Влияние на плотность укладки грунта в насыпь его влажности и интенсивности уплотнения » Ремонт Строительство Интерьер

Электромонтаж Ремонт и отделка Укладка напольных покрытий, теплые полы Тепловодоснабжение

Влияние на плотность укладки грунта в насыпь его влажности и интенсивности уплотнения

07.07.2021

Значение указанных факторов для уплотнения грунта иллюстрируется следующими опытами. Возьмем некоторое количество пылеватого песка, основные свойства которого отвечают в табл. 11.2 грунту № 1, и уплотним его в контейнере (рис. 11.1) с помощью молота, приведенного на рис. 11.2, придерживаясь метода, указанного в табл. 11.1. Молот весит 5,5 фунта, а направляющий цилиндр, в который заключен молот, имеет высоту, обеспечивающую высоту падения молота 11—12 дюймов. Своим основанием цилиндр удерживается на поверхности грунта одной рукой оператора.


Другой рукой оператор поднимает молот до предела, после чего он освобождается и падает. Грунт укладывается в контейнер порциями, подобранными так, чтобы можно было уплотнять его в трех слоях; каждый слой уплотняется 25 ударами молота. Затем удлинитель (см. рис. 11.1) удаляют и поверхность грунта по обрезу нижнего контейнера (объем которого равен 1/30 фут3) выравнивают линейкой. Грунт вместе с контейнером взвешивают и определяют таким образом объемный вес грунта во влажном состоянии. Предположим, что он оказался равным 124 фунт/фут3 и что влажность грунта в естественном состоянии была определена как w=4,8%. Эти данные будут отвечать точке а на рис. 11.3. Если мы добавим к грунту немного воды, увеличив его влажность до w=6%, и повторим уплотнение по тому же методу, то получим на рис. 11.3 точку b. Увеличивая влажность грунта небольшими ступенями и повторяя каждый раз его уплотнение по одному и тому же методу, можно найти на графике положение точек с, d, е и f. Эти точки выражают плотность грунта во влажном состоянии, т. е. объемный вес скелета грунта плюс вес воды в порах. Плотность грунта в сухом состоянии, т. е. только объемный вес его скелета, может быть затем определена с помощью выражений (4.8) и (4.6). Таким образом могут быть подучены на графике соответствующие точки а', b', с', d', е' и f' и построена кривая B1 (рис. 11.3), относящаяся к грунту № 1 (табл. 11.2) при различных влажностях.


Уплотняя грунт № 1 таким же образом, но используя уже другие методы уплотнения (А и С), мы сможем получить кривые A1 и C1, показанные на рис. 11.3. Кривые A2, B2 и C2, а также кривые A3, B3 и C3 отвечают опытам уплотнения грунтов № 2 и 3, выполненным по методам А, В и С. Из рис. 11.3 можно сделать вывод, что в случае грунтов № 1 и 3 наибольшая плотность скелета ymdmax грунтов № 1 и 3 достигается при определенной влажности, которая называется оптимальной влажностью wopt (табл. 11.3).

Полученные результаты могут быть объяснены следующим образом. При низкой влажности связные грунты образуют комья, которые не поддаются легкому размельчению. Они, следовательно, препятствуют уплотнению грунта. Добавление к грунту воды вначале способствует некоторому его размягчению и облегчает раздавливание комьев. При этом затрата для уплотнения одинаковой работы дает более высокую плотность грунта. Добавление воды, однако, оказывает в этом смысле благоприятное влияние только до определенного предела. Этот предел достигается теоретически тогда, когда наличного количества воды в грунте будет достаточно для того, чтобы после обволакивания каждой из его частиц водной пленкой заполнить в грунте все поры. При этом условии добавление к грунту любого количества воды будет способствовать только дальнейшему разобщению твердых частиц грунта и, следовательно, уменьшать плотность скелета. Другими словами, экспериментальные кривые при оптимальной влажности должны достичь кривой нулевого содержания воздуха в порах, которая соответствует величине удельного веса G испытываемого грунта и следовать за этой кривой, если будет производиться дальнейшее прибавление к грунту воды. Три такие теоретические кривые нулевого содержания воздуха в порах (100%-го насыщения) показаны на рис. 11.3 для удельных весов G, равных 2,8; 2,7 и 2,6. Для соответствующих расчетов использовались выражения (4.6) и (4.5). Из рис. 11.3 и табл. 11.2 следует, что при влажности, превышающей оптимальную, экспериментальные кривые не полностью достигают отвечающих им теоретических кривых нулевого содержания воздуха в порах, а идут только параллельно им. Это показывает, что насыщение водой грунта не завершено и что в порах грунта при его уплотнении неизбежно защемляется некоторое количество воздуха.

При прочих равных условиях увеличение интенсивности уплотнения ведет к повышению плотности грунта, но только при влажностях меньше оптимальной, которая соответствует большей интенсивности уплотнения. При влажностях грунта, более высоких, чем оптимальная, увеличение не может вызвать никакого дальнейшего уплотнения грунта, так как удаление из пор избыточного количества воды в этих условиях оказывается невозможным. В результате повышения интенсивности уплотнения при влажностях выше оптимальной в грунте создается только избыточное поровое давление в воде, которое будет облегчать деформацию всей грунтовой массы под воздействием сдвигающих напряжений. Этот факт имеет большое практическое значение для выбора влажности грунта, при которой должно производиться его уплотнение в натуре, и объясняет, почему обычно оказывается предпочтительным принимать эту влажность несколько ниже оптимального ее значения.

Из рис. 11.3 и табл. 11.3 вытекают дополнительно следующие важные факты. Влажность относительно чистого песка (грунт 2) практически не влияет на плотность его скелета при одной и той же интенсивности уплотнения. Незначительное добавление к песку пылеватых или глинистых частиц делает его более разнородным и позволяет достичь в этих же условиях большей плотности. В этом случае влияние влажности грунта в процессе его уплотнения оказывается существенным. В том же случае, когда количество добавляемых к грунту пыли и глины незначительно и не больше, чем необходимо для частичного заполнения пор в песке при образовании грунта A-1, максимально возможная плотность грунта возрастает, а оптимальная его влажность оказывается ниже своего значения по сравнению с более чистым песком при той же интенсивности уплотнения. Более высокое содержание в грунте глинистых частиц приводит к противоположным результатам — максимально возможная плотность грунта снижается, а оптимальная влажность увеличивается. Следует иметь в виду, что мелкие частицы имеют большую площадь поверхности и что для их обволакивания потребуется большее количество воды; кроме того, часть воды адсорбируется.

Большинство из указанных выше факторов было впервые установлено экспериментально и опубликовано Р.Р. Проктором, который работал в Лос-Анжелесе. Метод, первоначально использованный им, обозначен в табл. 11.1 буквой В. Так как вес оборудования, используемого для уплотнения грунтов в полевых условиях, стал больше, сочли необходимым для приведения в соответствие результатов, получаемых в лаборатории, с натурными увеличить работу, затрачиваемую на уплотнение грунта. Для удовлетворения этого требования был разработан метод А (см. табл. 11.1). Метод С, который применяется реже, был предназначен для воспроизведения условий, возникающих в натуре при использовании для уплотнения легкого оборудования.

Существует множество приборов различной конструкции для проведения в лабораторных условиях механических операций с молотом, показанным на рис. 11.2. Для так называемого калифорнийского метода испытания (CBR) зачастую используются также контейнеры другого типа, которые имеют диаметр больше 6 дюймов. В этих случаях число ударов молота увеличивается по сравнению с указанным в табл. 11.1 пропорционально соотношению объемов образцов, помещаемых в контейнеры.

В своих исследованиях Р.Р. Проктор использовал в качестве вспомогательного приспособления для определения влажности и плотности уплотняемого грунта прибор, известный под названием «иглы пластичности». Прибор состоит из небольшого пуансона, который устанавливается на поверхности грунта и вдавливается в него на определенную глубину усилием рук, прикладываемым к рукояти прибора и при величине усилия до 100 фунтов измеряемым динамометром. Сжатие пружины отвечает сопротивлению, оказываемому грунтом. Применяются пуансоны нескольких размеров с площадью сечения от 0,05 до 1 дюйм2. Прибор может применяться только на пропущенном через грохот грунте, так как незначительное содержание в нем даже некрупного гравия может привести к ошибочным результатам. По-видимому, на результаты испытания оказывает существенное влияние манера обращения с ним самого оператора. По указанным причинам прибор не получил повсеместного распространения.

Надлежащее уплотнение насыпей имеет очень большое значение, так как от него зависит сопротивляемость сдвигу использованного для их возведения грунта и, следовательно, устойчивость самих земляных плотин, дамб и грунтовых оснований дорог и аэродромов. Было показано, что сопротивляемость сдвигу грунта в насыпи увеличивается с его плотностью, но, кроме того, зависит от начальной влажности, которая была принята при подготовке образца. Наибольшей прочности грунта при одинаковой его плотности добиваются при высокой интенсивности уплотнения и при влажности грунта несколько ниже оптимальной.

Имя:*
E-Mail:
Комментарий: