Коэффициент уплотнения грунта: Определение коэффициента уплотнения грунта | Геологические изыскания

Определение коэффициента уплотнения грунта | Геологические изыскания

Результаты работ

Коэффициент уплотнения, полученный в ходе исследований, является основной для выявления несущей способности почвы. Таким образом, с помощью данного показателя производится оценка пригодности участка для возведения проектируемого сооружения. Полученный результат сравнивают с допустимыми нормативами и требованиями проекта.

Важно знать!

Для масштабных проектов, которые оказывают существенную нагрузку на грунт, наряду с определением несущей способности, обязательно осуществляют расчет значений по предельным деформациям.

Норма коэффициента уплотнения

Норма коэффициента уплотнения задается проектировщиками, в соответствии с задачами, целями и особенностями конкретного проекта. Задача изыскателей — определить, соответствуют ли фактические показатели заявленным требованиям.

Допустимые коэффициенты уплотнения почвы определяет нормативная база СНиП (пункты 3. 02.01-87 и СП 45.13330.2012), обновленная в 2013-2014 гг.

Здесь можно найти конкретные данные касательно допустимого уплотнения для определенных видов грунта и грунтовых подушек, которые используются при строительстве разных видов фундамента и строений, в том числе и подземных.

Коэффициент уплотнения варьируется в пределах от 0 до 1. Фактически он отражает уровень уплотненности почвы.

Для закладки основания бетонного ленточного фундамента нормой считается параметр уплотненности в >0,95 балла.

Стоимость работ

Наши эксперты проведут необходимые исследования и предоставят достоверные данные, которые исключат необходимость переделок на этапах проектирования и строительства.

Стоимость определения коэффициента уплотнения грунтового покрытия рассчитывается индивидуально в каждом конкретном случае.

Оставьте заявку на сайте или свяжитесь с нами любым удобным способом, чтобы получить бесплатную консультацию инженера-геолога. Мы оперативно рассчитаем стоимость проверки уплотнения почвы на вашем объекте.

Коэффициенты уплотнения сыпучих материалов для строительства

Сущность определения коэффициента уплотнения гравия, песка, щебня и керамзита можно кратко охарактеризовать следующим образом. Это величина, равная отношению плотности сыпучего стройматериала к его максимальной плотности.

Данный коэффициент для всех сыпучих тел различается. Его средняя величина для удобства пользования закреплена в нормативных актах, соблюдение которых обязательно для всех строительных работ. Поэтому, если потребуется, например, узнать, какой коэффициент уплотнения песка, достаточно будет просто заглянуть в ГОСТ и найти требуемое значение. Важное замечание: все величины, приведенные в нормативных актах, являются усредненными и могут изменяться в зависимости от условий транспортировки и хранения материала.

Необходимость учета коэффициента уплотнения обусловлена простым физическим явлением, знакомым практически каждому из нас. Для того чтобы понять сущность этого явления, достаточно вспомнить, как ведет себя вскопанная земля. Поначалу она рыхлая и достаточно объемная. Но если на эту землю взглянуть через несколько дней, то уже станет заметно, что грунт «осел» и уплотнился.

То же самое происходит и со строительными материалами. Сначала они лежат у поставщика в утрамбованном собственным весом состоянии, затем при погрузке происходит «взрыхление» и увеличение объема, а потом, после выгрузки на объекте, снова происходит естественная трамбовка собственным весом. Помимо массы, на материал будет воздействовать атмосфера, а точнее, ее влажность. Все эти факторы учтены в соответствующих ГОСТах.

Строительные материалы при длительном хранении уплотняются под собственным весом

Щебень, доставляемый автомобильным или железнодорожным транспортом, взвешивают на весах. При поставке водными видами транспорта вес высчитывается по осадке судна.

 

Как правильно пользоваться коэффициентом

Важным этапом любых строительных работ становится составление всех смет с обязательным учетом коэффициентов уплотнения сыпучих материалов. Это необходимо делать для того, чтобы заложить в проект правильное и необходимое количество стройматериалов и избежать их переизбытка или нехватки.

Как же правильно воспользоваться коэффициентом? Нет ничего проще. Например, для того, чтобы узнать, какой объем материала получится после утряски в кузове самосвала или в вагоне, необходимо найти в таблице требуемый коэффициент уплотнения грунта, песка или щебня и разделить на него закупленный объем продукции. А если требуется узнать объем материалов до перевозки, то надо будет произвести не деление, а умножение на соответствующий коэффициент. Допустим, если куплено у поставщика 40 кубометров щебня, то, значит, в процессе транспортировки это количество превратится в следующее: 40 / 1,15 = 34,4 кубометра.

Таблица коэффициентов уплотнения сыпучих строительных материалов
Вид материала	Купл (коэффициент уплотнения)
ПГС (песчано-гравийная смесь)	1. 2 (ГОСТ 7394-85)
Песок для строительных работ	1.15 (ГОСТ 7394-85)
Керамзит	1.15 (ГОСТ 9757-90)
Щебень (гравий)	1.1 (ГОСТ 8267-93)
Грунт	1.1-1.4 (по СНИП)
Все значения, приведенные в таблице, являются среднестатистическими и могут варьироваться в зависимости от конкретных условий доставки, хранения и состава материала.

 

Работы, связанные с полной цепочкой перемещения песчаных масс со дна карьера до строительной площадки, должны производиться с учетом относительного коэффициента запаса песка и грунта на уплотнение. Это величина, показывающая отношение весовой плотности твердой структуры песка к его весовой плотности на участке отгрузки поставщика. Чтобы определить необходимое количество песка, обеспечивающее запланированный объем, нужно этот объем умножить на коэффициент относительного уплотнения.

Помимо знания относительного коэффициента, приведенного в таблице, правильное использование ГОСТа подразумевает обязательный учет следующих факторов доставки песка на строительную площадку:

• физические свойства и химический состав материала, присущие определенной местности;
• условия перевозки;
• учет климатических факторов в период доставки;
• получение в лабораторных условиях величин максимальной плотности и оптимальной влажности.

Уплотнение песчаных оснований

Данный вид работ необходим при обратной засыпке. Например, это нужно после того, как установлен фундамент и теперь требуется заполнить грунтом или песком образовавшийся промежуток между внешним контуром конструкции и стенками котлована. Процесс производится с помощью специальных трамбовочных устройств. Коэффициент уплотнения песчаного основания равняется примерно 0,98.

Процесс уплотнения грунта трамбовочным устройством

Коэффициент для бетонных смесей

Бетонная смесь, как и любой другой строительный материал, монтируемый методом засыпания или заливки, требует дальнейшего уплотнения для получения необходимой плотности, а значит, и надежности конструкции. Бетон уплотняют вибраторами. Коэффициент уплотнения бетонной смеси при этом берется в пределах от 0,98 до 1.

Определение коэффициента уплотнения грунта

Строительные работы, какой бы сложности и масштаба они ни были, обязывают к исследованию исходных данных почвы, на которой планируется их проведение. Плотность грунта – один из основных показателей физических характеристик, поэтому ее исчисление будет считаться залогом качественного возведения объекта. Изучению подлежит вычисление сопротивления, плотности и максимальное удельное давление, которое он силе выдержать.

Результатом исследования станет выявление плотности. Получение таких данных поможет определить, пригоден ли грунт для строительства на нем того или иного здания.

Способы вычисления плотности

Определение плотности производится согласно ГОСТу (5180-84). Он предполагает различные способы определения. Какой из них будет выбран, зависит от типа грунта:

• метод режущих колец;
• метод парафинирования;
• метод снятия мерок с выпиленного образца.

Типы грунта, которые могут быть вырезаны (глина, пескогрунт, песок, суглинок) исследуются по методу режущего кольца.

Горный грунт (скальной) изучают путем измерений. Это возможно при условии, что из них удается выпилить или вырезать образец в форме куба, цилиндра или прямоугольника.

Его размеры определяются посредством штангенциркуля с точностью до 0,01 см. Мерки снимаются в разных направлениях. На основе среднего значения получают данные его объема. После этого вырезанную часть взвешивают и измеряют его площадь.

Плотность частиц почвы или твердой фракции средний показатель веществ, которые входят в ее состав. Он равен объему твердых частиц к их массе.

Для различных веществ эти данные во множестве случаев неизменны. Плотность грунта – безразмерная величина, исчисляемая как отношение уплотнения грунта к показателю его максимальной плотности. Все типы почвы имеют поры. Они представляют собой микропустоты, наполнитель которых – влага или воздух. При разработке грунта их количество увеличивается, в результате чего он приобретает рыхлое состояние, насыпная плотность оказывается меньше показателя его плотности в утрамбованном виде. Следовательно, когда происходит заготовка песчаного основания под фундамент, не обойтись без дополнительного уплотнения грунта.

Если не предпринять таких мер, через некоторое время произойдет слеживание грунта, и под своим весом и весом постройки возможна просадка.

Коэффициент уплотнения грунта может иметь значение в районе от 0 до 1. Максимальный показатель плотности – это плотность сухого грунта. Определение ее возможно в лабораториях путем послойного (в три слоя) уплотнения образца грунта с постоянной работой уплотнения. Ее принцип состоит в следующем: грунт насыпают в цилиндр, сжимают его за счет производимых грузом ударов. Данные максимальной плотности грунта зависят от его влажности

Определение коэффициента уплотнения грунта

Неотделимой частью исследований, которые предоставляет инженерная геология, являются изыскания для фундамента, включающие в себя обследование котлованов. В процессе проведения этих работ выполняется определение коэффициента уплотнения грунта, при помощи которого проверяется соответствие реальной плотности почвы запланированной. Это необходимо для оценки риска проседания подстилающих слоев грунта. При слишком рыхлом составе почва может дать осадку, что приведет к неизбежным трещинам и повреждениям основания. Во избежание этого процесса необходима засыпка щебневой подушки и ее последующая трамбовка. Нередки случаи с многослойностью исследуемого земельного участка.

Так верхний слой может состоять из тяжелых видов почв, а уже на глубине от 3 метров наблюдается песок или даже протекают грунтовые воды. Бывает, что строительство начинается в середине лета, а на следующий год начинается весеннее половодье и подвальные помещения оказываются частично или полностью в воде. Подобная неприятность нередка и многим известна, почему так случается понятно. Поэтому лучше заранее свети все риски к минимуму.

Для того чтобы определить необходимость проведения этих работ, и расчета высоты щебневого слоя и определяют коэффициент уплотнения грунта.

Как определить коэффициент уплотнения?

Есть два основных метода, позволяющих провести определение коэффициента уплотнения грунта. При этом точность полученных результатов, затраченное время и стоимость работ по выполнению исследований имеют некоторые отличия:

• Проведение измерений непосредственно на месте строительства с помощью приборов, которые предоставляет инженерная геология. В основном используют плотномеры разного типа, имеющие определенную погрешность при замерах. Это приводит к искажению реальных данных и не совсем верным результатам. По итогам измерений составляется смета и отчет с описанием выполненных исследований. Этот способ относится к экспресс-анализу, поэтому итоги готовы уже через 1-2 дня.

• Вторым методом является выполнение необходимых анализов в условиях лаборатории. Для этого проводят определение коэффициента уплотнения грунта при оптимальной влажности. Такой способ предоставляет возможность получить уточненные данные, но и цена выполненных работ оказывается выше. На получение результатов требуется, как правило, около 4-5 дней, что компенсируется более точными и не искаженными показателями измерений.

Заказать подобное исследование имеет смысл в рамках общих изысканий, которые предлагает геология для проекта. На основании коэффициента уплотнения грунта можно определить дополнительные свойства почвы физико-механического характера, что, бесспорно, будет полезным для качественного проведения строительства. На основании полученных результатов специалисты могут дать рекомендации по изменению уплотнения грунта в необходимую сторону.

Мы работаем в данной сфере деятельности уже более 10 лет и хорошо знаем, что надежность здания, прежде всего, зависит от прочности его основания. Чтобы предупредить даже малейшую погрешность при формировании фундамента здания требуется откинуть ненужную экономия, тем более что каждый сведущий строитель в данной сфере осознает, что подобные изыскания обойдутся в копейки в сравнении с тем, что грозит в будущем – обрушение частичное или полное, судебные разбирательства, человеческие жертвы и т.п.

Мы готовы уже сегодня подготовить точный расчет по представленному вами техническому заданию. Компания ООО «ГеоЭкоСтройАнализ» ждет ваших обращений по контактному телефону: 8 (495) 201-22-08.

Коэффициент уплотнения грунта. Определение плотности грунта :: BusinessMan.ru

Подготавливаясь к застройке, проводят специальные исследования и тесты, определяющие пригодность участка к предстоящей работе: берут пробы грунта, вычисляют уровень залегания подземных вод и исследуют другие особенности почвы, которые помогают определить возможность (или ее отсутствие) строительства.

Проведение таких мероприятий способствует повышению технических показателей, вследствие чего решается ряд проблем, возникающих в процессе строительства, например, проседание почвы под тяжестью конструкции со всеми вытекающими последствиями. Первое ее внешнее проявление выглядит как появление трещин на стенах, а в совокупности с другими факторами к частичному или полному разрушению объекта.

Коэффициент уплотнения: что это?

Под коэффициентом уплотнения грунта имеют в виду безразмерный показатель, который, по сути, является исчислением из отношения плотность грунта/плотность грунта_max. Коэффициент уплотнения грунта рассчитывается с учетом геологических показателей. Любой из них, независимо от породы, пористый. Он пронизан микроскопическими пустотами, которые заполняются влагой или воздухом. При выработке почвы объем этих пустот увеличивается в разы, что приводит к повышению рыхлости породы.

Важно! Показатель плотности насыпной породы намного меньше, чем те же характеристики утрамбованного грунта.

Именно коэффициент уплотнения грунта определяет необходимость подготовки участка к строительству. Опираясь на эти показатели, подготавливают песчаные подушки под фундамент и его основание, дополнительно уплотняя грунт. Если эту деталь упустить, он может слеживаться и под весом конструкции начнет проседать.

Показатели уплотнения грунта

Коэффициент уплотнения грунта показывает уровень уплотненности почвы. Его значение варьируется в рамках от 0 до 1. Для основания бетонного ленточного фундамента нормой считается показатель в >0,98 балла.

Специфика определения коэффициента уплотнения

Плотность скелета грунта, когда земляное полотно поддают стандартному уплотнению, вычисляется в лабораторных условиях. Принципиальная схема исследования заключается в помещении образца почвы в стальной цилиндр, который сжимается под воздействием внешней грубой механической силы – ударов падающего груза.

Важно! Наивысшие показатели плотности грунта отмечаются у пород с влажностью чуть выше нормы. Эта зависимость изображена на графике ниже.

Каждое земляное полотно имеет свою оптимальную влажность, при которой и достигается максимальный уровень уплотнения. Этот показатель также исследуют в лабораторных условиях, придавая породе разную влажность и сравнивая показатели уплотнения.

Реальные данные – это конечный результат исследований, измеряющийся по окончании всех лабораторных работ.

Методы уплотнения и вычисления коэффициента

Географическое расположение определяет качественный состав грунтов, каждый из которых обладает своими характеристиками: плотностью, влажностью, способностью к проседанию. Потому так важно разработать комплекс мер, направленный на качественное улучшение характеристик для каждого типа почвы.

Вам уже известно понятие коэффициента уплотнения, предмет которого изучается строго в лабораторных условиях. Проводят такую работу соответственные службы. Показатель уплотнения почвы определяет методику воздействия на грунт, вследствие которой он получит новые прочностные характеристики. Проводя такие действия, важно учитывать процент усиления, прикладываемого для получения необходимого результата. Исходя из этого вычитывается коэффициент уплотнения грунтов (таблица ниже).

Типология методов уплотнения грунта

Существует условная система подразделения методов уплотнения, группы которых формируются исходя из способа достижения цели — процесса выведения кислорода из слоев почвы на определенной глубине. Так, различают поверхностное и глубинное исследование. Исходя из типа исследования, специалисты подбирают систему оборудования и определяют способ его применения. Методы исследования почвы бывают:

• статическими;
• вибрационными;
• ударными;
• комбинированными.

Каждый из типов оборудования отображает метод применения силы, например пневматический каток.

Частично такие методы применяются в малом частном строительстве, другие исключительно при построении крупномасштабных объектов, возведение которых согласовано с местной властью, так как некоторые из таких строений могут оказывать влияние не только на заданный участок, но и на окружающие объекты.

Коэффициенты уплотнения и нормы СНиП

Все операции, связанные со строительством, четко регламентируются законом, потому строго контролируются соответствующими организациями.

Коэффициенты уплотнения грунтов СНиП определяет пунктом 3.02.01-87 и СП 45.13330.2012. Действия, описанные в нормативных документах, были обновлены и актуализированы в 2013-2014 годах. В них описываются уплотнения для разного рода почвы и грунтовых подушек, использующихся при возведении фундамента и строений разного рода конфигураций, в том числе и подземных.

Как определяют коэффициент уплотнения?

Проще всего определить коэффициент уплотнения грунта по методу режущих колец: металлическое кольцо выбранного диаметра и определенной длины забивают в грунт, во время чего порода плотно фиксируется внутри стального цилиндра. После этого массу приспособления измеряют на весах, а по окончании взвешивания вычитывают вес кольца, получая чистую массу грунта. Это число делят на объем цилиндра и получают окончательную плотность грунта. После чего ее делят на показатель максимально возможной плотности и получают вычисляемое – коэффициент уплотнения для данного участка.

Примеры вычисления коэффициента уплотнения

Рассмотрим определение коэффициента уплотнения грунта на примере:

• значение максимальной плотности грунта — 1,95 г/см³;
• диаметр режущего кольца – 5 см;
• высота режущего кольца – 3 см.

Необходимо определить коэффициент уплотнения почвы.

С такой практической задачей справиться намного легче, чем может показаться.

Для начала забивают цилиндр в грунт полностью, после чего извлекают его из почвы так, чтобы внутреннее пространство оставалось заполненным землей, но снаружи никакого скопления грунта не отмечалось.

При помощи ножа грунт извлекают из стального кольца и взвешивают.

К примеру, масса грунта составляет 450 грамм, объем цилиндра 235,5 см³. Рассчитав по формуле, получаем число 1,91г/см³ – плотность почвы, откуда коэффициент уплотнения почвы – 1,91/1,95 = 0,979.

Возведение любого здания или конструкции — ответственный процесс, которому предшествует еще более ответственный момент подготовки застраиваемого участка, проектирования предполагаемых построек, расчета общей нагрузки на грунт. Это касается всех без исключения построек, которые предназначены для длительной эксплуатации, срок которой измеряется десятками, а то и сотнями лет.

Определение коэффициента уплотнения

Методы определения коэффициента уплотнения, используемые ООО НПО «ГЕОСМАРТ»

Метод стандартного уплотнения по ГОСТ-22733
Достоинства
Данный метод позволяет получить наиболее точное значение коэффициента уплотнения
Недостатки
Методика стандартного уплотнения весьма трудоемка, проведение экспериментов занимает длительное время, приблизительно 4 ч; Метод экспресс — оценки с использованием динамического плотномера ДПГ-1.2
Достоинства
Быстрая оценка свойств основания или степени уплотнения грунта обратной засыпки, как доказывает строительная практика. Так, бетонирование пола подвала не может быть начато пока не будет проведена проверка качества основания.
Недостатки
Неприменим для большинства пылевато-глинистых грунтов Геофизические методы с использованием георадара
Достоинства
Возможность выполнять сплошное обследование основания
Высокая производительность работ
Недостатки
Сложность обработки полученных результатов

В соответствии с ГОСТ 25100-2012 техногенные грунты – естественные грунты, измененные и перемещенные в результате производственной и хозяйственной деятельности человека и антропогенные образования – твердые отходы. Техногенные грунты также называют насыпными грунтами. Можно сделать вывод о том, что техногенные грунты, это грунты обратной засыпки, грунты основания пола, земляных сооружений (насыпей).

Данные грунты характеризуются неоднородностью состава, неравномерной сжимаемостью, длительным временем консолидации, просадочностью, низкими прочностными характеристиками.

Основной проблемой при строительстве, в основании которых залегают техногенные грунты – контроль качества уплотнения при устройстве техногенных оснований, прогноз деформаций во времени. Уплотнение техногенных грунтов – обязательная мера улучшения строительных свойств, вызванная разуплотнением при его перемещении. При уплотнении увеличивается число контактов между частицами в единице объема вследствие их переупаковки. Некачественное выполнение работ по уплотнению грунтов может привести к неравномерным осадкам, деформациям в конструкции полов, бассейнов, нарушению нормальной эксплуатации.

К числу контролируемых характеристик при контроле качества уплотнения основания является коэффициент уплотнения. Коэффициент уплотнения не должен быть меньше значений, указанных в табл. М.2 СП 45.13330.

Под значением коэффициента уплотнения принято считать отношение достигнутой плотности сухого грунта к максимальной плотности сухого грунта, полученной в приборе стандартного уплотнения по ГОСТ 22733. Однако, в условиях строительства необходима быстрая оценка свойств основания. Например, устройство промышленного пола не может быть начато пока не будет протокола по результатам определения коэффициента уплотнения, такая же ситуация происходит при строительстве фундаментов резервуаров на искусственном основании.

Наибольшее распространение получил метод с использованием динамического плотномера (ДПГ-1.2). Прибор ДПГ-1.2 предназначен для определения динамического модуля упругости Еd. Коэффициенты уплотнения определяются по корреляционным зависимостям, которые строятся при проведении серии испытаний в различных грунтовых условиях. По найденным модулям и значений коэффициента уплотнения определенного по лабораторным испытаниям строится графические зависимости.

Зависимость для глинистого грунта представлена на рисунке ниже. Из графика видно, что при увеличении коэффициента уплотнения возрастает значения динамического модуля.

Получите консультацию специалиста по телефону:
Инженер ООО НПО «Геосмарт» Александр +7-908-579-39-03

Выполненные объекты

Определение коэффициента уплотнения грунтов ускоренным методом

Определение коэффициента уплотнения грунтов ускоренным (экспресс) методом.

Коэффициент уплотнения грунта — это безразмерный показатель, исчисляющийся как отношение фактической плотности грунта к его максимальной. При устройстве слоя основания из песка, песчаных подушек под фундамент, оснований фундамента или при обратной засыпке грунт необходимо уплотнять, иначе, со временем, он будет самоуплотняться, тесть слеживаться под собственным весом и весом здания, появится просадка.

Плотность грунта – один из основных показателей физических характеристик, поэтому ее исчисление будет считаться залогом качественного возведения объекта. Изучению подлежит вычисление сопротивления, плотности и максимальное удельное давление, которое он силе выдержать. Результатом лабораторных исследований станет выявление плотности. Получение таких данных поможет определить, пригоден ли грунт для строительства на нем того или иного здания.

Оптимальный коэффициент уплотнения колеблется в районе 0,94 – 0,98. Нормативы по обозначенному коэффициенту предусмотрены ГОСТом, строительными нормами и правилами. Отклонения от требуемого значения коэффициента уплотнения в сторону уменьшения допускаются не более чем в 10% определений от их общего числа и не более чем на 0,04.

Для определения точных показателей на месте, где будет строиться объект, прибегают к использованию приборов в виде плотномеров, типа статического действия модель В-1.

Коэффициент уплотнения грунта оценивается по усилию, прилагаемому к рукояткам плотномера при заглублении наконечника в грунт на длину его рабочей части. Коэффициент уплотнения грунта определяется максимальным отклонением стрелки индикатора, возникающим при деформации динамометрического кольца.

Прибор имеет 4 съемных наконечника, различающиеся диаметром основания и предназначенным для различных типов грунта.

Порядок действия работ.

1) Первым делом необходимо подготовить прибор: собрать все комплектующие, присоединить к штанге наконечник №3, установить индикатор в кронштейн и произвести его настройки, проверить прибор при помощи деревянного бруска.

2) Затем на контролируемом участке подготавливают 3-5 площадок размером 20х20 см, снимают верхний слой грунта толщиной 3-5 см для глинистых и 8-10 см для песчаных грунтов (при уплотнении катками до 10 тонн), 10-20 см (при уплотнении катками от 10 до 20 тонн)

3) Устанавливают вертикально плотномер, поворотом шкалы совмещают большую стрелку индикатора с нулевым делением и, прикладывают усилие к рукоятке, заглубляя наконечник на всю его длину с постоянной скоростью. Время погружения должно составлять 10-12 секунд, в процессе заглубления необходимо зафиксировать максимальное отклонение стрелки.

4) На одной площадке выполняют 3 замера, с расстоянием между соседними точками более 7см. Разница между показаниями не должна превышать 5 делений шкалы.

5) В случае, когда лаборант не в состоянии создать усилие необходимое для погружений наконечника №3 на всю его рабочую длину, его меняют на наконечник №2 при этом показания индикатора увеличивают в 2 раза. Если при проведении испытания показания индикатора составляют менее 20 делений, то наконечник № 3 меняют на №4, и значения показаний уменьшают в 1,5 раза.

6) Результаты испытаний заносят в журнал операционного контроля и вычисляют по ним среднеарифметическое значение показателей, по которым затем при помощи таблицы получают значения фактического коэффициента уплотнения.

7) После анализа всех данных оформляется протокол определения коэффициента уплотнения.

    

Оборудование для уплотнения грунта с различными типами грунта

Перед уплотнением почвы на объекте необходимо учитывать несколько факторов.

1. ТИП ПОЧВЫ

Тип почвы имеет большое влияние на характеристики ее уплотнения. Обычно тяжелые глины, глины и илы обладают более высоким сопротивлением уплотнению, тогда как песчаные почвы и крупнозернистые или гравийные почвы легко уплотняются.

Хорошо гранулированные зернистые почвы имеют высокую степень сухой плотности и обычно легче уплотняются.Крупнозернистые почвы дают более высокую плотность по сравнению с глинами. Хорошо гранулированный грунт можно уплотнить до более высокой плотности.

Связные грунты содержат большое количество воздушных пустот. Эта группа почв требует больше воды, чтобы свести к минимуму воздушные пустоты, и поэтому оптимальное содержание влаги является высоким. Добавление воды делает эту почву пластичной и требует больших усилий по уплотнению.

2. ТИП КОМПАКТОРА

Выбор типа уплотняющего оборудования в основном зависит от типа грунта, который необходимо уплотнять.Приведенную ниже таблицу можно использовать в качестве справочной при выборе типа оборудования для различных типов почв.

Тип уплотнителя	Тип почвы
Каток с гладким колесом	Щебень, песок гравийный
Пневматический изношенный каток	Пески, гравий, илистые, глинистые почвы
Ролик для овчарки / бадминтона	Почва илистая, почва глинистая
Трамбовка	Грунты в закрытых помещениях

3.ТОЛЩИНА СЛОЯ / ТОЛЩИНА ЛИФТА

Степень уплотнения обратно пропорциональна толщине слоя. При заданной энергии уплотнения более толстый слой будет менее уплотнен по сравнению с тонким слоем. Причина в том, что для более толстых почв потребление энергии на единицу веса меньше.

Поэтому очень важно выбрать правильную толщину каждого слоя для достижения желаемой плотности. Толщина слоя зависит от нескольких других факторов, таких как:

• Тип почвы
• Тип катка
• Вес катка
• Контактное давление барабана

Обычно в полевых условиях используется слой толщиной от 200 до 300 мм для достижения однородного уплотнения.

4. КОЛИЧЕСТВО РОЛИКОВЫХ ПРОХОДОВ

Очевидно, что плотность увеличивается с увеличением количества проходов ролика. Однако следует помнить о двух важных вещах.

• Во-первых, после определенного количества проходов ролика дальнейшего увеличения плотности не происходит.
• Увеличение проходов роликов означает увеличение затрат на проект.

Очень важно определить количество проходов катком для любого типа почвы при оптимальной влажности.Полевые испытания на уплотнение проводятся для экономии аспекта уплотнения земляных работ при достижении желаемого уровня плотности.

5. СОДЕРЖАНИЕ ВЛАГИ

Правильный контроль содержания влаги в почве необходим для достижения желаемой плотности. Максимальная плотность при минимальном усилии уплотнения может быть достигнута путем уплотнения почвы с близкой к оптимальной влажности.

Если содержание влаги в почве ниже оптимального, необходимо добавить расчетное количество воды в почву с помощью разбрызгивателя, прикрепленного к цистерне с водой, и смешать с почвой с помощью автогрейдера для обеспечения равномерного содержания влаги.

Если в почве слишком много влаги, рекомендуется высушить ее путем аэрации для достижения оптимального содержания влаги.

6. КОНТАКТНОЕ ДАВЛЕНИЕ

Контактное давление зависит от веса роликового колеса и площади контакта. В случае пневматических катков давление в шинах также определяет контактное давление в дополнение к нагрузке на колесо. Более высокое контактное давление увеличивает сухую плотность и снижает оптимальное содержание влаги.

7. СКОРОСТЬ ПРОКАТКИ

Скорость прокатки очень важна для выхода ролика. Следует учитывать два важных момента.

• Во-первых, чем больше скорость прокатки, тем большую протяженность насыпи можно утрамбовать за один день.
• Во-вторых, при более высокой скорости, вероятно, будет недостаточно времени для того, чтобы произошли желаемые деформации, и может потребоваться больше проходов для достижения требуемого уплотнения.

Между этими двумя соображениями должен быть баланс. Обычно скорость всех катков ограничена примерно 5 км / час.

В случае вибрационных катков скорость оказалась важным фактором, поскольку количество его колебаний в минуту не связано с его поступательной скоростью.

Следовательно, чем ниже скорость движения, тем больше вибраций в данной точке и меньшее количество проходов требуется для достижения заданной плотности.

Коэффициент уплотнения грунта (значения)

Коэффициент уплотнения грунта — отношение фактической плотности грунта (каркаса грунта) в насыпи к максимальной плотности грунта (каркаса грунта).

Пример:

Что означает коэффициент уплотнения почвы 95%?

Коэффициент уплотнения почвы 95% означает, что фактическая плотность почвы составляет 95% от максимально возможной плотности почвы (почва определяется в лаборатории).

Этот коэффициент определяется следующими методами:

1. Метод врезного кольца — образцы грунта отбираются из уплотненного слоя и испытываются в грунтовой лаборатории в соответствии с ГОСТ 5180-2015 «Грунты.Методы лабораторного определения физических характеристик ». Основной недостаток метода: длительные испытания (транспортировка и лабораторные испытания) [Российский стандарт]

2. Динамический плотномер грунта (ДПГ) — принцип действия основан на методе падающей нагрузки, при котором измеряются сила удара и деформация грунта. Он используется вместе с методом врезного кольца для ускорения определения коэффициента уплотнения почвы.

На начальном этапе ДПГ калибруется на нескольких участках отбора проб по данным испытаний методом врезного кольца (ГОСТ 5180-2015) [Российский стандарт]

Затем по данным калибровки определяется коэффициент уплотнения в оставшихся точках, что позволяет получить результат сразу на месте.

Требуемый коэффициент уплотнения грунта (согласно СНиП 3.02.01-87) для засыпки или насыпи представлен в таблице 1.

Таблица 1. Коэффициент уплотнения грунта

Тип грунта	Факторы уплотнения грунта к ком ,%
	под нагрузкой на поверхность уплотненного грунта, МПа (кг / см 2 )
	0				0,05 — 0,2 (0,5 — 2)				св. 0,2 (2)
	при общей мощности насыпного грунта, м
	до 2	2,01-4	4,01-6	св.6	до 2	2,01-4	4,01-6	св. 6	до 2	2,01-4	4,01-6	св. 6
Глина	92	93	94	95	94	95	96	97	95	96	97	98
Песок	91	92	93	94	93	94	95	96	94	95	96	97

Например, значение коэффициента уплотнения грунта обратной засыпки из песка, вместимость засыпки 2.5 м и нагрузка на насыпь 0,3 МПа 95%

Испытание на уплотнение почвы | Geoengineer.org

Введение

Уплотнение грунта — это процедура, при которой грунт подвергается механическому воздействию и уплотняется. Почва состоит из твердых частиц и пустот, заполненных водой и / или воздухом. Более подробное объяснение трехфазной природы почв дается в Почва как трехфазная система . Под воздействием нагрузки частицы почвы перераспределяются в массе почвы, и объем пустот уменьшается, что приводит к уплотнению.Механическое напряжение может быть приложено замешиванием, динамическими или статическими методами. Степень уплотнения количественно определяется путем измерения изменения удельного веса сухой почвы γ _d .

В рамках инженерных приложений уплотнение особенно полезно, так как оно приводит к:

• Повышению прочности на грунтов
• A снижению сжимаемости грунтов
• A снижению проницаемости грунтов

Эти факторы имеют решающее значение для конструкций и инженерных сооружений, таких как земляные плотины, насыпи, опоры тротуаров или опоры фундаментов.

Степень уплотнения зависит от свойств почвы, типа и количества энергии, обеспечиваемой процессом уплотнения, а также от влажности почвы. Для каждой почвы существует оптимальное количество влаги, при котором она может испытывать максимальное сжатие. Другими словами, для данного уплотняющего усилия грунт достигает своего максимального веса сухой единицы ( γ _{d, max} ) при оптимальном уровне влажности ( w _opt ).

Сжимаемость относительно сухой почвы увеличивается по мере добавления к ней воды. То есть для уровней содержания воды в сухом состоянии или optimu m (w _opt ) вода действует как смазка, позволяя частицам почвы скользить относительно друг друга, что приводит к более плотной конфигурации. За пределами определенного уровня содержания воды ( влажный из оптимального , w> w _opt ) избыток воды в почве приводит к увеличению порового давления воды, которое раздвигает частицы почвы.Типичная корреляция между сухой единицей веса и содержанием воды представлена ​​на Рис. 1 . Кроме того, стоит отметить, что, как видно из , рис. 2, , для данного грунта наивысшая прочность достигается только в сухом или оптимальном состоянии (, рис. 2а, ), а самая низкая гидравлическая проводимость достигается только во влажном состоянии. оптимума ( Рисунок 2b ). Влияние уплотняющего усилия на максимальный вес сухой единицы (γ _{d, max} ) и оптимальный уровень содержания воды (w _opt ) можно наблюдать на Рис. 4 .С увеличением уплотняющего усилия γ _{d, max} увеличивается, а w _opt уменьшается. То есть меньшего содержания воды достаточно для насыщения более плотного образца.

Рисунок 1 : Влияние содержания воды на массу сухой единицы во время уплотнения почвы

Рисунок 2 : Влияние содержания воды на почву а) прочность и б) гидропроводность

Проктор Испытание на уплотнение

Самым распространенным лабораторным испытанием на уплотнение почвы является испытание на уплотнение Проктора.

Тест Проктора был изобретен в 1930-х годах Р. Р. Проктором, полевым инженером Бюро водоснабжения и водоснабжения в Лос-Анджелесе, Калифорния. Процесс, имитирующий процессы уплотнения на месте, обычно выполняемые при строительстве земляных дамб или насыпей, является наиболее распространенным лабораторным испытанием, проводимым для определения сжимаемости грунтов.

Тип уплотнения и энергия, обеспечиваемая для данного объема почвы, являются стандартными, и, таким образом, испытание фокусируется на изменении содержания влаги в образце для получения оптимального содержания воды (w _opt ).

Стандартный тест Проктора включает цилиндрическую форму объемом 0,95 литра, в которую грунт помещается и уплотняется в 3 слоя. Каждый слой сжимается путем 25-кратного падения груза весом 2,5 кг с высоты 30 сантиметров.

Модифицированная версия теста была представлена ​​после Второй мировой войны, в 1950-х годах, когда тяжелая техника могла приводить к более высокому уплотнению. В новом подходе цилиндрическая форма осталась прежней, однако падающий вес увеличен до 4,5 кг, а высота падения — до 45 сантиметров.Кроме того, грунт уплотняется в 5 слоев по 25 ударов в каждом слое.

Испытание проводится для 5 значений влажности, чтобы получить оптимальное содержание воды (w _opt ), для которого значение веса сухой единицы является максимальным (γ _{d, max} ).

Испытательное оборудование

Оборудование, используемое для проведения испытания, включает:

• Цилиндрическая пресс-форма диаметром 10 сантиметров, оснащенная основанием и манжетой
• Трамбовка Proctor весом 2,5 кг или 4,5 кг в зависимости от того, стандарт модифицированного теста проведен
• No.4 Сито
• Стальная линейка
• Контейнеры для влаги
• Градуированный цилиндр
• Смеситель
• Контролируемая печь
• Металлический поддон и совок

Типичные цилиндрические формы для уплотнения и трамбовки показаны на рис. .

Рисунок 3 : Формы Проктора и трамбовки (ASTM / AASHTO) от Контрольная группа (для получения дополнительной информации нажмите здесь )

Процедура испытания

Процедура испытания на уплотнение Проктора состоит из выполните следующие действия:

1. Получите около 3 кг почвы.
2. Пропустите почву через сито № 4.
3. Взвесьте массу грунта и форму без манжеты (Ш _м ).
4. Поместите почву в миксер и постепенно добавляйте воду, чтобы достичь желаемого содержания влаги (w).
5. Нанесите смазку на воротник.
6. Удалите почву из миксера и поместите ее в форму в 3 или 5 слоев в зависимости от используемого метода (Стандартный Проктор или Модифицированный Проктор). Для каждого слоя запустите процесс уплотнения с 25 ударов на слой.Капли наносятся вручную или механически с постоянной скоростью. Грунтовая масса должна заполнять форму и доходить до воротника, но не более чем на 1 сантиметр.
7. Осторожно снимите воротник и срежьте почву, выступающую над формой, заостренной прямой кромкой.
8. Взвесьте плесень и содержащий грунт (W).
9. Выдавите почву из формы с помощью металлического экструдера, убедившись, что экструдер и форма находятся на одной линии.
10. Измерьте содержание воды в верхней, средней и нижней части образца.
11. Снова поместите почву в миксер и добавьте воды для достижения более высокого содержания воды w.

Расчеты

Сначала рассчитывается содержание воды при уплотнении ( w ) образца почвы с использованием среднего значения трех полученных измерений (верхняя, средняя и нижняя часть массы почвы).

Затем вес сухой единицы ( γ _d ) рассчитывается следующим образом:

где: W = вес формы и масса почвы (кг)

W _м = вес формы (кг)

w = содержание воды в почве (%)

V = объем формы (м ³ , обычно 0.033m ³ )

Эту процедуру следует повторить еще 4 раза, учитывая, что выбранное содержание воды будет как ниже, так и выше оптимального. В идеале выбранные точки должны быть хорошо распределены, причем 1-2 из них близки к оптимальной влажности.

Производные веса сухой единицы вместе с соответствующим содержанием воды нанесены на диаграмму вместе с кривой нулевых пустот, линией, показывающей корреляцию веса сухой единицы с содержанием воды при условии, что почва насыщена на 100%.Независимо от того, сколько энергии подводится к образцу, уплотнить его за пределами этой кривой невозможно. Кривая нулевых пустот рассчитывается следующим образом:

где: G _S = удельный вес частиц почвы (обычно G _S ~ 2,70)

γ _W = удельный вес насыщенного грунта (кН / м ³ )

Типичные кривые, полученные на основе стандартных и модифицированных тестов Проктора, а также кривая нулевых воздушных пустот представлены на Рис. 4 .

Рис. 4 : Типичные кривые, полученные с помощью стандартного и модифицированного тестов Проктора. Также показана кривая нулевых воздушных пустот

факторов, влияющих на уплотнение почвы | Типы почвы

Уплотнение почвы — это процесс увеличения сухой плотности почвы за счет уменьшения содержания воздуха или воздушных пустот в почве. Этот процесс является неотъемлемой частью строительства любого сооружения, так как он укрепляет почву. Многие факторы влияют на степень уплотнения почвы.На уплотнение почвы влияют следующие факторы:

Влагосодержание

Для достижения желаемой плотности почвы необходимо надлежащим образом контролировать ее влажность. Если содержание воды низкое, это приводит к тому, что почва становится жесткой, которая сопротивляется уплотнению. Когда содержание воды увеличивается, между частицами почвы происходит смазка, и почва становится более пригодной для обработки.

Сухая плотность почвы увеличивается с увеличением содержания воды до достижения оптимального содержания воды.Добавление большего количества воды на этом этапе уменьшит сухую плотность. Количество воды, добавляемой в почву до достижения ее максимальной плотности в сухом состоянии, называется содержанием влаги в почве.

Эффект уплотнения

Типы грунта

Тип грунта в значительной степени влияет на уплотнение этого грунта. Крупнозернистые грунты можно уплотнять до более высокой сухой плотности, чем мелкозернистые грунты. Максимальная сухая плотность уменьшается, если количество мелких частиц увеличивается до количества, превышающего количество, необходимое для заполнения пустот в крупнозернистых почвах.Следовательно, можно с уверенностью сказать, что хорошо отсортированная почва имеет гораздо более высокую плотность в сухом состоянии, чем плохо отсортированная почва.

Виброуплотнение в действии

Связные грунты, такие как тяжелые глины, глины и илы, обеспечивают более высокое сопротивление уплотнению, поскольку они достигают более низкой максимальной плотности в сухом состоянии. Несвязные почвы, такие как песчаные почвы, крупнозернистые или гравийные почвы, легко уплотняются.

Максимальная сухая плотность и оптимальное содержание воды для различных почв

Степень уплотнения

Оптимальное содержание воды, необходимое для уплотнения, уменьшается с увеличением усилия уплотнения.Этот эффект увеличения уплотнения значим только до тех пор, пока содержание воды не достигнет оптимального уровня. После этого уровня объем воздушных пустот становится почти постоянным, и эффект повышенного уплотнения незначителен. Следует отметить, что максимальная плотность в сухом состоянии не увеличивается с увеличением усилия уплотнения.

Слово «уплотняющее усилие» означает усилие, прилагаемое оборудованием, используемым для уплотнения почвы. Ниже приведены типы оборудования, используемого для различных типов почв:

• Щебень, гравийный песок: Каток с гладкими колесами
• Гравий, песок: Каток с резиновыми шинами
• Песок, гравий, илистая почва, глинистые почвы: Каток с пневматическими шинами
• Илистый грунт, Глинистый грунт: каток с опорой на барабан
• Грунт в замкнутой зоне: трамбовщик
• Пески: вибрационный каток

Контактное давление

Контактное давление — это давление между грунтом и колесами оборудования, используемого для уплотнения .Это давление зависит от веса роликового колеса и площади контакта. Более высокое контактное давление увеличивает сухую плотность и снижает оптимальное содержание влаги.

Скорость прикатывания

Скорость прикатывания — это скорость, с которой почва уплотняется, является важным фактором. Следует учитывать два важных момента. Во-первых, чем выше скорость прокатки, тем большую протяженность насыпи можно утрамбовать за сутки. Во-вторых, при более высокой скорости прокатки существует вероятность того, что для возникновения деформаций потребуется недостаточное время, и, следовательно, может потребоваться больше проходов для достижения желаемого уплотнения.

Укладка грунта поверх армирующего материала.

Чем ниже скорость движения, тем больше вибраций в данной точке и меньше количество проходов требуется для достижения заданной плотности.

Земляные работы по выемке грунта и уплотнению; Что нужно знать

Выемка земли и профилирование могут стать увлекательной частью строительного проекта. Приятно смотреть на мощное тяжелое оборудование, которое с максимальной пользой использует опытный оператор.Объем земляных работ варьируется от рытья опор для небольшого здания до перемещения миллионов кубических ярдов земли. Однако все земляные работы объединяет то, что тщательное планирование является ключом к успеху.

Необходимо дать определение нескольким терминам. Раскопки часто используют как широкий термин, который включает выемку (или выемку) и насыпь (или насыпь). Вырез определяется как удаление материала для снижения отметки области. Заливка определяется как размещение материала для повышения отметки области.Уплотнение должно происходить во время операции заполнения, чтобы увеличить плотность укладываемого грунта. Другой распространенный сбой при земляных работах — это выемка грунта и рытье траншеи.

Набухание и усадка — два важных и часто неправильно понимаемых термина. Рассмотрим простой пример: вырыть яму объемом 1,0 кубический ярд с помощью лопаты и бросить землю в тачки. В земле 1,0 кубический ярд почвы находится в девственном (или естественном) состоянии. При перекопывании в тачки почва находится в рыхлом (или с меньшей плотностью) состоянии и, вероятно, имеет объем 1.От 2 до 1,4 кубических ярдов. Этот процесс увеличения объема почвы от девственного состояния до рыхлого называется набуханием.

Усадка, с другой стороны, возникает, когда та же самая почва помещается обратно в яму объемом один кубический ярд и должным образом уплотняется. В зависимости от типа почвы конечный объем может составлять 0,9 куб. Ярда или 1,1 куб. Ярда. Вышеупомянутое объясняет, почему, когда кто-то копает и повторно засыпает яму, иногда не хватает почвы для заполнения ямы, а иногда остается почва.

Отличная таблица, показывающая веса, коэффициенты набухания и коэффициенты усадки для различных материалов, приведена ниже.Таблица характеристик — это постоянно растущий объем знаний, в который за последние 100 лет внесли свой вклад множество авторов. Все указанные значения обязательно являются приблизительными. Каменные материалы обозначены следующим образом: I — вулканический; S, осадочный; или М, метаморфический. Кубический ярд в колонне среза предполагает естественную влажность и имеет отклонение + 10%. Свободный столбец кубического ярда имеет отклонение +33 процента. Например, следует предположить, что влажная глина с заданным набуханием 40 процентов имеет диапазон набухания от 30 до 53 процентов.2 процента. Кубический ярд в колонне наполнения также имеет отклонение на 33% и предполагает механическое уплотнение при соответствующем уровне влажности.

При выемке грунта и профилировании площадки наиболее частыми проблемами являются неправильное уплотнение, неправильные окончательные отметки и работа за пределами указанной области, которая должна быть нарушена. Не существует волшебства, простых ответов или процедур, которые позволили бы избежать вышеуказанных проблем.

Неправильное уплотнение почвы — распространенная и часто трудная проблема.В предыдущем разделе «Инженерия и геология почвы» обсуждались технические аспекты уплотнения почвы. Практические, полевые задачи включают:

1. Почва слишком влажная: ее необходимо аэрировать или смешать с сушильными материалами.
2. Почва для высыхания: нужно добавить воды
3. Подъемники для слишком глубокого уплотнения: уменьшить глубину подъема
4. Различные типы почвы: проверьте, соответствует ли тест Проктора (тест, который измеряет плотность образца почвы для других тестов) типу встречающейся почвы
5. Инспектор грунта задерживает операции по уплотнению, чтобы провести испытания: попытаться создать командную среду и спланировать проведение испытаний для всеобщего блага.

Проблемы с неправильными окончательными отметками и выходом за рамки указанных в контракте ограничений более очевидны. Подрядчик земляных работ, безусловно, должен нести ответственность за свою работу, единственная реальная проблема связана с определением ошибки. Разработчик сайта должен знать об этой потенциальной проблеме и разработать собственное решение для ее решения.

В целом, лучшие решения следующие:

1. Начальник строительства должен быть осведомлен о конкретных требованиях, насколько это возможно (т.е. понимать всю работу) и иногда проверять на месте.
2. По возможности субподрядчики, следующие за классификацией площадки, должны проверить и принять предыдущие работы до начала.

Несмотря на то, что подрядчик по земляным работам несет полную ответственность за свою работу, график или качество проекта могут быть нарушены, если ошибки будут обнаружены слишком поздно. Выше приведены некоторые проблемы, с которыми можно столкнуться в этой области, и возможные решения. Во многих случаях решения кажутся простыми в применении, но довольно сложными и дорогостоящими.Независимо от сложности, работа на сайте почти всегда имеет решающее значение для своевременного завершения проекта и должна быть приоритетом для разработчика сайта, как и C&C Site Development. Важно иметь опыт, который охватывает огромное количество проектов в одной и той же области, чтобы полностью понимать и преодолевать возможные результаты.

Помните, если у вас намечается какой-то проект, сейчас самое время позвонить в C&C Site Development за помощью и советом.Мы можем перенести ваш проект с необработанной площади на готовую площадку так же легко, как позвонив в C&C, позвоните нам сейчас, мы можем помочь:

C&C Site Development готова помочь вам сегодня.

• Мы предлагаем опыт и лидерство посредством консультационных услуг на всех этапах строительства, повышая эффективность и, в конечном итоге, прибыльность.
• Наша ответственная практика проведения торгов вместе с нашими эффективными и профессиональными административными услугами доказала свою эффективность при запуске и успешном завершении проектов при постоянной поддержке.
• Наши системы и философия находятся на переднем крае отраслевых стандартов, а цели, которые мы ставим с помощью проверенных тактик, повышают эффективность проектов и их прибыльность.

Свяжитесь с C&C Site Development сегодня, чтобы назначить консультацию.

Уплотнение почвы | UMN внутренний номер

Рисунок 24: Тракторы с гусеницами (фон) и шинами.

Любое оборудование, будь то гусеницы или шины, может создавать уплотнение.Выбор оборудования, обеспечивающего наименьшее уплотнение, зависит от нескольких факторов.

Тракторы

Припаркованный гусеничный трактор оказывает давление на почву примерно от 4 до 8 фунтов на квадратный дюйм в зависимости от ширины, длины и веса трактора. Этот фунт на квадратный дюйм изменяется в зависимости от расположения роликов промежуточных колес, жесткости пружины в точках крепления, жесткости гусеницы, динамической передачи веса при нагрузке на дышло и т. Д. (Рисунок 24).

Радиальные шины создают давление на 1-2 фунта выше, чем их надлежащее внутреннее давление.Например, если радиальная шина накачана до 6 фунтов на квадратный дюйм, шина оказывает давление на почву от 7 до 8 фунтов на квадратный дюйм. Это давление также зависит от размера проушины, жесткости шины и нагрузки на дышло.

Шины с диагональным кордом старого образца, накачанные до 6–8 фунтов на квадратный дюйм, не могут эффективно работать и легко изнашиваются при таком низком давлении в шинах. Следовательно, они должны быть накачаны до 20-25 фунтов на квадратный дюйм.

Как управлять уплотнением почвы

Чтобы сохранить уплотнение почвы в зоне плуга, поддерживайте радиальное давление в шинах около 10 фунтов на квадратный дюйм.В зависимости от размера шин вам, возможно, придется добавить сдвоенные шины для достижения этой цели. Проконсультируйтесь с вашим местным дилером по шинам, чтобы определить надлежащее давление в шинах.

Исследование: Тракторное уплотнение

Рисунок 25: Уплотнение почвы полноприводными и гусеничными тракторами при различных тяговых нагрузках. Исследование

Iowa показало, что небольшие тракторы, оборудованные гусеницами или радиальными шинами, создают уплотнение в верхних слоях на 5–8 дюймов. Однако ниже этой глубины эффект уплотнения был незначительным.

На рис. 25 показана корреляция между давлением в шинах и уплотнением почвы по результатам исследования, проведенного Университетом штата Огайо. Эффект уплотнения был измерен на глубине 20 дюймов на илистом суглинке (ширина шин составляла примерно 28 дюймов) для четырех различных сценариев. Они сравнили

• Трактор John Deere 8870 с сдвоенными баками 710 / 70R38, правильно накачанными до 6 и 7 фунтов на квадратный дюйм (спереди и сзади)
• Тот же трактор John Deere с шинами, накачанными до 24 фунтов на квадратный дюйм
• Cat Challenger 65 с резиновыми гусеницами 24 дюйма
• Cat Challenger 75 с резиновыми гусеницами 36 дюймов

По физическим свойствам почвы трактор с правильно накачанными шинами был признан лучшим, за ним следуют 36-дюймовые и 24-дюймовые гусеницы.Наибольшее уплотнение вызвал трактор с чрезмерно накачанными шинами. Относительный рейтинг был одинаковым для автомобилей без груза и с буксируемым грузом (40-футовый культиватор).

Комбайны

Рисунок 26: Уменьшение пористости почвы по глубине при разном давлении почвы.

Общая нагрузка на ось тяжелого полевого оборудования, такого как зерновозы или комбайны, практически одинакова независимо от того, используются ли в оборудовании гусеницы или шины. Гусеницы улучшают тягу и управляемость в поле, но зерновоз 25 тонн на ось по-прежнему создает уплотнение под поверхностью, независимо от того, есть ли у него гусеницы или шины.

Исследование: уплотнение комбайна

Другой исследовательский проект в Огайо тестировал зерновоз на 1200 бушелей в сравнении с комбайном John Deere 9600 с другим расположением гусениц. Сдвоенные шины зернового прицепа, безусловно, вызывали наихудшее уплотнение. Результаты (Рисунок 26), от худшего до наименьшего уплотнения:

.

1. Зерновоз с двумя шинами.

2. Комбайн с одинарными шинами 30.5L32 при давлении 34 фунта на квадратный дюйм.

3. Комбайн с полугусеничной системой со средним давлением 10 фунтов на квадратный дюйм.

4. Комбайн со сдвоенными шинами 18.4R38 при давлении 26 фунтов на квадратный дюйм.

5. Комбайн с широкими шинами 68×50.0-32 с избыточным давлением 24 фунта на квадратный дюйм.

6. Комбайн с такими же широкими шинами при правильном давлении 15 фунтов на квадратный дюйм.

Обратите внимание, что среднее расчетное давление на грунт полугусеницы составляло около 10 фунтов на квадратный дюйм, но оно давало результаты, которые, по-видимому, уравнивают его с шиной с давлением от 26 до 30 фунтов на квадратный дюйм. В основном это происходит из-за направленного вниз давления со стороны направляющих колес.Исследователи предположили, что чем ниже давление накачки, тем лучше для пористости почвы.

Измерение степени уплотнения мелкозернистого грунтового основания с помощью легкого динамического пенетрометра

Для определения степени уплотнения грунтового основания, заполненного мелкозернистым грунтом, были проведены испытание на уплотнение и испытание светодинамическим пенетрометром (LDP) для низких температур. образцы глины предельной жидкости с различным содержанием воды в лаборатории. Затем было построено прогнозное уравнение коэффициента проникновения (PR), определяемого как глубина падения молота LDP, степень уплотнения ( K ) и содержание воды ( ω ).После этого были выкопаны существующие мелкозернистые грунтовые основания по результатам полевых испытаний на основе ТБД. Были получены значения PR на месте, влагосодержание и степень уплотнения откосов. Расчетные степени уплотнения с использованием уравнения прогнозирования сравнивались с измеренными значениями степени уплотнения в полевых условиях. Результаты показывают, что между ними существует хорошая согласованность, и была получена ошибка в пределах 3,5%. Кроме того, содержание воды должно быть определено в первую очередь при использовании уравнения прогноза, которое предлагается в этом исследовании.Поэтому был разработан численный метод определения содержания воды в земляном полотне, и было проведено сравнение прогнозируемого и измеренного содержания воды, что показывает относительно высокую относительность. Затем степень уплотнения мелкозернистого грунтового основания может быть рассчитана в соответствии с уравнением прогнозирования, которое включает коэффициент проникновения (PR) и численно рассчитанное содержание воды в качестве входных данных вместо измеренного значения в поле.

1. Введение

В гражданском строительстве исследование прочности и целостности каждого земляного полотна шоссе становится необходимым для оптимизации структурных характеристик и безопасности дорожного покрытия [1].Степень уплотнения является важным показателем исследования для достижения цели контроля качества на месте / обеспечения качества зернистых слоев дорожного покрытия (земляного полотна, основания и основания) [2–4]. Если результаты исследования не соответствуют требованиям по уплотнению в конструкции, несущая способность земляного полотна будет ниже, и тогда возникнут некоторые проблемы, такие как оседание земляного полотна и растрескивание покрытия [5]. Традиционно одним из мероприятий во время исследования земляного полотна является определение степени уплотнения с помощью различных полевых и лабораторных испытаний, таких как метод песчаного конуса [6] и метод врезного кольца [7, 8].Хотя эти методы оценки являются лучшими и надежными, они включают относительно сложные этапы и требуют много времени для получения конечного результата [9]. Кроме того, образцы грунта при использовании этих методов необходимо просверлить или выкопать на земляном полотне, что является разрушительным и может существенно повлиять на характеристики дорожного покрытия [10]. Для преодоления этих недостатков было разработано множество неразрушающих и экономящих время методов и оборудования [11–13].

В качестве неразрушающего, эффективного, быстрого и надежного метода контроля динамический конический пенетрометр (DCP) был введен в качестве критерия для проверки прочности фундамента в спецификациях Американской ассоциации государственных служащих автомобильных дорог и транспорта (AASHTO) и Южной Африки. [14].Это устройство обеспечивает непрерывные и непрерывные стратиграфические данные, когда его конусный зонд вводится в почву по вертикальной глубине. Данные, полученные с помощью DCP, получили сильное теоретическое признание и могут быть использованы для всесторонней оценки грунта основания. Применение DCP было дополнительно исследовано предыдущими исследователями. Siekmeier et al. [15], Джордж и др. [16] и Мукаби [17] построили эмпирическую формулу, сочетающую коэффициент проникновения (PR) DCP с модулем упругости и коэффициентом несущей способности (CBR) для Калифорнии.Mohammadi et al. [18], Альгамди [19], Эмре и др. [20], а также Ян и др. [21] получили некоторые полезные результаты для оценки плотности земляного полотна с помощью DCP, и была установлена ​​корреляция между степенью уплотнения, коэффициентом проникновения и содержанием воды. Преимущество использования DCP заключается в проверке свойств почвы при ее естественной плотности и влажности. Эти применения теории и метода DCP были приняты для различных почв, и они обеспечивают возможность эмпирических корреляций, основанных на статистическом анализе полевых испытаний и свойств почвы.

Световой динамический пенетрометр (LDP) также является неразрушающим методом оценки характеристик слоя почвы, принцип работы которого аналогичен принципу работы DCP. По сравнению с DCP, его молот легче, а расстояние падения меньше, что удобно и быстро для полевых испытаний земляного полотна с использованием LDP вместо DCP. Таким образом, цель данной статьи — проверить степень уплотнения мелкозернистого грунтового основания с помощью LDP. Сначала были представлены принципы и этапы тестирования на основе LDP.Испытания на уплотнение и LDP типичной глины с низким пределом текучести были проведены в лаборатории, и квадратное уравнение прогнозирования между степенью уплотнения ( K ), коэффициентом проникновения (PR) и содержанием воды ( ω ) был основан. Затем справедливость этого уравнения была проверена полевыми испытаниями мелкозернистых грунтовых оснований. Наконец, был предложен и апробирован численный метод расчета влагосодержания грунтовых оснований. Таким образом, степень уплотнения мелкозернистого грунтового основания может быть рассчитана согласно квадратному уравнению прогнозирования, которое использует коэффициент проникновения (PR) и численно рассчитанное содержание воды вместо измеренного значения в поле.

2. Устройство и метод испытаний LDP

Легкий динамический пенетрометр (LDP), малогабаритный портативный пенетрометр для испытаний грунта на месте, состоит из молотка (вес 10 кг и расстояние падения 500 мм), проникающий стержень (длина 1000 мм, всего 4 стержня) и коническая головка (диаметром 40 мм и 60 ° на коническом наконечнике), как показано на рисунке 1. Когда полевые испытания проводятся с использованием LDP, глубина и падение молотка LDP регистрируется, когда кончик конуса вбивается в грунт молотком.Коэффициент проникновения (PR), определяемый как глубина удара молота, может отражать свойства слоев почвы.

Когда проводится испытание с использованием LDP, необходимо выполнить следующую процедуру: (1) Испытательная площадка должна быть плоской, и также должен быть подготовлен журнал записей. (2) Конический наконечник и стержень для проникновения со шкалой должны быть собраны и подключены. Проникающая штанга всегда должна быть перпендикулярна поверхности земли, когда выполняется испытание. (3) Во время испытания проникающая штанга должна удерживаться одним тестером.Молоток следует поднять и отпустить вдоль стержня проникновения. При этом необходимо регистрировать частоту и глубину проникновения.

3. Лабораторные испытания на основе LDP и прогноз степени уплотнения

3.1. Лабораторное испытание на основе LDP

Образцы почвы были взяты в рамках проекта расширения скоростной автомагистрали Наньчан-Чжаншу в провинции Цзянси. Предел жидкости, предел пластичности, оптимальное содержание влаги, максимальная плотность в сухом состоянии и анализ размера частиц были проведены для классификации почвы и основных свойств.Их предел жидкости и предел пластичности составляют 35,8% и 22,8% соответственно. Согласно тесту на уплотнение, оптимальное содержание влаги и максимальная плотность в сухом состоянии составляют 13,0% и 1,954 г / см ³ соответственно. Анализ размера частиц показывает, что процент прохождения 0,075 мм образцов почвы составляет 82,2%. Таким образом, образец почвы был отнесен к категории глины с низким пределом жидкости в соответствии со стандартом «Методы испытаний грунтов для дорожного строительства » (JTG E40-2007) в Китае.

Чтобы изучить влияние содержания воды на PR, измеренное LDP, были приготовлены различные образцы почвы с 5 начальным содержанием воды и 5 плотностями в сухом состоянии.Содержание воды в образцах почвы было установлено на 9%, 13%, 16%, 19% и 23%, что охватывает возможный диапазон влажности грунтов земляного полотна в Китае. Степень уплотнения земляного полотна составляет 96% и 93% соответственно, согласно требованиям действующей спецификации в Китае. Для повышения точности теста на основе LDP были выбраны степени уплотнения 82%, 86%, 90%, 94% и 98% образцов грунта. Образцы 152 мм × 220 мм (диаметр × высота) были приготовлены методом статического давления в 5 слоев, как показано на рисунке 2.Зависимости между содержанием воды и PR с различной степенью уплотнения были изогнуты на рисунке 3. На рисунке 3 можно увидеть, что минимальное значение PR находится рядом с оптимальным содержанием воды для той же степени уплотнения, а значения PR уменьшаются. с увеличением степени уплотнения значения при неизменном содержании воды. Как упоминалось выше, коэффициент проникновения (PR) LDP может отражать плотностные свойства слоев почвы. Таким образом, зависимость между PR, степенью уплотнения ( K ) и влагосодержанием ( ω ) почв может быть построена по результатам LDP [18–21], как показано в следующем уравнении: где — степень уплотнения почвы (%), — степень пенетрации (мм / капля), — влажность почвы (%).

3.2. Полевые испытания на основе LDP

Был выбран типичный участок K24 + 600, из которого были взяты образцы грунта. Испытания светодинамического пенетрометра (LDP) проводились в верхней части 96-й зоны (т.е. степень уплотнения 96%), 94-й зоны и 93-й зоны существующего земляного полотна с глубиной проникновения 360 см, как показано. на рисунке 4. Данные испытаний были записаны для каждых 20 см глубины проникновения.

На рисунке 5 показаны значения PR для различных программ тестирования.Из Рисунка 5 видно, что значения PR постепенно увеличиваются с увеличением глубины, что указывает на то, что степень уплотнения грунта откосов земляного полотна постепенно уменьшается с увеличением глубины. Значение PR составляет около 13 мм на ход молота на глубине 100 см откоса земляного полотна и распределяется относительно равномерно. Причина в том, что полевые испытания на основе ТБД проводились летом, а содержание воды на поверхности склона было относительно низким. Значения PR постепенно увеличиваются и составляют от 14 мм до 20 мм за удар на глубине от 100 см до 360 см.Кроме того, из рисунка 5 видно, что хотя V1, V2 и V3 начинались с вершины разных зон, их значения PR почти одинаковы на глубине 100 см. Это показывает, что нет явной разницы в свойствах земляного полотна в этом объеме, несмотря на то, что их начальные степени уплотнения различны. Кроме того, Рисунок 5 показывает, что значения PR для секции V3 больше, чем для двух других секций, что указывает на то, что содержание воды в нижнем земляном полотне больше, чем в верхнем земляном полотне.

3.3. Измерение степени уплотнения и содержания воды на откосе земляного полотна

Для исследования изменений степени уплотнения и содержания воды на откосе земляного полотна К24 + 600 вручную выкопали канаву шириной 50 см и шириной 510 см. глубина по сечению V1. Степень уплотнения и влагосодержание измеряли методом испытания врезного кольца в горизонтальных плоскостях с вертикальным расстоянием 20 см. Самая низкая горизонтальная плоскость находится на дне канавы.Для каждой горизонтальной плоскости были отобраны два образца почвы на расстоянии 20 см в продольном направлении (параллельно направлению движения транспорта), как показано на Рисунке 6. Их средние значения были приняты в качестве окончательных значений для этого местоположения.

На рис. 7 показаны измеренные значения содержания воды и степени уплотнения. На Рисунке 7 (а) видно, что содержание воды постепенно увеличивается с увеличением глубины и становится относительно стабильным ниже глубины 200 см. Содержание воды составляет от 18% до 27% на глубине 200 см и от 21% до 27% на глубине 200 см.Это связано с тем, что содержание воды на верхней глубине контролируется климатом, а на нижней глубине — грунтовыми водами. Первое резко меняется для разных сезонов, второе стабильно с сезонными изменениями. На Рисунке 7 (б) видно, что степень уплотнения резко изменяется от 80% до 93% на глубине 200 см. На глубине менее 200 см степень уплотнения относительно стабильна: от 82% до 88%.

3.4. Сравнение прогнозируемых и измеренных степеней уплотнения

Расчетные степени уплотнения с использованием (1) и измеренные значения показаны на рисунке 8.На Рисунке 8 видно, что они относительно согласованы. Среднеквадратичные ошибки между расчетными и измеренными степенями уплотнения на вертикальных участках V1, V2 и V3 составляют 3,44%, 3,24% и 3,31% соответственно, а среднее значение среднеквадратичных ошибок составляет 3,33%. Следовательно, различия между расчетной и измеренной степенями уплотнения являются приемлемыми, что означает, что уравнение прогнозирования степеней уплотнения на основе PR и содержания воды имеет удовлетворительную точность.

4. Степень уплотнения согласно числовому содержанию влаги

Согласно вышеуказанному исследованию, степень уплотнения грунта откосного земляного полотна на разных глубинах может быть рассчитана на основе значения PR и измеренного содержания воды. Первое можно быстро получить с помощью LDP, а второе требует времени. Следовательно, быстрый метод определения содержания воды является ключом к вычислению степени уплотнения с использованием (1). Содержание воды в грунте откосов земляного полотна можно рассчитать с помощью численного моделирования, что, как доказали некоторые исследователи с помощью программного обеспечения GeoStudio [22–25], является рациональным.

4.1. Параметры теста

Для этого моделирования необходимы некоторые параметры, включая гидравлические свойства, термодинамические свойства, физиологические параметры и метеорологические параметры почвы. Все необходимые параметры приведены в таблице 1. Их значения можно найти в литературе [22].

90 021 D R Категория параметров Соответствующий параметр Символ Единица Гидравлические свойства Характеристическая кривая грунтовых вод SWCC — — Коэффициент насыщенной инфильтрации k ws м / с Термодинамические свойства Коэффициент теплопроводности λ t — количество тепла на единицу объема λ v Дж / (м 3 · ° C) Физиологические параметры растительности Индекс площади листа LAI — Индекс глубины корня M Метеорологические параметры Среднесуточная температура T ° C Суточная относительная влажность RH % Суточная относительная скорость ветра U м / с Среднесуточное количество осадков P r мм

4.2. Расчетные и измеренные значения влагосодержания

Затем было выполнено численное моделирование откоса земляного полотна К24 + 600 по методике, описанной в литературе [22, 26, 27]. Содержание воды было рассчитано с использованием параметров, упомянутых выше, и результаты расчетных значений содержания воды в почве показаны на Рисунке 9. Измеренные значения для участка K24 + 600 также показаны на Рисунке 9. Это можно увидеть на Рисунке 9. что рассчитанные и измеренные содержания воды в секциях V1, V2 и V3 в целом хорошо совпадают.Из-за неоднородности земляного полотна и погрешностей измерений некоторые данные разрознены. Помимо дискретных точек, среднеквадратичные ошибки между измеренными и рассчитанными содержаниями воды в секциях V1, V2 и V3 составляют 1,19%, 1,53% и 1,34% соответственно, а их среднее значение составляет 1,35%. Он показывает относительно высокую точность для инженерной практики. Следовательно, влажность земляного полотна на разной глубине может быть рассчитана численным методом.

4.3. Степень уплотнения на основе рассчитанного и измеренного содержания воды

Кроме того, чтобы исследовать точность степени уплотнения из (1) с использованием рассчитанного и измеренного содержания воды, они показаны на Рисунке 10.Из рисунка 10 видно, что расчетные степени уплотнения земляного полотна, основанные на численном содержании воды, как правило, существенно не отклоняются от измеренных значений. Из-за неоднородности земляного полотна и погрешностей измерений некоторые контрольные точки разбросаны. Помимо трех дискретных точек, среднеквадратичные ошибки между расчетной и измеренной степенями уплотнения составляют 2,80%, 3,53% и 2,46% для участков V1, V2 и V3 соответственно, а их среднее значение равно 2.93%. Он показывает, что для существующего земляного полотна эти степени уплотнения, оцененные по формуле (1) в соответствии с числовым и измеренным содержанием воды, почти эквивалентны. Поскольку содержание воды на любой глубине в земляном полотне может быть определено численным методом в этом исследовании без выемки откосов земляного полотна, что значительно экономит время, чем измерения в полевых условиях, PR и численное содержание воды можно использовать для прогнозирования степень уплотнения с помощью (1) быстро.

5.Выводы

Испытания на уплотнение и светодинамический пенетрометр (LDP) были проведены для образцов глины с низким пределом текучести с различным содержанием воды в лаборатории. Содержание воды и степень уплотнения были измерены для типичного откоса земляного полотна K24 + 600 с помощью испытания LDP в полевых условиях. Затем было построено и проверено прогнозное уравнение коэффициента проникновения (PR), степени уплотнения ( K ) и содержания воды ( ω ). Чтобы избежать выемки грунта на откос для измерения содержания воды в нем, был предложен численный метод определения содержания воды в откосе земляного полотна.Его можно использовать для замены измеренного содержания воды. Некоторые основные выводы можно сделать следующим образом: (1) Была установлена ​​и проверена квадратичная функция между степенью уплотнения, PR и содержанием воды, измеренными для глины с низким пределом текучести. Среднеквадратичная ошибка между расчетной и измеренной степенью уплотнения была в пределах 3,5%, что доказывает обоснованность взаимосвязи, предложенной в этом исследовании. (2) Трудно измерить содержание воды без выемки откосов земляного полотна.Предложен и апробирован численный метод водности грунтов откосов земляного полотна. Результаты показывают, что они имеют относительно удовлетворительную точность. Таким образом, этот численный метод можно использовать для расчета содержания воды в грунтовом грунте, что значительно экономит время, чем измерение на месте. (3) В соответствии с числовым содержанием воды значение PR, полученное в ходе полевых испытаний на основе LDP. , а также взаимосвязь между степенью уплотнения, PR и влагосодержанием, построенная в этом исследовании, степень уплотнения может быть определена быстро.Эффективность этого метода была подтверждена сравнением рассчитанного и измеренного содержания воды.

Доступность данных

Данные, использованные для подтверждения выводов этого исследования, можно получить у соответствующего автора по запросу.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.