной научно-практической конференции. Уфа: Изд-во УГНТУ, 2018. Том 1(5). C. 140–146.

3. Тюремнов И.С., Чабуткин Е.К., Игнатьев А.А. Повышение эффективности применения технических средств для уплотнения дорожно-строительных материалов // Строительные и дорожные машины. 2009. № 11. С. 9–11.

4. Тюремнов И.С., Игнатьев А.А. Уплотнение грунтов вибрационными катками: монография. Ярославль: Изд-во ЯГТУ. 2012. 140 с.

5. Попов Г.Н. Выбор параметров прицепных вибрационных катков для уплотнения грунтовых оснований // Труды Ленинградского политехнического института. Л.: Машиностроение. 1972, выпуск 327. С. 114–119.

6. Yoo T-S., Selig E.T. Dynamics of Vibratory-Roller Compaction // Journal of the Geotechnical Engineering Division. 1979. 105 (10). pp. 1211–1231.

7. Siminiati D., Hren D. Simulation on vibratory roller-soil interaction // J. Adv. Eng. 2008. №2. pp. 111–120.

8. Anderegg R., Dominik A von Felten., Kaufmann K. Compaction Monitoring Using Intelligent Soil Compactors // Proceedings of GeoCongress: Geotechnical Engineering in the Information Technology Age. 2006. pp. 41–46. URL: https://ascelibrary.org/doi/abs/10.1061/40803%28187%2941 (дата обращения: 19.03.2020)

9. Шабанова Г.И., Савельев С.В., Бурый Г.Г. Математическое описание колебательной системы «вибрационный рабочий орган – грунт» // Вестник Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. 2013. № 3 (31). С. 102–107.

10. Van Susante P.J., Mooney M.A. Capturing Nonlinear Vibratory Roller Compactor Behavior through Lumped Parameter Modeling // Journal of engineering mechanics. 2008. 134. pp. 684–693.

11. Shen P.H. Dynamic characteristics of the intelligent compactor model with adjustable vibration modes // International Conference on Transportation Engineering (ICTE 2009). 2009. pp. 2322-2327. URL:https://ascelibrary.org/doi/10.1061/41039%28345%29384 (дата обращения: 19.03.2020)

12. Facas N.W., van Susante P.J., Mooney M.A. Influence of rocking motion on vibratory roller-based measurement of soil stiffness // Journal of engineering mechanics (American Society of Civil Engineers). 2010. 136 (7). pp. 898–905.

13. Pietzsch D., Poppy W. Simulation of soil compaction with vibratory rollers // Journal of Terramechanics 1992. 29 (6). pp. 585–597.URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/002248989290038L?via%3Dihub (дата обращения: 19.03.2020).

14. Савельев С.В., Бурый Г.Г. Экспериментальные исследования «активной области» деформируемой среды при вибрационном уплотнении // Вестник Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии. 2012. № 5 (27). С. 88–94.

15. Mooney М., Adam D. Vibratory Roller Integrated Measurement of Aerthwork: An Overview // Seventh International Symposium on Field Measurements in Geomechanics. Boston, Massachusetts, 2007. pp. 12 URL: https://www.researchgate.net/publication/268591165_Vibratory_Roller_Integrated_Measurement_of_Earthwork_Compaction_An_Overview (дата обращения: 23.03.2020).

16. Thurner H. Continuous Compaction Control, CCC/ Thurner H., Sandstrom А. // European Workshop Compaction of Soils and Granular Materials. Presses Ponts et Chaussées, Paris, France, 2000. pp. 237-246.

17. Pavana K.R. Vennapusa, David J. White, Max D. Morris Geostatistical Analysis for Spatially Referenced Roller-Integrated Compaction Measurements // Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. 2010. pp. 813–822.

18. David J. White. A., Pavana K. R. Vennapusa review of roller-integrated compaction monitoring technologies for earthworks // Final Report ER10-04. URL: https://manualzz.com/doc/8939724/a-reviewof-roller-integrated-compaction-technologies-for (assessed: 23.03.2020).

19. George K. Chang, Qinwu Xu, Rob Rasmussen, David Merritt, Larry Michael, David White, Bob Horan. Accelerated Implementation of Intelligent Compaction Technology For Embankment Subgrade Soils, Aggregate Base, and Asphalt Pavement Materials // IC Data Management, Federal Highway Administration Office of Pavement Technology. 2010. pp. 118 URL: http://www.intelligentcompaction.com/downloads/Reports/FHWA-TPF_IC_Final_Report.pdf (дата обращения: 23.03.2020).

20. Scherocman J., S. Rakowski, K. Uchiyama Intelligent. Compaction, does it exist? // Canadian Technical Asphalt Association (CTAA) Conference, Victoria, BC. 2007. URL:http://www.intelligentcompaction.com/downloads/PapersReports/Saikai_Jim%20Sherocman_IC%20Does%20it%20Exist_CTAA_2007.pdf (дата обращения: 23.03.2020).

21. Тюремнов И. С., Морев А. С. Системы непрерывного контроля уплотнения грунта вибрационными катками: монография. Изд-во ЯГТУ, Ярославль. 2019. 172 с.

22. Тюремнов И. С., Морев А. С. Обзор систем непрерывного контроля уплотнения грунта для вибрационных катков. Часть 1 // Вестник ТОГУ. 2015. № 4(39). C. 99–108.