Гост определение коэффициента уплотнения грунта: Методика Методика определения коэффициента относительного уплотнения песков

Содержание

Геотехконтроль: определение коэффициента уплотнения грунта

Одной из самых важных физических характеристик грунта является его плотность. В промышленном, гражданском, а так же дорожном строительстве её значение выражается через величину коэффициента уплотнения kcomу) – безразмерного коэффициента, определяемого как отношение плотности сухого грунта в конструкции к максимальной плотности сухого грунта, полученной методом стандартного уплотнения по ГОСТ 22733-2002.

Как же правильно и грамотно определить этот показатель? Именно об этом я постараюсь рассказать доступно.

Для определения коэффициента уплотнения грунта в настоящее время существует немало приборов, основанных на различных принципах действия. Посмотрите на их многообразие:

Но решающее слово остаётся за ним – кольцом-пробоотборником, поскольку только метод режущего кольца регламентируется – ГОСТ 5180-84 (мы не рассматриваем радиоизотопный метод, т.

к. он не нашёл широкого применения после аварии на Чернобыльской АЭС).

Итак, перед нами стоит задача: определить коэффициент уплотнения грунта на определённом участке.

1) Выберем и обозначим на данной площади точки опробования: которые можно отметить как на плане, с последующим переносом на фотографию:

так и непосредственно на участке с помощью маркеров.

2) Затем в каждой точке подготовим площадки для работы: снимем верхние 5-10 см грунта, сохраняя целостность проверяемого слоя.

При необходимости обследования нижележащих слоёв отроем шурф на нужную глубину.

3) Теперь проверим уплотнение грунта в каждой точке экспресс-методом, применив один из приборов вышеобозначенных приборов.

Проанализируем полученные результаты и выберем несколько точек (их количество будет зависеть от площади обследуемого участка, но не менее 2-х – 3-х) с минимальными и, для верности, максимальными показаниями прибора.

4) Отберём в выбранных точках пробы грунта:

4.1) – ненарушенного сложения методом режущего кольца – в каждой точке по 2 кольца для получения среднего значения по двум параллельным определениям (достоверным будет считаться результат, в котором плотность грунта в каждом кольце не будет отличаться более, чем на 0,02 г/см³).

Пробы упакуем для сохранения влажности и замаркируем, соблюдая требования ГОСТ 12071-2000.

4.2) – нарушенного сложения, выбирая грунт вокруг режущих колец, для дальнейших испытаний в стационарных условиях в лаборатории.

5) После доставки проб в лабораторию взвесим грунт, извлечённый из каждого кольца

и определим плотность грунта ρ, поделив массу грунта m на объём кольца v:

ρ = m/v, (г/см3)

Затем тару с грунтом поставим в сушильный шкаф для определения влажности w, %.

6) После того, как грунт высохнет при температуре 105+50C, рассчитаем значение плотности сухого грунта ρd в каждой точке отбора пробы по формуле

ρd= ρ/(1+0,01· w), (г/см3).

7) Из пробы грунта нарушенного сложения подготовим навеску и испытаем грунт в приборе стандартного уплотнения. Этот прибор может быть как ручным, так и полуавтоматическим, что удобнее

8) По результатам проведённых испытаний построим график зависимости плотности грунта от влажности:

По наивысшей точке графика определим значения максимальной плотности сухого грунта ρdmax (в данном случае 1,87 г/см³) и соответствующее ей значение оптимальной влажности wopt 9,9 %.

9) Вот теперь мы можем определить коэффициент уплотнения грунта в каждой точке отбора по формуле:

kcom=ρddmax.

10) Остаётся только сравнить данные экспресс-метода с результатами, полученными методом режущего кольца, и оценить степень уплотнения грунта на всём участке опробования.

определение плотности грунтов, коэффициент уплотнения грунта – Лабораторные испытания грунта по ГОСТу

Мы оказываем услуги по проведению полевых и лабораторных испытаний грунта. Все испытания материалов выполняются в строгом соответствии с действующими нормативными документами РФ (ГОСТ, СНиП, СП). При проведении испытаний проверяются такие параметры, как:
  • Гранулометрический состав;
  • Модуль крупности;
  • Плотность;
  • Оптимальная важность;
  • Коэффициент уплотнения грунта;
  • Коэффициент фильтрации.
 

К основным показателям качества грунта и песка для строительных работ и материалов применяемых с их использованием относятся следующие характеристики:

Далее приведено краткое описание основных видов испытаний:

Сущность метода заключается в рассеве песка на стандартном наборе сит. Минимальная проба должна быть не менее 2 кг. Песок предварительно высушивается до постоянной массы. По результатам просева на наборе си определяют частный и полный остаток на каждом сите. Модуль крупности определяется из полного остатка на ситах. В зависимости от показателя модуля крупности песок подразделяется (по стандарту 8736-93) от очень мелкого – 0.7 до очень крупного 3.5.

Определяется путем взвешивания пробы в мерном сосуде. Насыпную плотность определяют как в состоянии естественной влажности, так и в сухом состоянии. При определении насыпной плотности в сухом состоянии используется сосуд вместимостью 1 литр, а при влажном 10 литров. Насыпную уплотненность необходимо определять при входном контроле для перевода количества поставляемого песка из единиц массы в объемные единицы.

Данный метод стандартного уплотнения заключается в установлении зависимости плотности сухого грунта от его влажности при уплотнении образцов с постоянной работой уплотнения и последовательным увеличением влажности. Максимальную уплотненность и оптимальную влажность определяют при проведении испытаний пробы в приборе для определения стандартного уплотнения (ПСУ). Результаты испытаний оформляются в виде графика стандартного уплотнения.

Определяется при установлении отношения фактической уплотненности грунта к его максимальной плотности. Уплотненность определяется методом режущих колец-пробоотборников (стандарт 5180-84). Коэффициент уплотнения определяется с помощью статического плотномера СПГ-М и динамического плотномера ДПУ..

Коэффициент уплотнения грунта

Коэффициент уплотнения грунта – это отношение фактической плотности грунта (скелета грунта) в насыпи, к максимальной плотности грунта (скелета грунта).

Например:

Что значит коэффициент уплотнения 0,95?

Коэффициент уплотнения грунта 0,95 означает, что фактическая плотность грунта составляет 95% от максимально возможной плотности грунта (определяется в грунтовой лаборатории).

Нормативные коэффициенты уплотнения приведены в таблице в конце страницы.

Данный коэффициент определяют следующими методами:

1. Метод режущего кольца — отбирают пробы грунта из уплотняемого слоя и производят испытание в грунтовой лаборатории в соответствии с ГОСТ 5180-2015 «Грунты. Методы лабораторного определения физических  характеристик». Главный недостаток метода: длительные испытания (транспортирование и испытание в лаборатории)

Режущие кольца для определения коэффициента уплотнения грунта

2. Динамическим плотномером грунта (ДПГ) — принцип действия основан на методе падающего груза, при котором измеряется сила удара и деформация грунта. Применяется совместно с методом режущего кольца с целью ускорения определения коэффициента уплотнения грунта.

  • На начальном этапе ДПГ калибруется в нескольких местах отбора проб по данным испытаний по методу режущего кольца (ГОСТ 5180-2015)
  • Затем по данным калибровки определяют коэффициент уплотнения в остальных точках, что позволяет получить результаты сразу на площадке.

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

Таблица 1. Коэффициент уплотнения грунта

Тип грунта Контрольные значения коэффициентов уплотнения kcom
при нагрузке на поверхность уплотненного грунта, МПа (кг/см2)
0 0,05 – 0,2 (0,5 – 2) св. 0,2 (2)
при общей толщине отсыпки, 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
Глинистые 0,92 0,93 0,94 0,95 0,94 0,95 0,96 0,97 0,95 0,96 0,97 0,98
Песчаные 0,91 0,92 0,93 0,94 0,93 0,94 0,95 0,96 0,94 0,95 0,96 0,97

 

 

 

 

 

 

Таким образом, например, коэффициент уплотнения грунта обратной засыпки выполненной из песка, мощностью отсыпки 2,5 м и нагрузкой на насыпь 0,3МПа составляет 0,95

Как достичь требуемого коэффициента уплотнения?

Удельный вес грунта в соответствии с ГОСТ

Коэффициент первоначального разрыхления грунта

Определение степени уплотнения грунта | МагнусМост

Определение степени уплотнения грунта, песка или щебня проводится в рамках контроля выполнения земляных работ и проверки соответствия показателей уплотнения проектным значениям. Измерения проводятся в основании котлованов и траншей, в том числе при их обратной засыпке, а также при строительстве автомобильных и железных дорог. В процессе работ определяется коэффициент уплотнения, который показывает степень соответствия фактической плотности максимальной плотности, до которой можно уплотнить грунт (метод стандартного уплотнения по ГОСТ 22733-2002).

Экспресс методы определения коэффициента уплотнения грунта, песка, щебня

Распространены 3 экспресс метода определения коэффициента уплотнения грунта:  с использованием плотномеров-пенетрометров статического, динамического типа, а также баллонных плотномеров. При определении уплотнения грунтов экспресс методами все измерения проводятся на стройплощадке, по результатам которых оформляется заключение.

В нашей строительной лаборатории используются все три экспресс метода определения степени уплотнения грунтов, песка и щебня.

Статические плотномеры используются для оперативного контроля степени уплотнения песка или грунтового основания при строительстве. Применяются для определения степени уплотнения песчаных и глинистых грунтов с содержанием включений размером крупнее 10 мм не более 15%. Приборы обеспечивают достоверные измерения в диапазоне 0,9 – 1,0 от максимальной стандартной плотности, определяемой по ГОСТ 22733 “Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности”.

При использовании данных приборов, степень уплотнения грунтов оценивают по показателю удельного сопротивления пенетрации, рассчитанному по величине прилагаемого усилия при заглублении рабочего наконечника. В зависимости от установленного вида грунтов при сборке плотномера используется конус (несвязные грунты) или усеченный конус (суглинок). Фактическое значение степени уплотнения определяется исходя из полученных результатов замеров по прилагаемой к прибору таблице с учетом типа грунта. При использовании статических плотномеров для контроля плотности не менее 10% проб необходимо выполнять стандартным весовым методом – кольцами согласно “Руководству по сооружению земляного полотна автомобильных дорог”. В процессе контроля качества уплотнения основания для испытаний выбираются площадки размером не менее 20*20 см.

Фактический коэффициент уплотнения песка определяется по значениям показаний силоизмерителя плотномера и соответствующим тарировочным графикам, приведенным в паспорте статического плотномера. Статические плотномеры применяются для оперативного контроля качества уплотнения грунтовых искусственных оснований (слой песка разной крупности) различных сооружений (основания полов, фундаментов, слои дорожных одежд и т.д.) при строительстве объектов.

Также активно применяется динамический плотномер Д-51А. Он, как и статический, используется для оперативного контроля степени уплотнения грунтов с содержанием частиц не крупнее 2 мм. Метод динамического зондирования основан на определении сопротивления грунта погружению зонда (штанги с коническим наконечником) под действием ударов груза постоянной массы, свободно падающего с заданной высоты.

Определение степени уплотнения щебня

Прибор БПД-КМ является плотномером водобаллонного типа, измеряющим объем лунки с последующим определением фактической плотности после взвешивания материала, взятого из лунки. Предназначен для контроля качества уплотнения щебеночных и гравийных оснований и покрытий из смесей, зерновой состав которых отвечает требованиям ГОСТ 25607-94. Определение плотности сложения грунта осуществляется по общепринятым методикам в соответствии с ГОСТ 28514-90 «Определение плотности грунтов методом замещения объема».

Стандартное уплотнение, как метод контроля степени уплотнения грунтов

В случае применения стандартного способа с обязательным отбором проб грунтов с уплотняемого слоя, отобранные пробы анализируются в лабораторных условиях, т.е. делается стандартное уплотнение, проводится определение максимальной плотности при оптимальной влажности по ГОСТ 22733-2002. Исходя из полученных данных, вычисляется коэффициент уплотнения. Результаты, полученные в результате, позволяют дать рекомендации для повышения плотности при низкой степени уплотнении.

Определение коэффициента уплотнения грунта согласно ГОСТ по низким ценам в Москве

Перед проведением бетонных работ необходимо обеспечить необходимую прочность и несущую способность основания. Она достигается за счет уплотнения грунта до значений, установленных нормативной документацией. Данная процедура выполняется при подготовке оснований под фундаменты, после обратной засыпки траншей и котлованов. Оптимальным для большинства ситуаций считается коэффициент уплотнения грунта в пределах 0,95-0,98. Он обеспечивает минимальную осадку грунта со временем, а также гарантирует достаточную прочность всего сооружения.

Определение коэффициента уплотнения осуществляется в соответствии с требованиями ГОСТ 22733. Этот стандарт распространяется на природные и искусственные дисперсные грунты, применяемые при строительстве, за исключением органических и органоминеральных, а также грунтов, в которых содержание частиц размером более 10 мм превышает 30 %.

Для проведения испытаний используется метод стандартного уплотнения. Он подразумевает исследование образцов, отобранных из горных выработок, в складируемых массивах или обнажениях. Испытания требуют применение устройства для ручного или механизированного уплотнения грунта с помощью падающего с постоянной высоты груза.

Методика определения коэффициента:

  1. Подготовка пробы. Масса образца грунта естественной влажности должна быть не менее 10 кг (если есть фракции крупнее 10 мм) и не менее 6 кг (если отсутствуют фракции крупнее 10 мм). Пробы необходимо высушить в сушильном шкафу или при комнатной температуре, периодически перемешивая. После этого они размельчаются, взвешиваются и просеиваются таким образом, чтобы убрать частицы крупнее 5 мм. Отсеянные крупные фракции в дальнейшем исследуются для определения средней плотности и влажности. Остальной грунт помещается в емкость для испытаний и доувлажняется расчетным количество воды.
  2. Подготовка испытательной установки. При сборке оборудования необходимо обеспечить соосность направляющей штанги и цилиндрического участка формы. Также нужно убедиться в свободном ходе груза по направляющей.
  3. Проведение испытаний для измерения коэффициента уплотнения. Исследование выполняется с постепенным увеличением влажности пробы. На каждой стадии испытаний содержание влаги должно повышаться на 1-2 % (несвязные грунты) или 2-3 % (связные грунты). Уплотнение осуществляется 40 ударами груза, падающего с высоты 300 мм.
  4. Обработка результатов. Значение плотности сухого грунта определяется по полученным значениям плотности влажного грунта. После этого строится график зависимости плотности от влажности, на основании которого находится показатель оптимальной влажности.

Помимо данного метода определения коэффициента уплотнения в многопрофильной научно-исследовательской организации НИЛ «СТРОЙМАТЕРИАЛЫ» применяются и другие способы измерения характеристик грунтов. Мы используем современное поверенное оборудование, включая баллонные, статические и динамические плотномеры. Испытания проводятся опытными дипломированными специалистами в лабораторных условиях или непосредственно на объекте заказчика.

таблица расчет плотности, ПГС при трамбовке глины, определение при обратной засыпке грунта

Коэффициент уплотнения необходимо определять и учитывать не только в узконаправленных сферах строительства. Специалисты и обычные рабочие, выполняющие стандартные процедуры использования песка, постоянно сталкиваются с необходимостью определения коэффициента.

Коэффициент уплотнения активно используется для определения объема сыпучих материалов, в частности песка,
но тоже относится и к гравию, грунту. Самый точный метод определения уплотнения – это весовой способ.

Широкое практическое применение не обрел из-за труднодоступности оборудования для взвешивания больших объемов материала или отсутствия достаточно точных показателей. Альтернативный вариант вывода коэффициента – объемный учет.

Единственный его недостаток заключается в необходимости определения уплотнения на разных стадиях. Так рассчитывается коэффициент сразу после добычи, при складировании, при перевозке (актуально для автотранспортных доставок) и непосредственно у конечного потребителя.

Факторы и свойства строительного песка

Коэффициент уплотнения – это зависимость плотности, то есть массы определенного объема, контролируемого образца к эталонному стандарту.

Эталонные показатели плотности выводятся в лабораторных условиях. Характеристика необходима для проведения оценочных работ о качестве выполненного заказа и соответствии требованиям.

Для определения качества материала используются нормативные документы, в которых прописано эталонные значения. Большинство предписаний можно найти в ГОСТ 8736-93, ГОСТ 7394-85 и 25100-95 и СНиП 2.05.02-85. Дополнительно может оговариваться в проектной документации.

В большинстве случаев коэффициент уплотнения составляет 0,95-0,98 от нормативного значения.

Вид работ Коэффициент уплотнения
Повторная засыпка котлованов 0,95
Заполнение пазух 0,98
Обратное наполнение траншей 0,98
Ремонт траншей вблизи дорог с инженерными сооружениями 0,98 – 1

«Скелет» – это твердая структура, которая имеет некоторые параметры рыхлости и влажности. Объемный вес обычно рассчитывается на основании взаимозависимости массы твердых частиц в песке, и той, которую бы приобрела смесь, если бы вода занимала всё пространство грунта.

Лучшим выходом для определения плотности карьерного, речного, строительного песка является проведение лабораторных исследований на основании нескольких проб взятых у песка. При обследовании грунт поэтапно уплотняют и добавляют влагу, это продолжается до достижения нормированного уровня влажности.

После достижения максимальной плотности определяется коэффициент.

Коэффициент относительного уплотнения

Выполняя многочисленные процедуры по добыванию, транспортировке, хранению, очевидно, что насыпная плотность несколько меняется. Это связано с трамбовкой песка при перевозке, длительное нахождение на складе, впитывание влаги, изменение уровня рыхлости материала, величины зерен.

В большинстве случаев проще обойтись относительным коэффициентом – это отношение между плотностью «скелета» после добычи или нахождения на складе к той, которую он приобретает доходя до конечного потребителя.

Зная норму какой характеризуется плотность при добыче, указывается производителем, можно без проведения постоянных обследований определять конечный коэффициент грунта.

Информация об этом параметре должна быть указана в технической, проектной документации. Определяется путем расчетов и соотношения начальных и конечных показателей.

Плотность

Такой метод подразумевает регулярные поставки от одного производителя и отсутствие изменений в каких-либо переменных. То есть транспортировка происходит одинаковым методом, карьер не изменил свои качественные показатели, длительность пребывания на складе приблизительно одинаковая и т.д.

Для выполнения расчетов необходимо учитывать такие параметры:

  • характеристики песка, основными считаются прочность частиц на сжатие, величина зерна, слеживаемость;
  • определение максимальной плотности материала в лабораторных условиях при добавлении необходимого количества влаги;
  • насыпной вес материала, то есть плотность в естественной среде расположения;
  • тип и условия транспортировки. Наиболее сильная утряска у автомобильного и железнодорожного транспорта. Песок менее подвергается уплотнению при морских доставках;
  • погодные условия при перевозке грунта. Нужно учитывать влажности и вероятность воздействия со стороны минусовых температур.

Как посчитать плотность во время добычи из котлована

В зависимости от типа котлована, уровня добычи песка, его плотность также изменяется. При этом важное значение играет климатическая зона, в который проводятся работы по добыче ресурса. Документами определяется следующие коэффициенты в зависимости от слоя и региона добычи песка.

Уровень земляного полотна Глубина слоя, м С усовершенствованным покрытием Облегченные или переходные покрытия
Климатические зоны
I-III IV-V II-III IV-V
Верхний слой Менее 1,5 0,95-0,98 0,95 0,95 0,95
Нижний слой без воды Более 1,5 0,92-0,95 0,92 0,92 0,90-0,92
Подтапливаемая часть подстилающего слоя Более 1,5 0,95 0,95 0,95 0,95

В дальнейшем на этом основании можно рассчитать плотность, но нужно учесть все воздействия на грунт, которые меняют его плотность в одном или другом направлении.

При трамбовке материала и обратной засыпке

Обратная засыпка – это процесс заполнения котлована, предварительно вырытого, после возведения необходимых строений или проведения определенных работ. Обычно засыпается грунтом, но кварцевый песок используется также часто.

Трамбовка считается необходимым процессом при этом действии, так как позволяет вернуть прочность покрытию.

Для выполнения процедуры необходимо иметь специальное оборудование. Обычно используется ударные механизмы или те, что создают давление.

Обратная засыпка

В строительстве активно применяются виброштамп и вибрационная плита различного веса и мощности.

Вибрационная плита

Коэффициент уплотнения также зависит от трамбовки, она выражена в виде пропорции. Это необходимо учитывать, так как при увеличении уплотнения одновременно уменьшается объемная площадь песка.

Стоит учитывать, что все виды механического, наружного уплотнения способны воздействовать только на верхний слой материала.

Основные виды и способы уплотнения и их влияние на верхние слои грунта представлены в таблице.

Тип уплотнения Количество процедур по методу Проктора 93% Количество процедур по методу Проктора 88% Максимальная толщина обрабатываемого слоя, м
Ногами 3 0,15
Ручной штамп (15 кг) 3 1 0,15
Виброштамп (70 кг) 3 1 0,10
Виброплита – 50 кг 4 1 0,10
100 кг 4 1 0,15
200 кг 4 1 0,20
400 кг 4 1 0,30
600 кг 4 1 0,40

Для определения объема материала для засыпки необходимо учесть относительный коэффициент уплотнения. Это связано с изменением физических свойств котлована после вырывания песка.

При заливке фундамента необходимо знать правильные пропорции песка и цемента. Перейдя по ссылке ознакомитесь с пропорциями цемента и песка для фундамента.

Цемент является специальным сыпучим материалом, который по своему составу представляет минеральной порошок. Тут о различных марках цемента и их применении.

При помощи штукатурки увеличивают толщину стен, из за чего увеличивается их прочность. Здесь узнаете, сколько сохнет штукатурка.

Извлекая карьерный песок тело карьера становится более рыхлым и поэтапно плотность может несколько уменьшаться. Необходимо проводить периодические проверки плотности с помощью лаборатории, особенно при изменении состава или расположения песка.

Более подробно о уплотнении песка при обратной засыпке смотрите на видео:

Как определить плотность песчаного слоя при транспортировке

Транспортировка сыпучих материалов имеет некоторые особенности, так как вес достаточно большой и наблюдается изменение плотности ресурсов.

В основном песок транспортируют при помощи автомобильного и железнодорожного транспорта, а они вызывают встряхивание груза.

Перевозка автомобилем

Постоянные вибрационные удары на материалы воздействуют на него подобно уплотнению от виброплиты. Так постоянное встряхивание груза, возможное воздействие дождя, снега или минусовых температур, увеличенное давление на нижний слой песка – все это приводит к уплотнению материала.

Причем длина маршрута доставки имеет прямую пропорцию с уплотнением, пока песок не дойдет до максимально возможной плотности.

Морские доставки меньше подвержены влиянию вибраций, поэтому песок сохраняет больший уровень рыхлости, но некоторая, небольшая усадка все равно наблюдается.

Перевозка морским транспортом

Для расчета количества строительного материала необходимо относительный коэффициент уплотнения, который выводится индивидуально и зависит от плотности в начальной и конечной точке, умножить на требуемый объем, внесенный в проект.

Как рассчитать в условиях лаборатории

Необходимо взять песок из аналитического запаса, порядка 30 г. Просеять сквозь сито с решеткой в 5 мм и высушить материал до приобретения постоянного значения веса. Приводят песок к комнатной температуре. Сухой песок следует перемешать и разделить на 2 равные части.

Далее необходимо взвесить пикнометр и заполнить 2 образца песком. Далее в таком же количестве добавить в отдельный пикнометр дисциллированной воды, приблизительно 2/3 всего объема и снова взвесить. Содержимое перемешивается и укладывается в песчаную ванну с небольшим наклоном.

Для удаления воздуха необходимо прокипятить содержимое 15-20 минут. Теперь необходимо охладить до комнатной температуры пикнометр и отереть. Далее доливают до отметки дисциллированной воды и взвешивают.

Далее переходят к расчетам. Методика, которая помогает определить плотность и основная формула:

P = ((m – m1)*Pв) / m-m1+m2-m3, где:

  • m – масса пикнометра при заполнении песком, г;
  • m1 – вес пустого пикнометра, г;
  • m2 – масса с дисциллированной водой, г;
  • m3 – вес пикнометра с добавлением дисциллированной воды и песка, при этом после избавления от пузырьков воздуха
  • Pв – плотность воды


При этом проводится несколько замеров, исходя из количества предоставленных проб на проверку. Результаты не должны быть с расхождением более 0,02 г/см3. В случае большого расхода полученных данных выводится средне арифметическое число.

Смета и подсчеты материалов, их коэффициентов – это основная составляющая часть строительства любых объектов, так как помогает понять количество необходимого материала, а соответственно затраты.

Для правильного составления сметы необходимо знать плотность песка, для этого используется информация предоставленная производителем, на основании обследований и относительный коэффициент уплотнения при доставке.

Из-за чего изменяется уровень сыпучей смеси и степень уплотнения

Песок проходит через трамбовку, не обязательно специальную, возможно в процессе перемещения. Посчитать количество материала полученного на выходе достаточно сложно, учитывая все переменные показатели. Для точного расчета необходимо знать все воздействия и манипуляции, проведенные с песком.

Конечный коэффициент и степень уплотнения зависит от разнообразных факторов:

  • способ перевозки, чем больше механических соприкосновений с неровностями, тем сильнее уплотнение;
  • длительность маршрута, информация доступна для потребителя;
  • наличие повреждений со стороны механических воздействий;
  • количество примесей. В любом случае посторонние компоненты в песке придают ему больший или меньший вес. Чем чище песок, тем ближе значение плотности к эталонному;
  • количество попавшей влаги.

Сразу после приобретения партии песка, его следует проверить.

Какие пробы берут для определения насыпной плотности песка для строительства

Нужно взять пробы:

  • для партии менее 350 т – 10 проб;
  • для партии 350-700 т – 10-15 проб;
  • при заказе выше 700 т – 20 проб.

Полученные пробы отнести в исследовательское учреждение для проведения обследований и сравнения качества с нормативными документами.

Заключение

Необходимая плотность сильно зависит от типа работ. В основном уплотнение необходимо для формирования фундамента, обратной засыпки траншей, создания подушки под дорожное полотно и т.д. Необходимо учитывать качество трамбовки, каждый вид работы имеет различные требования к уплотнению.

В строительстве автомобильных дорог часто используется каток, в труднодоступных для транспорта местах используется виброплита различной мощности.

Так для определения конечного количества материала нужно закладывать коэффициент уплотнения на поверхности при трамбовке, данное отношение указывается производителем трамбовочного оборудования.

Всегда учитывается относительный показатель коэффициента плотности, так как грунт и песок склонны менять свои показатели исходя из уровня влажности, типа песка, фракции и других показателей.

Испытания грунта и песка для строительных работ

№ п/п Наименование испытания Нормативный документ Стоимость в рублях

Испытание грунта и песка

23 Определение коэффициента уплотнения грунта (экспресс метод/по образцам) ГОСТ 19912-2012
ГОСТ 8735-88
ТР 145-03
800/1 200
24 Определение максимальной плотности и оптимальной влажности грунта ГОСТ 22733-2002 1 500
25 Определение плотности образцов грунта (метод режущих колец/методом замещения объемов)

ГОСТ 5180-2015

ГОСТ 8735-88

ГОСТ 28514-90

800/1500
26 Определение физико-механических свойств грунта

ГОСТ 5180-2015

ГОСТ 8736-2014

ГОСТ 8735-88

ГОСТ 12536-2014

5000
27 Определение зернового (гранулометрического) состава и модуля крупности грунта ГОСТ 8736-2014
ГОСТ 8735-88
ГОСТ 12536-2014
1 500
28 Определение насыпной плотности песка ГОСТ 8735-88 500
29 Определение влажности песка ГОСТ 8735-88 600
30 Определение содержания пылеватых и глинистых частиц в песке ГОСТ 8735-88 2 000
31 Определение коэффициента фильтрации песка ГОСТ 25584-90 2 500

Строительная лаборатория “Тест Констракшн” выполняет услуги по проведению испытаний грунта и песка. Испытания производятся в строгом соответствии с действующими ГОСТ как в лабораторных условиях, так и на строительных площадках.

При проведении испытаний проверяются следующие параметры:

  • Модуль крупности;
  • Плотность;
  • Гранулометрический состав;
  • Важность;
  • Коэффициент уплотнения грунта;
  • Коэффициент фильтрации.
№ п/п Наименование испытания Нормативный документ Стоимость в рублях

Испытание грунта и песка

23 Определение коэффициента уплотнения грунта (экспресс метод/по образцам) ГОСТ 19912-2012
ГОСТ 8735-88
ТР 145-03
800/1 200
24 Определение максимальной плотности и оптимальной влажности грунта ГОСТ 22733-2002 1 500
25 Определение плотности образцов грунта (метод режущих колец/методом замещения объемов)

ГОСТ 5180-2015

ГОСТ 8735-88

ГОСТ 28514-90

800/1500
26 Определение физико-механических свойств грунта

ГОСТ 5180-2015

ГОСТ 8736-2014

ГОСТ 8735-88

ГОСТ 12536-2014

5000
27 Определение зернового (гранулометрического) состава и модуля крупности грунта ГОСТ 8736-2014
ГОСТ 8735-88
ГОСТ 12536-2014
1 500
28 Определение насыпной плотности песка ГОСТ 8735-88 500
29 Определение влажности песка ГОСТ 8735-88 600
30 Определение содержания пылеватых и глинистых частиц в песке ГОСТ 8735-88 2 000
31 Определение коэффициента фильтрации песка ГОСТ 25584-90 2 500

Строительная лаборатория “Тест Констракшн” выполняет услуги по проведению испытаний грунта и песка. Испытания производятся в строгом соответствии с действующими ГОСТ как в лабораторных условиях, так и на строительных площадках.

При проведении испытаний проверяются следующие параметры:

  • Модуль крупности;
  • Плотность;
  • Гранулометрический состав;
  • Важность;
  • Коэффициент уплотнения грунта;
  • Коэффициент фильтрации.

Тестирование плотности почвы: 3 метода тестирования, на которые можно положиться

Уплотнение грунта – это обычная операция для большинства строительных проектов, которая увеличивает прочность и устойчивость грунта для поддержки земляных работ, конструкций и тротуаров. Методы достижения максимальной плотности почвы хорошо известны, а результаты можно проверить и количественно оценить с помощью стандартных методов. Почвенный материал укладывается слоями или поднимается на глубину от нескольких дюймов до фута или более, а уплотнительное оборудование катится, месит, вибрирует или иногда использует собственный вес для уплотнения почвы.

Правильный вид испытания на уплотнение

Спецификации на уплотнение грунта устанавливаются на этапе проектирования проекта и зависят как от ожидаемых общих нагрузок, так и от того, будут ли эти нагрузки статическими или динамическими. Оценки адекватности усилий по уплотнению с использованием качественных измерений, таких как сопротивление проникновению или наблюдение за движением колес, недостаточно для определения соответствия техническим условиям. Стандартные спецификации Проктора (ASTM D698 / AASHTO T 99) хорошо подходят для контроля операций уплотнения для таких сооружений, как земляные насыпи и строительные площадки.Модифицированные спецификации Проктора (ASTM D1557 / AASHTO T 180) лучше подходят для контроля уплотнения почвы в таких областях, как тротуары и взлетно-посадочные полосы аэродромов, где большие нагрузки на колеса создают динамические силы. Типичные требования к уплотнению для проекта могут варьироваться от 90% до 95% стандартного Проктора для неструктурных участков до 98% или более модифицированного Проктора для сильно нагруженных дорожных покрытий.

Лабораторные испытания задают эталон

Тесты Проктора – это тесты на соотношение влажности почвы и плотности, которые устанавливают максимальную сухую плотность (удельный вес почвы за вычетом веса воды) и оптимальное содержание воды в образцах почвы.Для каждого типа почвы значения сухой плотности и оптимального содержания воды различаются. Воду добавляют к четырем-шести порциям высушенного образца почвы в возрастающих количествах. Каждую подготовленную порцию уплотняют в форму для уплотнения (проктора) с помощью молотка Проктора или механического уплотнителя грунта, а затем взвешивают и корректируют на содержание влаги. Плотность в сухом состоянии увеличивается по мере того, как добавленная влага смазывает частицы почвы и обеспечивает большее уплотнение при той же приложенной энергии. При превышении оптимального содержания влаги вода начинает вытеснять почву в заданном объеме, и плотность в сухом состоянии уменьшается.Графический график зависимости плотности от влажности создает четкую кривую, которая показывает влияние влажности на почву во время уплотнения. Для более глубокого изучения взаимосвязи влажности и плотности почвы и теста Проктора см. Нашу запись в блоге «Тест на уплотнение Проктора: базовое руководство».

AASHTO T 272, государственные транспортные департаменты или другие региональные органы власти предлагают метод «одноточечных» полевых испытаний для проверки того, что почва на месте совпадает с лабораторным образцом. Это испытание на уплотнение на месте выполняется с использованием того же типа формы, уплотняющего молотка и количества ударов, что и оригинальный лабораторный метод.Влагосодержание определяется с помощью измерителя влажности под давлением газа или простых методов сушки в полевых условиях. Результаты плотности и влажности наносятся на график против исходной лабораторной кривой для подтверждения совпадения.

В ситуациях, когда лабораторная информация недоступна, результаты в полевых точках можно сравнить с семейством кривых, составленных из местных или региональных данных о почве, чтобы выбрать лучшую максимальную плотность и оптимальную кривую влажности. В некоторых случаях две или три точки поля могут быть уплотнены при разном содержании влаги и сравниваться с кривыми.

Какой метод определения плотности почвы использовать?

При испытании на уплотнение почвы используется один из нескольких методов измерения плотности и влажности почвы в сухом состоянии. Здесь обсуждаются три наиболее распространенных. Результаты этих полевых испытаний сравниваются с результатами испытаний Проктора для того же грунта, установленными в лаборатории, и соотношение выражается как процент уплотнения. Поскольку результаты тестов Проктора сильно различаются в зависимости от типа почвы, наилучшие результаты достигаются при использовании лабораторных образцов из того же источника, который использовался для полевого проекта.

Тест песчаного конуса

Плотность песчаного конуса – это точный и надежный метод тестирования, который давно используется для измерения плотности грунта на месте. Процедура описана в ASTM D1556 / AASHTO T 191. Плоская опорная плита с круглым отверстием 6,5 дюйма (165,1 мм) помещается на испытательном участке и используется в качестве шаблона для выемки необходимого количества уплотненного грунта. Общий удаляемый объем определяется максимальным размером частиц почвы и может составлять до 0.1 фут³ (2,830 г / см³). Во время раскопок используются аксессуары для проверки плотности, такие как молотки, совки, долота и мешки для образцов. Весь выкопанный материал аккуратно собирается и хранится в герметичном контейнере.

Предварительно взвешенный прибор для определения плотности песчаного конуса переворачивается на опорную плиту, а металлический конус вставляется в отверстие опорной плиты. Поворотный клапан открывается, и сыпучий тестовый песок известной плотности просачивается в выкопанную тестовую скважину.

После этого частично заполненный прибор снова взвешивают и рассчитывают объем контрольной скважины путем деления массы песка, заполняющего отверстие, на объемную плотность песка.Влажный вес извлеченного извлеченного грунта делится на объем испытательной скважины для определения плотности во влажном состоянии. Плотность в сухом состоянии рассчитывается путем деления веса влажной почвы на содержание в ней воды в процентах. Процент уплотнения для теста полевой плотности рассчитывается путем деления сухой плотности почвы на максимальную сухую плотность, полученную в результате теста Проктора.

Метод определения плотности песчаного конуса для испытаний на уплотнение


Плюсы и минусы
Плюсы Минусы
Точность и надежность; долгая история допустимого использования Для завершения испытаний может потребоваться 30 минут или более
Стандартный метод испытаний ASTM Тяжелому оборудованию в зоне может потребоваться кратковременная приостановка работы
Не требует обширного обучения Альтернатива тесты должны использоваться там, где значительное количество +1.Имеется материал 5 дюймов (38 мм)
Для использования не требуется лицензирование или разрешение Не следует использовать для испытания насыщенных, высокопластичных грунтов
Оборудование и материалы не опасны Все выкопанные материалы должны быть тщательно восстановлены
Оборудование рентабельно

Испытание на резиновый шар

Плотность резинового шарика имеет некоторые сходства с методом песчаного конуса.Подобно методу песчаного конуса, выкапывается пробная яма, почва аккуратно собирается и откладывается. Над отверстием помещается баллонный прибор для измерения плотности, и вместо того, чтобы использовать песок для измерения объема, откалиброванный сосуд с водой находится под давлением, заставляя резиновую мембрану проникать в котлован. Деления на сосуде снимаются, чтобы определить количество вытесненной воды, чтобы можно было рассчитать весь объем. Метод испытания описан в ASTM D2167 / AASHTO T 205 (отозван). Испытания выполнить немного проще, чем песчаный конус, и их можно быстро повторить, поскольку вода остается в сосуде.

Метод резинового шара


Плюсы и минусы
Плюсы Минусы
Точность и надежность; долгая история допустимого использования Для завершения испытаний может потребоваться 15-20 минут или более
Стандартный метод испытаний ASTM Баллонные мембраны могут проколоть во время испытаний
Не требует обширного обучения Предназначен для точного- зернистые или гранулированные грунты без заметных количеств крупного материала
Для использования не требуется лицензирование или разрешение Не следует использовать для испытания мягких насыщенных высокопластичных грунтов
Множественные испытания можно проводить без изменения плотности среды Все выкопанные материалы должны быть аккуратно удалены.
Оборудование экономически выгодно

Влагосодержание почвы и испытания на единицу веса:

Содержание влаги и удельный вес должны проводиться на сохраненных образцах почвы из любого испытания конуса песка или резинового шара для завершения расчетов для почвы уплотнение.Эти испытания легко провести в лаборатории, но часто выполняются на месте, чтобы быстро предоставить важные данные об уплотнении подрядчикам земляных работ и другим заинтересованным сторонам. В приведенной ниже таблице показано несколько различных методов, которые можно использовать для определения влажности, и существует множество весов и весов, которые можно использовать для взвешивания образцов почвы в лабораторных или полевых условиях.

Испытания влажности почвы ASTM

Испытания ядерной плотности

Измерители ядерной плотности определяют плотность почвы путем измерения пропускания гамма-излучения между зондом, содержащим радиоактивный источник цезия-137 (или другой), и датчиками Гейгера-Мюллера в основании измерять.Плотные почвы позволяют обнаруживать меньше гамма-частиц за определенный период времени. Одновременно с этим измеряется влажность почвы с использованием отдельного источника америция 241.

Стальной стержень вбивается в почву на испытательном участке, образуя пилотное отверстие. Зонд, содержащий радиоактивный источник, опускается на глубину до 12 дюймов (305 мм) в пилотную скважину, и пропускание излучения измеряется в течение одной минуты. Это известно как тест «прямой передачи». Показания также можно снимать в режиме «обратного рассеяния», когда зонд не выдвигается из основания устройства.Для этого метода не требуется пилотное отверстие, но результаты считаются менее надежными. Значения представлены в единицах веса влажного и сухого грунта, содержания влаги в почве и процента уплотнения по сравнению с лабораторными или полевыми испытаниями плотности влаги Проктором.

Ядерные плотномеры эффективны в крупных проектах, требующих быстрых результатов и многократных испытаний, но они подчиняются многим нормативным требованиям и требуют повышения квалификации и контроля доз радиации персонала. Методы испытаний описаны в ASTM D6938 / AASHTO T 310.

Ядерный манометр для испытаний на плотность и влажность почвы


Плюсы и минусы
Плюсы Минусы
Испытания плотности / влажности завершаются за несколько минут Испытательное оборудование дорогое
Стандартный тест ASTM метод Хранение, использование, транспортировка и транспортировка регулируются нормативными требованиями
Точность и повторяемость приемлемы для полевых операций Из соображений безопасности требуется контроль персонала с помощью значков дозиметра
Электроника может включать регистрацию данных и отчетность о местоположении функции Операторам требуется повышенное обучение и сертификация по технике безопасности
Оптимальный метод для крупных проектов, требующих большого количества тестов в день Электроника может быть чувствительна к суровым условиям
Может использоваться с широким диапазоном типов почв Показания чувствительны к чрезмерным пустотам.

За пределами результатов испытаний

Каждый из этих различных методов выполнения испытаний плотности уплотнения грунта имеет свои преимущества и недостатки.Абсолютная точность любого метода не является решенным вопросом, но все они дают надежные результаты и могут быть приняты проектными группами и регулирующими органами при правильном применении. Наиболее важным фактором для правильного выполнения земляных работ является опыт квалифицированного персонала, будь то техники, операторы оборудования или руководители проектов. Испытание на уплотнение показывает, что одна небольшая площадь соответствует требованиям спецификаций. Только обученный и опытный глаз может подтвердить, что тест является репрезентативным для общих условий на объекте.

Мы надеемся, что это сообщение в блоге помогло вам разобраться в методах и оборудовании, используемом для проверки уплотнения грунта при строительных работах. Если вам нужна помощь с вашим приложением, свяжитесь со специалистами Gilson по тестированию, чтобы обсудить оборудование для тестирования уплотнения.

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 почвы Факторы уплотнения грунта к ком ,%
при нагрузке 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%

Стандартный тест Проктора – обзор

13.9 Влияние органических химикатов на гидравлические свойства глин

Когда уплотненная глинистая почва пронизана органическими химикатами, происходит изменение расстояния между слоями. Для органических химикатов с диэлектрической проницаемостью ниже, чем у воды, отдельные частицы глины сжимаются в результате более тонкого расстояния между слоями. Это дает возможность частицам глины ориентироваться, что может привести к изменениям гидравлической проводимости.Эффекты могут быть значительными для набухающих почв, таких как бентонит, но менее значимы для не набухающих почв, уплотненных до высокой плотности.

Исторически вариации гидравлической проводимости объяснялись с помощью физических переменных, таких как размер, форма и геометрическое расположение частиц глины, которые, в свою очередь, описывают геометрическую конфигурацию системы пор. Если гидравлическая проводимость почв, пропитанных органическими химическими веществами, прогнозируется в соответствии с концепцией внутренней проницаемости (уравнение.(13.33)), гидравлическая проводимость под действием органических проникающих растворов должна зависеть от соотношения между плотностью раствора и вязкостью, как показано в Таблице 13.6. По мере увеличения отношения гидравлическая проводимость также должна увеличиваться, и, следовательно, органические химические вещества должны проникать через образцы глины быстрее, чем дистиллированная вода. Фернандес и Куигли (1988) продемонстрировали, что для чистых органических растворителей вязкость не является определяющим параметром гидравлической проводимости.

Можно считать, что органические молекулы, пронизывающие систему глина-вода, перемещаются путем диффузии и адвекции через макропоры, где на каждой стадии пути происходит разделение между водной фазой и агрегатами почвы. Слабо поглощаемые агрегатами почвы молекулы стремятся быстро перемещаться по водным каналам. Гидрофобные вещества, такие как гептан, ксилол и анилин, сильно распределяются в любой момент на агрегатах почвы, и, следовательно, ожидается, что они будут образовывать в результате почвенный гептан, почвенный ксилол и т. Д., гидравлическая проводимость ниже, чем у почвы-воды и почвы-ацетона. Гидравлическая проводимость не является уникальным свойством почвы из-за сложных физических, минералогических и химических взаимодействий. Следует обратить внимание на оценку значений гидравлической проводимости, связанных с типом проникающего вещества, особенно для органических химикатов из-за имеющегося разделения (таблица 13.6).

На рис. 13.18A и B показаны результаты испытаний на гидравлическую проводимость при стандартном гидравлическом градиенте 20 для каждого испытуемого образца.Образцы почвы формовали дистиллированной водой и уплотняли в стандартном тесте Проктора при максимальной плотности в сухом состоянии и оптимальном содержании влаги. Органические химические вещества вводились только после пропускания одного объема пор дистиллированной воды. Эффект распределения предполагает, что может существовать взаимосвязь между гидравлической проводимостью и коэффициентом распределения воды октанола (k ow ) , который объясняет тенденцию проникающих молекул выходить из водной фазы и адсорбироваться в октанол. . k ow имитирует механизм гидрофобной адсорбции между органическими химическими веществами и органическими веществами почвы.

Рис. 13.18. Относительные вариации гидравлической проводимости с логарифмическим коэффициентом распределения органических загрязнителей октанолом и водой (A) и (B) с молекулярной массой органических загрязнителей для каолинита, иллита и природной глинистой почвы из Квебека.

Заимствовано у Мохамеда, A.M.O., Antia, H.E., 1998. Geoenvironmental Engineering. Эльзевир, Амстердам, 707 стр.

Рис.13.18A показывает соотношение между относительной гидравлической проводимостью k f / k w и log k ow , где k f – конечная гидравлическая проводимость с органическим раствором, и k w – гидравлическая проводимость с дистиллированной водой. Как правило, гидравлическая проводимость органического химического вещества уменьшается по мере увеличения log k ow . Поскольку k ow является мерой тенденции органического химического вещества к выходу из воды, вещества, наименее совместимые с водой, должны проходить через почву медленнее (Mohamed and Antia, 1998).Чем положительнее k ow , тем меньше гидравлическая проводимость. Другими словами, чем гидрофильнее органическое химическое вещество, тем быстрее оно будет перемещаться через почву.

Связь между относительным изменением гидравлической проводимости и коэффициентом разделения октанол-вода была дана как (Mohamed and Antia, 1998):

(13,34) kfkw = -4,856 + 6,6781 + exp-kow-10,292-5,885r2 = 0,9122

Химический анализ почв, пропитанных органическими химическими веществами, показал значительное снижение концентрации катионов в поровых флюидах.Уменьшение концентрации катионов может привести к увеличению сил отталкивания между частицами, тем самым способствуя диспергированию частиц почвы. Это, в свою очередь, способствует снижению гидравлической проводимости. Расчетные энергии отталкивания показали, что по мере увеличения log k ow энергия отталкивания увеличивается, и, следовательно, гидравлическая проводимость уменьшается.

Как правило, с увеличением молекулярной массы органического химического вещества гидравлическая проводимость глинистого грунта по отношению к органическому химическому веществу уменьшается (рис.13.18B). Это связано с тем, что смещается больше молекул воды, поскольку большие молекулы имеют больше точек соприкосновения с активными поверхностями глины. При адсорбции длинноцепочечных молекул важны ван-дер-ваальсовы взаимодействия, поскольку эти силы являются аддитивными и имеют тенденцию переориентировать органические молекулы для достижения максимальных точек контакта с глиняными поверхностями. Это объяснение согласуется с наблюдением, что молекулярная масса может использоваться как мера гидрофобности органического вещества. Чем больше молекулярная масса, тем выше склонность органического вещества к гидрофобности.Следовательно, можно ожидать, что движение молекулы через водные каналы в глинистых почвах будет медленнее.

Отношение между относительным изменением гидравлической проводимости и молекулярной массой органических химикатов, M w , дается формулой (Mohamed and Antia, 1998)

(13,35) kfkw = −25,366 + 26,3351 + exp − Mw −167,569−16,946r2 = 0,8773

Наконец, диэлектрическая проницаемость проницаемого вещества широко признана критическим параметром, влияющим на гидравлическую проводимость глин.Жидкости с низкими диэлектрическими постоянными могут уменьшать толщину диффузного двойного слоя вокруг частиц глины, оставляя большое пространство для проникающего потока (при постоянном соотношении пустот), что приводит к большим значениям гидравлической проводимости. Водные растворы, содержащие увеличивающееся количество водорастворимого этанола и диоксана, демонстрируют неуклонно уменьшающуюся диэлектрическую проницаемость с увеличением содержания углеводорода (Fernandez and Quigley, 1988).

Однако эта тенденция не находит прямого отражения в измеренных значениях гидравлической проводимости уплотненных водой глин, пропитанных разбавленными растворами органических химикатов.Результаты, представленные Фернандесом и Куигли (1988), указывают на отсутствие значительного увеличения k f для водных растворов, содержащих до 70% органических химикатов. Этот уровень концентрации также был четко определен в очень широком обзоре литературы Mitchell and Madsen (1987). Было высказано предположение, что сильное сродство двухслойных катионов к воде приводит к исключению менее полярных жидкостей, предотвращая значительное уменьшение двойного слоя, которое, по-видимому, имеет место с концентрированными водорастворимыми органическими химическими веществами.Кроме того, большие значения кинематической вязкости в диапазоне концентраций от разбавленных до умеренных могут быть причиной снижения гидравлической проводимости.

Оборудование для уплотнения грунта с разными 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 отсортированный 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 почвы, глинистые почвы
Ролик для бега с лапой Почва илистая, почва глинистая
Трамбовка Грунты в замкнутых пространствах

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 грунта
  • 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, потому что их количество колебаний в минуту не связано с их поступательной скоростью.

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

Насыпная плотность – Измерение | Информационные бюллетени

Ключевые моменты

  • Насыпная плотность – это вес почвы в заданном объеме.
  • Почвы с насыпной плотностью выше 1,6 г / см3 имеют тенденцию ограничивать рост корней.
  • Насыпная плотность увеличивается с уплотнением и имеет тенденцию к увеличению с глубиной.
  • Песчаные почвы более склонны к высокой насыпной плотности.
  • Насыпную плотность можно использовать для расчета свойств почвы на единицу площади (например, кг / га).

Фон

Насыпная плотность почвы (BD), также известная как насыпная плотность в сухом состоянии, представляет собой вес сухой почвы (M твердых веществ ), деленный на общий объем почвы (V почва ).Общий объем почвы – это совокупный объем твердых частиц и пор, которые могут содержать воздух (V воздух ) или воду (V вода ) или и то, и другое (рисунок 1). Средние значения содержания воздуха, воды и твердого вещества в почве легко измерить и являются полезным показателем физического состояния почвы.
BD почвы и пористость (количество поровых пространств) отражают размер, форму и расположение частиц и пустот (структуру почвы). И BD, и пористость (V поры ) дают хорошее представление о пригодности для роста корней и проницаемости почвы и жизненно важны для системы почва-растение-атмосфера (Cresswell and Hamilton, 2002; McKenzie et al., 2004). Обычно желательно иметь почву с низким BD (<1,5 г / см 3 ) (Hunt and Gilkes, 1992) для оптимального движения воздуха и воды через почву.


Рисунок 1: Структурный состав почвы, содержащий фракцию почвы (твердые вещества V ) и поровое пространство для воздуха (V воздух ) и воды (V вода ).

Измерение насыпной плотности

Измерение насыпной плотности может быть выполнено, если вы подозреваете, что ваша почва уплотнена, или как часть планов управления удобрениями или орошением (см. Информационный бюллетень «Насыпная плотность – использование на ферме»).Чтобы учесть изменчивость, полезно провести несколько измерений в одном и том же месте с течением времени и на разной глубине в почве, например на глубинах 10, 30 и 50 см, чтобы посмотреть как на поверхность почвы, так и на подпочву. Также полезно измерить объемную плотность при сравнении методов управления (например, возделываемых и не возделываемых), поскольку физические свойства почвы часто меняются (Hunt and Gilkes, 1992).
Наиболее распространенный метод измерения BD почвы – это сбор известного объема почвы с помощью металлического кольца, вдавленного в почву (неповрежденная сердцевина), и определение веса после высыхания (McKenzie et al., 2004).

Отбор проб почвы

Этот метод лучше всего подходит для влажных почв без гравия. При отборе проб летом можно увлажнить почву вручную, чтобы не повредить сердцевину насыпной плотности. Для этого поставьте бездонную бочку на почву и залейте водой, дав ей естественное увлажнение в течение 24 часов.
Используя соответствующие инструменты (см. Информационное окно), подготовьте ровную горизонтальную поверхность в почве с помощью лопаты на глубине, на которой вы хотите взять пробы.Вдавите или аккуратно вбейте стальное кольцо в почву. Для защиты кольца можно использовать брусок. Не толкайте кольцо слишком далеко, иначе почва уплотняется. Выкопайте вокруг кольца, не нарушая и не разрыхляя почву, которую оно содержит, и осторожно удалите его, оставив почву целой (рис. 2). Удалите излишки почвы с внешней стороны кольца и срежьте ножницами все растения или корни на поверхности почвы). Насыпьте почву в полиэтиленовый пакет и закройте его, отметив дату и место взятия пробы.Распространенными источниками ошибок при измерении BD являются разрушение почвы при отборе проб, неточная обрезка и неточное измерение объема кольца. Гравий может затруднить обрезку керна и дать неточные значения, поэтому лучше брать больше образцов, чтобы уменьшить ошибку таким образом.


Рисунок 2: Кольцо насыпной плотности с неповрежденной сердцевиной почвы внутри.

Расчеты

Объем грунта

Объем почвы = объем кольца
Для расчета объема кольца:
i.Измерьте высоту кольца линейкой в ​​см с точностью до миллиметра.
ii. Измерьте диаметр кольца и уменьшите это значение вдвое, чтобы получить радиус®.
iii. Объем кольца (см 3 ) = 3,14 x r 2 x высота кольца.
Если диаметр кольца = 7 см и высота кольца = 10 см Объем кольца = 3,14 x 3,5 x 3,5 x 10 = 384,65 см 3

Масса сухой почвы

Для расчета сухой массы почвы:
т.Взвесьте жаростойкий контейнер в граммах (W 1 ).
ii. Осторожно удалите всю почву из мешка в контейнер. Просушите почву в течение 10 минут в микроволновой печи или 2 часа в обычной духовке при 105ºC.
iii. Когда почва высохнет, взвесьте образец на весах (W 2 ).
iv. Вес сухой почвы (г) = W 2 – W 1

Насыпная плотность

Насыпная плотность (г / см 3 ) = Вес сухой почвы (г) / Объем почвы (см 3 )

Насыпная плотность обычно выражается в мегаграммах на кубический метр (Мг / м 3 ), но также используются численные эквивалентные единицы г / см 3 и т / м 3 (1 Мг / м 3 = 1 г / см 3 = 1 т / м 3 ) (Cresswell and Hamilton, 2002).

Критические значения уплотнения

Критическое значение объемной плотности для ограничения роста корней зависит от типа почвы (Hunt and Gilkes, 1992), но в целом объемная плотность выше 1,6 г / см 3 имеет тенденцию ограничивать рост корней (McKenzie et al. , 2004) ). Песчаные почвы обычно имеют более высокую насыпную плотность (1,3–1,7 г / см 3 ), чем мелкие илы и глины (1,1–1,6 г / см 3 ), поскольку они имеют более крупное, но меньшее количество пор.В глинистых почвах с хорошей структурой почвы больше порового пространства, потому что частицы очень маленькие, и между ними помещается много маленьких пор. Почвы, богатые органическим веществом (например, торфяные почвы), могут иметь плотность менее 0,5 г / см 3 .
Объемная плотность увеличивается с уплотнением (см. Информационный бюллетень о уплотнении недр) на глубине, и очень плотные грунты или сильно уплотненные горизонты могут превышать 2,0 г / см. 3 (NLWRA, 2001; Cresswell and Hamilton, 2002).

Грунты с крупными обломками

Фракция почвы, которая проходит через сито 2 мм, является фракцией мелкозема.Остающийся на сите материал (частицы> 2 мм) представляет собой крупные фрагменты и гравий. Наличие гравия существенно влияет на механические и гидравлические свойства почвы. Общее поровое пространство уменьшается в почве с обильным гравием, и растения более восприимчивы к эффектам засухи и заболачивания. Если в почве больше 10% гравия или камни имеют размер> 2 см, обычные показания насыпной плотности будут неточными, так как большинство крупных фрагментов имеют насыпную плотность 2,2–3,0 г / см. 3 (McKenzie et al., 2002). Это важно понимать при использовании измерений объемной плотности для расчета уровней питательных веществ на основе площади, поскольку это приведет к завышению оценки.
Метод выемки грунта или замены воды полезен для почв, которые слишком рыхлые, чтобы собрать неповрежденный керн или комок, или для почв, содержащих гравий. Как неповрежденный комок, так и методы раскопок подробно описаны Cresswell and Hamilton (2002).
Информацию об интерпретации результатов насыпной плотности и ее использовании в расчетах общего содержания питательных веществ и углерода см. В информационном бюллетене «Насыпная плотность».

Дополнительная литература и ссылки

Крессвелл HP и Гамильтон (2002) Анализ размера частиц. В: Физические измерения и интерпретация почвы для оценки земель . (Редакторы NJ McKenzie, HP Cresswell и KJ Coughlan) Издательство CSIRO: Коллингвуд, Виктория. pp 224-239.

Хант Н. и Гилкс Р. (1992) Справочник по мониторингу фермерских хозяйств . Университет Западной Австралии: Недлендс, Вашингтон.

McKenzie N, Coughlan K и Cresswell H (2002) Физические измерения и интерпретация почвы для оценки земель .Издательство CSIRO: Коллингвуд, Виктория.

Маккензи Н.Дж., Жакье Д.Дж., Исбелл Р.Ф., Браун К.Л. (2004) Австралийские почвы и ландшафты Иллюстрированный сборник . Издательство CSIRO: Коллингвуд, Виктория.

NLWRA (2001) Австралийская оценка сельского хозяйства 2001 г. Национальный аудит земельных и водных ресурсов.

Авторы: Кэтрин Браун, (Университет Западной Австралии) и Эндрю Верретт, (Министерство сельского хозяйства и продовольствия, Западная Австралия).

Этот информационный бюллетень gradient.org.au был профинансирован программой «Здоровые почвы для устойчивых ферм», инициативой Фонда природного наследия правительства Австралии в партнерстве с GRDC, а также регионами WA NRM Совета водозабора Avon и NRM Южного побережья. через инвестиции в Национальный план действий по засолению и качеству воды и Национальную программу по уходу за землей правительства Западной Австралии и Австралии.
Главный исполнительный директор Министерства сельского хозяйства и продовольствия штата Западная Австралия и Университета Западной Австралии не несут никакой ответственности по причине небрежности или иным образом, возникшей в результате использования или разглашения этой информации или любой ее части.

Посмотреть все информационные бюллетени

Глава 5 – NHI-05-037 – Geotech – Мосты и конструкции

Справочное руководство по геотехническим аспектам дорожных одежд

Глава 5.0 Геотехнические данные для проектирования дорожного покрытия

5.1 Введение

В этой главе описывается определение конкретных геотехнических данных, необходимых для проектирования гибких и жестких покрытий. Хотя здесь основное внимание уделяется исключительно геотехническим данным, очевидно, что для проектирования дорожного покрытия требуется много другой важной информации, включая характеристики движения, свойства материала для слоев связанного асфальта и / или портландцемента, желаемую надежность и другие детали.Эти исходные данные обычно предоставляются другими организациями, а не геотехнической группой.

Большинство входных данных, описанных в этой главе, относятся к свойствам материала несвязанных слоев дорожного покрытия и грунта земляного полотна. Другие необходимые входные данные включают геометрическую информацию, такую ​​как толщина слоя, но они, как правило, не требуют пояснений и здесь не обсуждаются. Вклады в окружающую среду / климат также рассматриваются в этой главе. Хотя эти исходные данные не являются «геотехническими» сами по себе, они напрямую влияют на поведение несвязанных материалов через их влияние на содержание влаги и циклы замораживания / оттаивания.Кроме того, во многих агентствах группа, ответственная за определение входных данных для окружающей среды, плохо определена, и, таким образом, эта ответственность может быть возложена на инженерно-геологическую группу.

При рассмотрении материала в этой главе руководствуемся несколькими соображениями:

  • Обрабатываются только явные входные данные проекта. Как описано в главе 3, могут быть другие геотехнические проблемы (, например, , устойчивость откоса насыпи), которые могут оказать значительное влияние на характеристики покрытия, но которые не учитываются явно в процессе проектирования покрытия.
  • Измеренные входные параметры для конкретного проекта часто недоступны во время проектирования, особенно для предварительного проектирования. Особенно это касается свойств материала. Следовательно, в этой главе большое внимание уделяется «типичным» значениям и / или эмпирическим корреляциям, которые можно использовать для оценки исходных данных проекта. Эти оценки могут использоваться для предварительного проектирования, исследования чувствительности и других целей. Ясно, однако, что для окончательного проектирования предпочтительнее измеренные значения для конкретного проекта.
  • Многие исходные данные о свойствах материала могут быть определены лабораторными или полевыми испытаниями. Полевые испытания рассматриваются в главе 4, и соответствующие ссылки на материалы главы 4 включены здесь, где это уместно.
  • В данной главе делается попытка уравновесить охват между текущим эмпирическим Руководством по проектированию AASHTO 1993 г. и предстоящим механистически-эмпирическим подходом к проектированию NCHRP 1-37A (далее именуемым Руководством по проектированию NCHRP 1-37A). Несмотря на то, что геотехнические данные, требуемые этими двумя подходами к проектированию, частично совпадают ( e.г. , модуль упругости земляного полотна) имеются существенные отличия. Входные данные для Руководства AASHTO 1993 года меньше по количеству и в основном являются эмпирическими (, например, , коэффициенты дренирования слоя), в то время как исходные данные для Руководства NCHRP 1-37A более многочисленны и фундаментальны (, например, , гидравлическая проводимость в зависимости от содержания влаги). связи).
  • В этой главе описаны только проектные данные. В случаях, когда требуется некоторый промежуточный анализ для определения исходных данных проекта ( e.г. , эффективный модуль реакции земляного полотна в Руководстве 1993 г. – см. Раздел 5.4.6), здесь также описывается методология анализа. Использование исходных данных в общих проектных расчетах описано отдельно в Приложениях C и D к Руководствам по проектированию 1993 г. и NCHRP 1-37A, соответственно.

Одним из следствий всего вышесказанного является то, что эта глава довольно длинная; это необходимо для обеспечения достаточного охвата всех разнообразных геотехнических данных, требуемых двумя процедурами проектирования.Сначала резюмируются геотехнические данные, требуемые Руководствами по проектированию AASHTO и NCHRP 1-37A 1993 года (раздел 5.2). Затем геотехнические данные подробно описываются по категориям. Ниже приводится дорожная карта разделов этой главы, в которых описываются различные категории входных данных для геотехнического проектирования:

  • 5.2 НЕОБХОДИМЫЕ ГЕОТЕХНИЧЕСКИЕ ВХОДЫ
    • 5.2.1 1993 Руководство по проектированию AASHTO
    • 5.2.2 Руководство по проектированию NCHRP 1-37A
    • 5.2.3 Другие геотехнические свойства
  • 5.3 ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
    • 5.3.1 Соотношение веса и объема
    • 5.3.2 Определение физических свойств
    • 5.3.3 Идентификация проблемной почвы
    • 5.3.4 Другие совокупные тесты
  • 5.4 МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
    • 5.4.1 Калифорния передаточное число (CBR)
    • 5.4.2 Стабилометр (значение R)
    • 5.4.3 Модуль упругости (упругости)
    • 5.4.4 Коэффициент Пуассона
    • 5.4.5 Коэффициенты структурного слоя
    • 5.4.6 Модуль реакции земляного полотна
    • 5.4.7 Трение интерфейса
    • 5.4.8 Характеристики остаточной деформации
    • 5.4.9 Коэффициент бокового давления
  • 5.5 ТЕРМО-ГИДРАВЛИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
    • 5.5.1 1993 Руководство AASHTO
    • 5.5.2 Руководство по проектированию NCHRP 1-37A
  • 5.6 ВХОДЫ ДЛЯ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ / КЛИМАТА
    • 5.6.1 1993 Руководство AASHTO
    • 5.6.2 Руководство по проектированию NCHRP 1-37A

Глава завершается разделом, описывающим разработку окончательных проектных значений для каждого входа при наличии нескольких оценок, например, , свойства материала измеряются как в полевых условиях, так и в лаборатории. Большинство исходных данных дизайна также демонстрируют значительную пространственную, временную и внутреннюю изменчивость. Все эти проблемы должны быть согласованы, чтобы разработать обоснованные входные значения для использования в окончательном проекте покрытия.

5.2 Необходимые геотехнические данные
5.2.1 1993 Руководство по проектированию AASHTO

Как описано ранее в главе 3, руководство AASHTO по проектированию дорожного покрытия претерпело изменения в нескольких версиях за более чем 40 лет после проведения дорожных испытаний AASHO. Текущая версия – Руководство 1993 года. Геотехнические данные, необходимые для проектирования гибкого покрытия с использованием Руководства 1993 г., сведены в Таблицу 5-1. Также показаны перекрестные ссылки на разделы данного руководства, в которых описывается определение соответствующих геотехнических данных.Как ранее описывалось в главе 3, геотехнические данные для Руководства 1986 года идентичны таковым для Руководства 1993 года. Обратите внимание, что значения толщины D и для несвязанных слоев включены в качестве геотехнических данных для гибкого покрытия в Таблице 5-1; хотя они обычно считаются выходными данными из проекта (, т.е. , определяется из SN и других определенных входных данных), могут быть случаи, когда толщина слоя фиксирована и для которых дизайн затем фокусируется на выборе материалов слоев, имеющих достаточную конструктивную способность .

Таблица 5-1. Необходимые геотехнические данные для проектирования гибкого покрытия с использованием Руководства AASHTO 1993 г.
Свойство Описание Раздел
M R Модуль упругости земляного полотна 5.4.3
E BS Модуль упругости основания (используется для определения конструкции коэффициент слоя) 5,4,3
м 2 Коэффициент влажности основного слоя 5.5.1
D 2 Толщина основного слоя
E SB Модуль упругости основания (используется для определения коэффициента структурного слоя) 5.4.3
м 3 Коэффициент влажности для нижнего слоя 5.5.1
D 3 Толщина нижнего слоя
θ Скорость набухания 5.6.1
V R Максимальное потенциальное набухание 5.6.1
P S Вероятность набухания 5.6.1
φ Скорость морозного вспучивания 5,6 .1
ΔPSI MAX Максимально возможная потеря работоспособности из-за морозного пучения 5.6.1
P F Вероятность морозного пучения 5.6.1

Примечание: Дополнительные наборы свойств слоев (E i , m i , D i ) требуются, если в конструкции дорожного покрытия более двух несвязанных слоев (за исключением естественного земляного полотна) .

Геотехнические данные, необходимые для проектирования жесткого покрытия с использованием Руководства 1993 г., сведены в Таблицу 5-2. Опять же, эти входные данные идентичны входным данным для Руководства 1986 года. Первые пять свойств в таблице 5-2 используются для определения эффективного модуля реакции земляного полотна k в методике Руководства 1993 года.Геотехнические данные, необходимые для проектирования жесткого покрытия с использованием дополнительного альтернативного подхода в приложении 1998 года, такие же, как и для подхода 1993 года; в приложении 1998 г. изменена только процедура анализа.

Таблица 5-2. Необходимые геотехнические данные для проектирования жесткого покрытия с использованием Руководства AASHTO 1993 г.
Свойство Описание Раздел
M R Модуль упругости земляного полотна 5.4.3
E SB Модуль упругости основания 5.4.3
D SB Толщина основания
D SG Глубина от верха земляного полотна к жесткому фундаменту
LS Фактор потери опоры 5.4.6
C d Фактор дренажа 5.5.1
F Фактор трения (для армирования дизайн в JRCP) 5.4.7
θ Скорость набухания 5.6.1
V R Максимальное потенциальное набухание 5.6.1
P S Вероятность набухания 5.6. 1
φ Скорость морозного пучения 5.6.1
ΔPSI MAX Максимально возможная потеря работоспособности из-за морозного пучения 5.6.1
P F Вероятность морозное пучение 5.6.1

Последние шесть параметров в обеих таблицах – это параметры окружающей среды, требуемые Руководством 1993 г. для определения потери эксплуатационной пригодности из-за набухания обширных грунтов земляного полотна и морозного пучения. Хотя это не являются геотехническими параметрами в строгом смысле слова, пагубные эффекты набухания и морозного пучения сосредоточены в земляном полотне и других несвязанных слоях и, таким образом, являются важными геотехническими аспектами конструкции дорожного покрытия.

5.2.2 NCHRP 1-37A Руководство по проектированию

Механико-эмпирическая методология, лежащая в основе Руководства по проектированию NCHRP 1-37A, требует значительно большего объема входной информации, чем требуется для процедур эмпирического проектирования в Руководстве AASHTO 1993 года. Эти исходные данные также имеют тенденцию быть более фундаментальными величинами по сравнению с часто эмпирическими исходными данными в Руководстве 1993 года. Это понятно, учитывая внутренние различия между механистически-эмпирическими и эмпирическими методологиями проектирования.

Иерархический подход к разработке входных данных

Уровень проектных работ в любом инженерном проектировании должен быть соизмерим со значимостью разрабатываемого проекта.Маломощные второстепенные дороги не требуют – а у большинства агентств нет ресурсов для обеспечения – такого же уровня проектных усилий, как и городские магистральные дороги большого объема.

Признавая эту реальность, был разработан иерархический подход для определения входных данных при проектировании дорожного покрытия в Руководстве по проектированию NCHRP 1-37A. Иерархический подход основан на философии, согласно которой уровень инженерных усилий, приложенных для определения исходных данных, включая значения свойств материалов, должен соответствовать относительной важности, размеру и стоимости дизайн-проекта.В руководстве NCHRP 1-37A:

предусмотрены три уровня входных данных для проектирования.
  • Входные данные уровня 1 обеспечивают наивысший уровень точности и самый низкий уровень неопределенности. Исходные данные Уровня 1 обычно используются для проектирования тротуаров с интенсивным движением или там, где есть серьезные последствия для безопасности или экономические последствия раннего отказа. Исходные материалы Уровня 1 требуют лабораторной или полевой оценки, такой как испытание модуля упругости или неразрушающее испытание на прогиб. Входные данные уровня 1 требуют больше ресурсов и времени для получения, чем другие более низкие уровни.
  • Входные данные
  • Уровня 2 обеспечивают промежуточный уровень точности и наиболее близки к типичным процедурам, используемым в более ранних версиях Руководств по проектированию дорожных покрытий AASHTO. Этот уровень может использоваться, когда ресурсы или испытательное оборудование недоступны для характеристики Уровня 1. Входные данные Уровня 2 обычно получаются из ограниченной программы тестирования или оцениваются с помощью корреляций или опыта (возможно, из базы данных агентства). Модуль упругости, оцененный на основе корреляций с измеренными значениями CBR, является одним из примеров входящего материала Уровня 2.
  • Входы уровня 3 обеспечивают самый низкий уровень точности. Этот уровень может использоваться для проектов, в которых есть минимальные последствия раннего отказа (, например, , дороги с низкой интенсивностью движения). Материальные затраты Уровня 3 обычно представляют собой значения по умолчанию, основанные на опыте местного агентства. Модуль упругости по умолчанию, основанный на классе грунта AASHTO, является примером входящего материала Уровня 3.

Хотя интуитивно понятно, что исходные данные более высокого уровня (, т. Е. , более высокое качество) обеспечат более точные оценки характеристик покрытия, текущее состояние конструкции покрытия и ограниченная доступность исходных данных Уровня 1 затрудняют количественную оценку этих преимуществ в настоящее время.Единственным исключением из этого правила является прогноз термического растрескивания в Руководстве по проектированию NCHRP 1-37A. Полные данные о свойствах материалов и окружающей среде Уровня 1 были получены в рамках программ стратегических исследований автомагистралей США и Канады примерно для 35 участков дорожного покрытия на севере США и в Канаде. Прогнозы термического растрескивания были сделаны на основе этих материалов Уровня 1, а также свойств материала Уровня 3 по умолчанию. Рисунок 5-1 суммирует различия между прогнозируемым и наблюдаемым термическим растрескиванием в единицах линейных футов трещин на 500 футов длины дорожного покрытия для каждого из полевых участков на основе входных материалов Уровня 1; Рисунок 5-2 суммирует те же результаты, основанные на материальных затратах Уровня 3.Сравнение этих двух рисунков ясно показывает, что более качественные материалы Уровня 1 значительно сокращают разброс между прогнозируемым и наблюдаемым растрескиванием.

Рисунок 5-1. Прогнозирование термических трещин из Руководства по проектированию NCHRP 1-37A с использованием материалов уровня 1.

Рисунок 5-2. Прогнозирование термических трещин из Руководства по проектированию NCHRP 1-37A с использованием материалов 3-го уровня.

Входные данные проектирования в методологии NCHRP 1-37A могут быть указаны с использованием сочетания уровней для любого данного проекта.Например, модуль разрыва бетонного поверхностного слоя может быть задан в качестве входных данных Уровня 1, в то время как спектры транспортной нагрузки определяются с использованием подхода Уровня 2, а модуль упругости земляного полотна – с помощью оценки Уровня 3, основанной на классе грунта земляного полотна. Вычислительные алгоритмы и модели бедствия в Руководстве по проектированию NCHRP 1-37A (см. Приложение D) применяются одинаково независимо от входных уровней. Однако входные данные более высокого уровня неявно повышают точность и надежность прогнозируемых характеристик покрытия.

Таким образом, преимущества иерархического подхода к материалам и другим входным данным проекта заключаются в следующем:

  • Он предоставляет инженеру большую гибкость в выборе инженерного подхода, соответствующего размеру, стоимости и общей важности проекта.
  • Это позволяет каждому агентству разработать начальную методологию проектирования в соответствии с его внутренними техническими возможностями.
  • Это очень удобный метод для постепенного повышения технических навыков и совершенствования внутри организации.
  • По сути, он обеспечивает наиболее точный и экономичный дизайн, соответствующий финансовым и техническим ресурсам агентства.
Требуемые геотехнические данные

Геотехнические материалы для Руководства по проектированию NCHRP 1-37A сгруппированы по следующим категориям:

  • Механические свойства , которые используются в расчетной модели для связи приложенных структурных нагрузок с реакцией конструкции (Таблица 5-3 и Таблица 5-4).
  • Термогидравлические вводы , которые используются для соотнесения влияния окружающей среды с тепловым и гидравлическим состоянием системы (Таблица 5-5).
  • Модель бедствия Свойства, которые входят непосредственно в эмпирические модели характеристик покрытия (Таблица 5-6).

Как описано ранее, Руководство по проектированию NCHRP 1-37A предусматривает три различных иерархических уровня качества входных данных: уровень 1 (высший), уровень 2 (промежуточный) и уровень 3 (низший). Для любого заданного входного параметра могут потребоваться разные свойства для входов Уровня 1, Уровня 2 и Уровня 3. Например, оценка модуля упругости земляного полотна на Уровне 1 для нового строительства требует свойств, измеренных в лаборатории, тогда как для Уровня 2 вместо этого требуются CBR или другие аналогичные свойства индекса, а для Уровня 3 требуется только класс грунта AASHTO или USCS.Иерархические уровни для каждого геотехнического входа включены в таблицы с 5-3 по 5-6. Руководство NCHRP 1-37A рекомендует использовать для проектирования наилучшие доступные данные (самый высокий уровень входных данных). Однако не требуется одинаковый уровень качества для всех входных данных в проекте.

  1. Оценки M R и ν также необходимы для неглубоких коренных пород.
  2. Только для проектов нового строительства / реконструкции.
  3. В первую очередь для реабилитационных конструкций.
  4. Для уровня 2 M R можно оценить напрямую или определить из корреляций с одним из следующих: CBR ; R ; а и ; DCP ; или PI и P200 .
  5. Только для несвязанных слоев основания и подосновы.
  1. Оценки M R и ν также требуются для неглубоких коренных пород в новых / реконструируемых проектах.
  2. Из тестирования FWD для реабилитационных проектов. Для новых / реконструируемых проектов k динамический определяется из оценок Уровня 2 M R .
  3. Для Уровня 2, M R можно оценить напрямую или определить из корреляций с одним из следующих: CBR ; R ; а и ; DCP ; или PI и P200 .
Таблица 5-5.Термогидравлические вводы, необходимые для Руководства по проектированию NCHRP 1-37A.
Свойство Описание Уровень Раздел
1 2 3
Глубина грунтовых вод 5.5.2
Инфильтрация и дренаж
Объем инфильтрации 5.5.2
Поперечный уклон покрытия 5.5.2
Длина дренажного тракта 5.5.2
Физические свойства
G s Удельный вес твердых частиц 5.3.2
γ d max Максимальный вес сухого агрегата 5.3.2
w opt Оптимальное гравиметрическое содержание воды 5.3.2
PI Индекс пластичности 5.3.2
D 60 Коэффициент градации 5.3.2
P200 Процент прохода 0,075 мм (No.200) 5.3.2
Гидравлические свойства
a f , b f , c f , h r Параметры кривой характеристик грунтовых вод 5.5.2
k sat Насыщенная гидравлическая проводимость (проницаемость) 5.5.2
PI Индекс пластичности 5.3.2
D 60 Коэффициент градации 5.3.2
P200 Проходящий процент 0,075 мм (сито № 200) 5.3.2
Тепловые свойства
K Сухая теплопроводность 5.5.2
Q Сухая теплоемкость 5.5.2
AASHTO класс почвы 4.7.2
Таблица 5 -6. Свойства материала модели бедствия, необходимые для Руководства по проектированию NCHRP 1-37A.
Свойство Описание Уровень Раздел
1 2 3
k 1 Параметр колеи (модель Tseng и Lytton) 5.4.8
5.2.3 Другие геотехнические свойства

В дополнение к явным проектным данным, перечисленным в Таблице 5-1 и Таблице 5-2 для Руководства AASHTO 1993 г. и Таблицы 5-3 – Таблицы 5-6 для Руководства NCHRP 1-37A, при укладке дорожного покрытия обычно требуются другие геотехнические свойства. проектирование и строительство. К ним относятся стандартные свойства, необходимые для идентификации и классификации почвы, контроля уплотнения и контроля качества / контроля качества в полевых условиях.

5.3 Физические свойства

“Физические свойства” дают самое общее описание несвязанных материалов.Эти свойства также часто используются в корреляциях для более фундаментальных инженерных свойств, таких как жесткость или проницаемость. Основными интересующими физическими свойствами являются удельный вес твердых тел, содержание воды, удельный вес (плотность), характеристики градации, пластичность (пределы Аттерберга), классификация и характеристики уплотнения.

5.3.1 Соотношение веса и объема

Перед описанием различных методов испытаний грунтов полезно ознакомиться с некоторыми общепринятыми терминами механики грунтов и основными соотношениями веса и объема.Для получения дополнительных сведений обратитесь к учебникам по основам механики грунтов.

Образец почвы представляет собой многофазный материал, состоящий из твердых зерен почвы, воды и воздуха (рис. 5-3). Вес и объем образца почвы зависит от удельного веса зерен почвы (твердых частиц), размера пространства между зернами почвы (пустоты и поры) и количества пустот, заполненных водой (содержание влаги и степень увлажнения). насыщенность). Общие термины, связанные с отношениями массы и объема, показаны в Таблице 5-7.Особо следует отметить коэффициент пустотности е, который является общим показателем относительной прочности и сжимаемости образца грунта; , то есть , низкие отношения пустот обычно указывают на сильные грунты с низкой сжимаемостью, в то время как высокие отношения пустот часто указывают на слабые и сильно сжимаемые грунты. Выбранные соотношения вес-объем (удельный вес) представлены в Таблице 5-8. Типичные значения пористости, пустотности, содержания воды и удельного веса представлены в Таблице 5-9 для ряда типов почв.

Рисунок 5-3. Связь между объемом и массой / массой насыпного грунта (McCarthy, 2002).

Таблица 5-7. Термины в отношениях веса и объема (по Cheney and Chassie, 1993).
Свойство Символ Единицы 1 Как получено (AASHTO / ASTM) Прямое применение
Влагосодержание w D По измерениям (T 265 / D 4959 ) Классификация и соотношение веса и объема
Удельный вес G s D По измерению (T 100 / D 854) Вычисление объема
Удельный вес γ FL -3 Путем измерения или соотношения веса и объема Классификация и расчет давления
Пористость n D На основе соотношения веса и объема Определяет относительный объем твердых веществ к общему почва
Коэффициент пустот e D Из соотношения веса и объема 900 47 Определяет относительный объем пустот к объему твердых тел.
  1. F = Сила или вес; L = длина; D = безразмерный.Хотя по определению содержание влаги представляет собой безразмерную фракцию (отношение веса воды к весу твердых веществ), обычно оно выражается в процентах путем умножения фракции на 100.
Таблица 5-8. Отношения удельного веса к объему.
Случай Взаимосвязь Применимые геоматериалы
Идентичность почвы:
  1. G s w = S e
  2. Общий вес единицы:
    γ t = (1 + w) G s γ w
    (1 + e) ​​
Все типы почв и горных пород
Ограничение веса единицы Только твердая фаза: w = e = 0: γ порода = G s γ w Максимальное ожидаемое значение для твердого кремнезема составляет 27 кН / м 3
Масса сухого агрегата Для w = 0 (весь воздух в пустом пространстве): γ d = G s γ w / (1 + e) ​​ Используется для чистых песков и почвы над уровнем грунтовых вод
Вес влажного устройства (общий вес устройства) Переменные количества воздуха и воды: γ t = G s γ w (1 + w) / (1 + e) ​​с e = G s w / S Частично насыщенные почвы над уровнем грунтовых вод; зависит от степени насыщения (S, как десятичное).
Насыщенный вес агрегата Установить S = 1 (все пустоты с водой): γ sat = γ w (G s + e) ​​/ (1 + e) ​​ Все почвы ниже уровня грунтовых вод ; Насыщенные глины и илы над уровнем грунтовых вод с полной капиллярностью.
Иерархия: γ d ≤ γ t ≤ γ sat rock Проверка относительных значений

Примечание: γ w = 9.8 кН / м 3 (62,4 фунт-фут) для пресной воды.

3
Таблица 5-9. Типичные значения пористости, пустотности и удельного веса почв в их естественном состоянии (по Peck, Hanson, and Thornburn, 1974).
Тип грунта Пористость
n
Пустота
Соотношение
e
Вода
Содержание
w
Масса устройства
кН / м 3 фунт / куб. Фут
γ d γ sat γ d γ sat
Песок однородный (рыхлый) 0.46 0,85 32% 14,1 18,5 90 118
Песок однородный (плотный) 0,34 0,51 19% 17,1 20,4 109 130
Песок хорошей сортировки (рыхлый) 0,40 0,67 25% 15,6 19,5 99 124
Песок хорошей сортировки (плотный) 0.30 0,43 16% 18,2 21,2 116 135
Ил, выдуваемый ветром (рыхлый) 0,50 0,99 21% 13,4 18,2 85 116
Ледниковый до 0,20 0,25 9% 20,7 22,8 132 145
Мягкая ледниковая глина 0.55 1,2 45% 11,9 17,3 76 110
Жесткая ледниковая глина 0,37 0,6 22% 16,7 20,3 106 129
Мягкая слабоорганическая глина 0,66 1,9 70% 9,1 15,4 58 98
Мягкая очень органическая глина 0.75 3,0 110% 6,8 14,0 43 89
Мягкая монтмориллонитовая глина 0,84 5,2 194% 4,2 12,6 27 80
5.3.2 Определение физических свойств

Лабораторные и полевые методы (при необходимости) для определения физических свойств несвязанных материалов в системах дорожного покрытия описаны в следующих подразделах и таблицах.Также приведены типичные значения для каждого свойства. По физическим свойствам почвы разделены на следующие категории:

  • Объемные свойства
    • Удельный вес (Таблица 5-10)
    • Содержание влаги (Таблица 5-11)
    • Масса устройства (Таблица 5-12)
  • Уплотнение
    • Испытания на уплотнение по Проктору (Таблица 5-13)
  • Градация
    • Механический ситовый анализ (Таблица 5-19)
    • Анализ ареометра (Таблица 5-20)
  • Пластичность
    • Пределы Аттерберга (Таблица 5-21)

Градация и пластичность являются основными определяющими факторами для инженерной классификации почв с использованием либо AASHTO, либо унифицированной системы классификации почв.Классификация почв описана в рамках геологоразведочных работ в Разделе 4.7.2.

Выявление проблемных почв (, например, , обширные глины) обычно основывается на их физических свойствах; эта тема рассматривается в конце этого раздела. Также кратко описаны другие дополнительные испытания, обычно используемые для контроля качества заполнителей, используемых в базовом и нижнем слоях, а также в асфальте и портландцементном бетоне.

Объемные свойства

При проектировании и строительстве дорожного покрытия наибольший интерес представляют следующие объемные характеристики:

  • Удельный вес (Таблица 5-10)
  • Содержание влаги (Таблица 5-11)
  • Масса устройства (Таблица 5-12)
Таблица 5-10.Удельный вес грунта и твердых частиц заполнителя.
Описание Удельный вес твердых частиц почвы G s – это отношение веса данного объема твердых частиц почвы при данной температуре к весу равного объема дистиллированной воды при этой температуре
Использование в дорожных покрытиях
  • Расчет удельного веса грунта, коэффициента пустотности и других объемных свойств (см. Раздел 5.3.1).
  • Анализ ареометра для определения распределения частиц в мелкозернистых почвах (Таблица 5-20).
Лабораторное определение AASHTO T 100 или ASTM D 854.
Полевые измерения Не применимо.
Комментарий Некоторые уточняющие слова, такие как истинный , абсолютный , кажущийся , объемный или масса и т. Д. Иногда добавляются к «удельному весу». Эти уточняющие слова изменяют смысл удельного веса относительно того, относится ли он к зернам почвы или к массе почвы.Зерна почвы имеют внутри проницаемые и непроницаемые пустоты. Если для определения истинного объема зерен исключить все внутренние пустоты в зернах почвы, полученный удельный вес будет называться абсолютным или истинным удельным весом (также называемым кажущимся удельным весом ). Если включены внутренние пустоты в зернах почвы, полученный удельный вес называется удельным весом навалом . Полное удаление воздуха из водно-грунтовой смеси во время испытания является обязательным при определении истинного или абсолютного значения удельного веса. сила тяжести.
Типичные значения
(Coduto, 1999)
Тип почвы G S
Чистый, светлый песок (кварц, полевой шпат) 2,65
Песок темного цвета 2,72
Песок-алеврит-глина смеси 2,72
Глина 2,65
Таблица 5-11.Содержание влаги.
Описание Содержание влаги выражает количество воды, присутствующей в некотором количестве почвы. Гравиметрическая влажность или водосодержание w определяется с точки зрения веса почвы как w = W w / W s , где W w – это вес воды, а W s – вес твердых частиц почвы в образце.
Использование в дорожных покрытиях
  • Расчет общего веса единицы грунта, коэффициента пустотности и других объемных свойств (см. Раздел 5.3.1).
  • Взаимосвязь с поведением почвы, другими свойствами почвы.
Лабораторное определение Сушка почвы в обычной (температура 110 ± 5 ° C) или микроволновой печи до постоянного веса (AASHTO T 265, ASTM D 2216 / обычная печь или ASTM D 4643 / микроволновая печь).
Полевые измерения Ядерный датчик (ASTM D2922).
Комментарий Определение влажности или содержания воды – одна из наиболее часто выполняемых лабораторных процедур для почв.Содержание воды в почве в сочетании с данными, полученными в результате других испытаний, дает важную информацию о характеристиках почвы. Например, когда содержание воды in-situ в образце, взятом из-под уровня грунтовых вод, приближается к пределу жидкости, это указывает на то, что почва в ее естественном состоянии подвержена более сильным оседаниям.

Для потоков жидкости содержание влаги часто выражается как объемное содержание влаги θ = V w / V t , где V w – объем воды, а V t – общий объем образца.Объемное содержание влаги также можно определить как θ = S n , где S – насыщенность, а n – пористость.

Типичные значения См. Таблицу 5-9. Для сухих почв w 0 . Для большинства естественных почв 3 ≤ w ≤ 70% , Насыщенные мелкозернистые и органические почвы могут иметь весовое содержание влаги более 100%.
Таблица 5-12. Единица измерения.
Описание Удельный вес – это общий вес, деленный на общий объем пробы почвы.
Использование в дорожных покрытиях
  • Расчет напряжений на месте.
  • Взаимосвязь с поведением почвы, другими свойствами почвы.
  • Контроль уплотнения (см. Подраздел Уплотнение ).
Лабораторное определение Удельный вес ненарушенных образцов мелкозернистой почвы измеряется в лаборатории путем взвешивания части образца почвы и деления на ее объем. Это можно сделать с помощью образцов из тонкостенных трубок (Шелби), а также с помощью поршневых пробоотборников, пробоотборников Шербрук, Лаваля и NGI.Если ненарушенные образцы недоступны (, например, , для крупнозернистых грунтов), удельный вес должен быть рассчитан на основе соотношений массы к объему (см. Таблицу 5-8).
Полевые измерения Ядерный манометр (ASTM D2922), песчаный конус (ASTM D1556).
Комментарий Удельный вес также обычно называют плотностью .

Общий удельный вес зависит от влажности почвы (Таблица 5-8). Необходимо соблюдать различия между сухой ( γ d ), насыщенной ( γ sat ) и влажной или общей ( γ t ) единичной массой.Следовательно, содержание влаги должно быть получено одновременно с удельным весом, чтобы можно было преобразовать общий вес к сухому удельному весу.

Типичные значения См. Таблицу 5-9.
Уплотнение

Уплотнение почвы – одна из важнейших геотехнических проблем при строительстве дорожных покрытий и связанных с ними насыпей и насыпей. Уплотнение во многих отношениях улучшает инженерные свойства грунтов, в том числе:

  • повышенной упругой жесткости, что снижает кратковременные упругие деформации при циклическом нагружении.
  • снижает сжимаемость, что снижает вероятность чрезмерной длительной осадки.
  • увеличенная прочность, которая увеличивает несущую способность и снижает потенциал нестабильности (, например, , для склонов).
  • снижает гидравлическую проводимость (проницаемость), что препятствует прохождению воды через почву.
  • уменьшает коэффициент пустотности, что снижает количество воды, которая может удерживаться в почве, и, таким образом, помогает поддерживать желаемые свойства прочности и жесткости.
  • снижена эрозионная стойкость.

Уплотнение обычно количественно выражается в единицах эквивалентной сухой массы γ d почвы как меры количества твердых материалов, присутствующих в единице объема. Чем больше твердых материалов, тем прочнее и устойчивее будет грунт. Стандартные лабораторные испытания (таблица 5-13) включают уплотнение нескольких образцов при разном содержании воды ( w ). Общий вес единицы ( γ т ) и содержание воды измеряются для каждого уплотненного образца.Эквивалентный сухой вес единицы затем вычисляется как:

(5.1)

Если удельный вес твердых частиц G s известен, уровень насыщения ( S ) и коэффициент пустотности ( e ) также могут быть определены с использованием следующих двух идентификаторов:

(5.2)

G s w = S e

(5,3)
γ t = G s γ w (1 + w)
(1 + e) ​​

Пары эквивалентного сухого веса по сравнению сЗначения влагосодержания нанесены на график зависимости влажности от плотности на кривой уплотнения, как показано на Рисунке 5-4. Кривые уплотнения обычно демонстрируют четко выраженный пик, соответствующий максимальной массе сухой единицы ( d ) max ) при оптимальном содержании влаги ( w opt ). Хорошей практикой является нанесение кривой нулевых воздушных пустот ( ZAV ), соответствующей 100-процентному насыщению, на график плотности влажности (см. Рисунок 5-4). Измеренная кривая уплотнения не может упасть выше кривой ZAV, если был использован правильный удельный вес.Пиковая или максимальная масса сухой единицы обычно соответствует уровням насыщения от 70 до 85 процентов.

Рисунок 5-4. Типичное соотношение влажности и плотности при стандартном испытании на уплотнение.

Относительное уплотнение ( C R ) – это отношение (выраженное в процентах) плотности уплотненного или естественного in-situ грунта к максимальной плотности, достигаемой в заданном испытании на уплотнение:

(5,4)
C R = γ d × 100%
d ) max

Спецификации часто требуют минимального уровня относительного уплотнения ( e.г. , 95%) при строительстве или подготовке фундаментов, оснований и оснований дорожных одежд и насыпей. Требования к содержанию влаги в уплотнении относительно оптимального содержания влаги также могут быть включены в спецификации по уплотнению. Конструкция и выбор методов улучшения характеристик прочности и жесткости отложений во многом зависят от относительного уплотнения.

Относительная плотность ( DR ) (ASTM D 4253) часто является полезным параметром при оценке технических характеристик зернистых грунтов.Это определяется как:

(5.5)
D r = e max – e × 100%
e max – e min

в котором e min и e max – минимальные и максимальные значения коэффициента пустотности для почвы. Относительную плотность также можно выразить через массу сухих единиц:

(5,6)
D r = γ d – (γ d ) мин. d ) макс. × 100%
d ) max – (γ d ) min γ d

В таблице 5-14 представлена ​​классификация консистенции почвы на основе относительной плотность для сыпучих грунтов.

Таблица 5-13. Характеристики уплотнения.
Описание Характеристики уплотнения выражаются в виде зависимости эквивалентной массы сухого агрегата от содержания влаги для почвы при заданном уровне энергии уплотнения. Особый интерес представляют максимальный эквивалентный сухой вес единицы и соответствующее оптимальное содержание влаги при заданном уровне энергии уплотнения.
Использование в дорожных покрытиях
  • В сочетании с другими испытаниями ( e.г. , модуль упругости), определяет влияние плотности грунта на инженерные свойства.
  • Контроль качества на местах / контроль качества для уплотнения естественного земляного полотна, уложенного основания и слоев основания, а также насыпей насыпи.
Лабораторное определение Чаще всего используются два набора протоколов испытаний:
  • AASHTO T 99 (Стандартный Проктор), T 180 (Модифицированный Проктор)
  • ASTM D 698 (Стандартный Проктор), D 1557 (Модифицированный Проктор)

Испытания на уплотнение проводятся с использованием нарушенных подготовленных грунтов с добавками или без них.Обычно почва, проходящая через сито № 4, смешивается с водой для формирования образцов с различным содержанием влаги в диапазоне от сухого состояния до влажного. Эти образцы уплотняются слоями в форме с помощью молотка при заданной номинальной энергии уплотнения, которая является функцией количества слоев, веса молотка, высоты падения и количества ударов (см. Таблицу 5-15). Эквивалентный сухой удельный вес определяется на основе содержания влаги и удельного веса уплотненного грунта. Построена кривая зависимости веса сухой единицы от содержания влаги (Рисунок 5-4), и максимальная ордината на этой кривой обозначается как максимальный вес сухой единицы ( d ) max ).Содержание воды, при котором возникает этот максимум, называется оптимальным содержанием влаги ( w opt ) или OMC.

Полевые измерения Полевые определения содержания влаги (Таблица 5-11) и веса единицы (Таблица 5-12) используются для проверки того, соответствует ли уплотненный в полевых условиях материал спецификациям конструкции.
Комментарий Если для строительства будут использоваться различные грунты, следует установить соотношение влажности и плотности для каждого основного типа грунта или почвенной смеси, ожидаемой на участке.

Когда добавки, такие как портландцемент, известь или зола, используются для определения максимальной плотности смешанного уплотненного грунта в лаборатории, следует позаботиться о том, чтобы увеличить ожидаемый период задержки между смешиванием и уплотнением в полевых условиях. Следует иметь в виду, что эти химические добавки начинают вступать в реакцию, как только их добавляют во влажную почву. Они вызывают существенные изменения свойств почвы, в том числе плотности, достижимой путем уплотнения. Предполагается, что период между смешиванием и уплотнением в поле составит, например, три часа, затем в лаборатории уплотнение почвы также следует отложить на три часа после смешивания стабилизирующих добавок.

Типичные значения См. Таблицу 5-16, где указаны минимальные уровни уплотнения, рекомендованные AASHTO. Типичные диапазоны удельного веса уплотненной единицы и оптимального содержания влаги для классов почв USCS и AASHTO приведены в Таблице 5-17 и Таблице 5-18, соответственно.
Таблица 5-14. Консистенция сыпучих грунтов при различной относительной плотности.
Относительная плотность Dr (%) Описание
85-100 Очень плотная
65-85 Плотная
35-65 Средняя плотность
15-35 Свободный
0-15 Очень свободный
Таблица 5-15.Принципиальные отличия стандартного и модифицированного теста Проктора.
Стандартный Проктор Модифицированный Проктор
Стандарты AASHTO T 99
ASTM D 698
AASHTO T 180
ASTM D 1557
Вес молотка 5,5 фунта (24,4 кг) 10,0 фунта (44,5 кН)
Высота падения молота 12 дюймов (305 мм) 18 дюймов (457 мм)
Количество слоев почвы 3 5
Молот ударов на слой 25 25
Общая энергия уплотнения 12,400 фут-фунт / фут 3
(600 кН-м / м 3 )
56 000 фут-фунт / фут 3
(2700 кН-м / м 3 )
Таблица 5-16.Рекомендуемые минимальные требования для уплотнения насыпей и земляного полотна (ААШТО, 2003).
AASHTO Класс грунта Минимальный процент уплотнения (%) a
Насыпи Подкладки
<50 футов в высоту > 50 футов в высоту
A- , A-3 ≥ 95 > 95 100
A-2-4, A-2-5 ≥ 95 ≥ 95 100
A-2-6 , A-2-7 > 95 b ≥ 95 c
A-4, A-5, A-6, A-7 ≥ 95 – – b ≥ 95 c
  1. На основе стандартного Проктора (AASHTO T 99).
  2. Данным материалам требуется особое внимание к дизайну и конструкции.
  3. Уплотнение при содержании влаги в пределах 2% от оптимального.
Таблица 5-17. Типичная плотность уплотнения и оптимальное содержание влаги для типов почв USCS (по Картеру и Бентли, 1991).
Описание грунта Класс USCS Масса уплотненного сухого агрегата Оптимальное содержание влаги (%)
(фунт / фут3) (кН / м3)
Смеси гравия и песка:
хорошо отсортированный, чистый GW 125-134 19.6-21,1 8-11
слабосортный, чистый GP 115-125 18,1-19,6 11-14
хорошо отсортированный, с малым иловым содержанием GM 119-134 18,6-21,1 8-12
с хорошей фракцией, с небольшим содержанием глины GC 115-125 18,1-19,6 9-14
Пески и песчаные почвы:
хорошие, чистые ЮЗ 109-131 17.2-20,6 9-16
слабосернистый, малый ил SP 94-119 15,7-18,6 12-21
хорошо отсортированный, малый ил SM 109-125 17,2-19,6 11-16
хорошо отсортированный, с небольшим содержанием глины SC 106-125 16,7-19,6 11-19
Окалина грунты малопластичные:
илы ML 94-119 14.7-18,6 12-24
глины Класс 94-119 14,7-18,6 12-24
органические илы OL 81-100 12,7-15,7 21-33
Мелкозернистые почвы повышенной пластичности:
илы MH 69-94 10,8-14,7 24-40
глины CH 81-106 12.7-18,6 19-36
органические глины OH 66-100 10,3-15,7 21-45
Таблица 5-18. Типичная плотность уплотнения и оптимальное содержание влаги для типов почв AASHTO (по Картеру и Бентли, 1991).
Описание грунта Класс AASHTO Масса уплотненного сухого агрегата Оптимальное содержание влаги (%)
(фунт / фут3) (кН / м3)
Хорошо отсортированный гравий / песчаные смеси А-1 115-134 18.1-21,1 5-15
Галька или глинистый гравий и песок A-2 109-134 17,2-21,1 9-18
Пески с плохой сортировкой A- 3 100-119 15,7-18,6 5-12
Песков и гравий с низкой пластичностью A-4 94-125 14,7-19,6 10-20
Диатомовые или слюдистые илы A-5 84-100 13.2-15,7 20-35
Пластичная глина, песчаная глина A-6 94-119 14,7-18,6 10,30
Глина высокопластичная A-7 81 -115 12,7-18,1 15-35
Градация

Градация, или распределение размеров частиц в почве, является важным описательным признаком почв. Почва текстурная ( например, , гравий, песок, илистая глина и т. Д.) и инженерные (см. раздел 4.7.2) классификации основаны в значительной степени на градации, и многие инженерные свойства, такие как проницаемость, прочность, потенциал набухания и восприимчивость к действию мороза, тесно связаны с параметрами градации. Градация измеряется в лаборатории с помощью двух тестов: механического ситового анализа для песка и более крупной фракции (Таблица 5-19) и теста с использованием ареометра для ила и более мелкого глинистого материала (Таблица 5-20).

Градация определяется процентным содержанием (чаще всего по весу) почвы, которая мельче, чем заданный размер («процент прохождения») по сравнению сразмер зерна. Градация иногда альтернативно выражается в процентах грубее, чем данный размер зерна. Характеристики градации также выражаются в параметрах D n , где D – наибольший размер частиц в n процентах самой мелкой фракции почвы. Например, D 10 – это наибольший размер частиц в 10% самой мелкой фракции почвы; D 60 – это частицы самого большого размера в 60% самой мелкой фракции почвы.

Таблица 5-19. Гранулометрический состав крупных частиц (механический ситовый анализ).
Описание Гранулометрический состав – это процентное содержание почвы мельче заданного размера по сравнению с размером зерна. Крупные частицы определяются размером более 0,075 мм (0,0029 дюйма или сито № 200).
Использование в дорожных покрытиях
  • Классификация почв (см. Раздел 4.7.2)
  • Корреляция с другими инженерными свойствами
Лабораторное определение Гранулометрический состав крупных частиц определяется путем механической промывки ситовый анализ (AASHTO T 88, ASTM D 422).Репрезентативный образец промывают через серию сит (рис. 5-5). Количество, оставшееся на каждом сите, собирают, сушат и взвешивают, чтобы определить процент материала, прошедшего через сито этого размера. На рис. 5-7 показаны примеры гранулометрического состава песчаных, иловых и глинистых грунтов, полученные в результате испытаний с использованием механического сита и ареометра (таблица 5-20).
Полевые измерения Не применимо.
Комментарий Получение репрезентативного образца является важным аспектом этого испытания.Когда образцы сушат для тестирования или «промывания», может возникнуть необходимость разбить комья почвы. Следует соблюдать осторожность, чтобы избежать раздавливания частиц мягкого карбоната или песка. Если почва содержит значительное количество волокнистых органических материалов, они могут забивать отверстия сита во время промывки. Материал, оседающий на сите во время стирки, следует постоянно перемешивать, чтобы избежать засорения. Отверстия из мелкой сетки или ткани легко деформируются в результате нормального обращения и использования. Их следует часто менять.Простой способ определить, следует ли заменять сита, – это периодическая проверка натяжения ткани сита на его раме. Ткань должна оставаться натянутой; если он проседает, значит, он деформирован и подлежит замене. Частая причина серьезных ошибок – использование «грязных» сит. Некоторые частицы почвы из-за своей формы, размера или характеристик адгезии имеют тенденцию оседать в отверстиях сита.
Типичные значения Типичные диапазоны размеров частиц для различных категорий текстуры почвы следующие (ASTM D 2487):
  • Гравий: 4.75 – 75 мм (0,19 – 3 дюйма; сита от 4 до 3 дюймов)
  • Песок: 0,075 – 4,75 мм (0,0029 – 0,19 дюйма; сита от 200 до 4)
  • Ил и глина: <0,075 мм (0,0029 дюйма; сито № 200)
Таблица 5-20. Гранулометрический состав мелких частиц (анализ на ареометре).
Описание Гранулометрический состав – это процентное содержание почвы мельче заданного размера по сравнению с размером зерна. Мелкие частицы определяются как частицы размером менее 0.075 мм (0,0029 дюйма или сито № 200).
Использует
  • Классификация почвы (см. Раздел 4.7.2)
  • Корреляция с другими инженерными свойствами
Лабораторное определение Гранулометрический состав мелких частиц определяется с помощью ареометрического анализа (AASHTO Т 88, ASTM D 422). Грунт размером менее 0,075 мм (0,0029 дюйма или сито № 200) смешивают с диспергатором и дистиллированной водой и помещают в специальный мерный цилиндр в состоянии жидкой суспензии (рис. 5-6).Плотность смеси периодически измеряется калиброванным ареометром для определения скорости оседания частиц почвы. Относительный размер и процентное содержание мелких частиц определяются на основе закона Стокса для оседания идеализированных сферических частиц. На рис. 5-7 показаны примеры гранулометрического состава песчаных, ил и глинистых грунтов, полученные с помощью механического сита (таблица 5-19) и ареометра.
Полевые измерения Не применимо.
Комментарий Основная ценность ареометрического анализа заключается в получении глинистой фракции (процент мельче 0,002 мм). Это связано с тем, что поведение почвы для связного грунта зависит в основном от типа и процента глинистых минералов, геологической истории месторождения и содержания в нем воды, а не от распределения частиц по размерам.

Повторяемые результаты могут быть получены, когда почвы в основном состоят из обычных минеральных ингредиентов. Результаты могут быть искажены и ошибочны, если состав почвы не принимается во внимание для внесения поправок на удельный вес образца.

Данный метод не позволяет определить размер частиц высокоорганических почв.

Типичные значения
  • Ил: 0,075 – 0,002 мм (0,0029 – 0,000079 дюйма)
  • Глина: <0,002 мм (0,000079 дюйма)

Рисунок 5-5. Лабораторные сита для механического анализа гранулометрического состава. Показаны (справа налево) сита № 3/8 ​​дюйма. (9,5 мм), № 10 (2,0 мм), № 40 (250 мкм) и №200 (750 мкм) и примерный размер частиц почвы, включая (справа налево): средний гравий, мелкий гравий, средне-крупный песок, ил и сухую глину (каолин).

Рисунок 5-6. Аппарат почвенного ареометра (http://www.ce.siue.edu/).

Рисунок 5-7. Типичное распределение зерна по размеру для нескольких типов почв.

Пластичность

Пластичность описывает реакцию почвы на изменение содержания влаги. Когда добавление воды в почву меняет ее консистенцию с твердой и жесткой на мягкую и податливую, считается, что почва проявляет пластичность.Глины могут быть очень пластичными, илы лишь слегка пластичны, а песок и гравий не пластичны. Для мелкозернистых грунтов инженерное поведение часто более тесно связано с пластичностью, чем с градацией. Пластичность – ключевой компонент AASHTO и Единой системы классификации почв (раздел 4.7.2).

Пластичность почвы количественно определяется в рамках пределов Аттерберга. Как показано на Рисунке 5-8, предельные значения Аттерберга соответствуют значениям влажности, при которых консистенция почвы изменяется по мере ее постепенного высыхания от жидкого навоза:

  • Предел жидкости ( LL ), который определяет переход между жидким и пластическим состояниями.
  • Предел пластичности ( PL ), который определяет переход между пластическим и полутвердым состояниями.
  • Предел усадки ( SL ), который определяет переход между полутвердым и твердым состояниями.
  • Обратите внимание на Рисунок 5-8, что общий объем почвы изменяется по мере ее высыхания до достижения предела усадки; высыхание ниже предела усадки не приводит к дополнительному изменению объема.

Важно понимать, что пределы Аттерберга не являются фундаментальными свойствами материала.Скорее их следует интерпретировать как значения индекса, определенные стандартизированными методами испытаний (таблица 5-21).

Рисунок 5-8. Изменение общего объема и плотности почвы с изменением содержания воды для мелкозернистой почвы (из McCarthy, 2002).

Таблица 5-21. Пластичность мелкозернистых грунтов (пределы Аттерберга).
Описание Пластичность описывает реакцию почвы на изменения содержания влаги. Пластичность определяется пределами Аттерберга.
Использование в дорожных покрытиях
  • Классификация грунта (см. Раздел 4.7.2)
  • Корреляция с другими инженерными свойствами
Лабораторное определение Пределы Аттерберга определяются с использованием протоколов испытаний, описанных в AASHTO T89 (жидкость предел), AASHTO T90 (предел пластичности), AASHTO T 92 (предел усадки), ASTM D 4318 (пределы жидкости и пластичности) и ASTM D 427 (предел усадки). Репрезентативная проба отбирается из части почвы, проходящей через участок No.40 сито. Содержание влаги варьируется для определения трех стадий поведения почвы с точки зрения консистенции:
  • Предел жидкости (LL) определяется как содержание воды, при котором 25 ударов ограничителя жидкости (Рисунок 5-9) закрывают стандартную канавку, прорезанную в пятне почвы на расстояние 12,7 см (1/2 в.). Альтернативная процедура в Европе и Канаде использует устройство конуса падения для достижения лучшей повторяемости.
  • Предел пластичности (PL) – это содержание воды, при котором нить грунта скатывается до диаметра 3 мм (1/8 дюйма).), рухнет.
  • Предел усадки (SL) определяется как такое содержание воды, ниже которого не происходит дальнейшего изменения объема почвы при дополнительной сушке.
Полевые измерения Не применимо.
Комментарий Пределы Аттерберга обеспечивают общие показатели содержания влаги относительно консистенции и поведения почв. LL определяет нижнюю границу жидкого состояния, а PL определяет верхнюю границу твердого состояния.Разница называется индексом пластичности (PI = LL – PL) . Индекс ликвидности (LI) , определяемый как LI = (w – PL) / PI , где w – естественное содержание влаги, является индикатором плотности почвы в естественных условиях на месте.

Важно понимать, что пределы Аттерберга являются приблизительными и эмпирическими значениями. Изначально они были разработаны для агрономических целей. Их широкое использование инженерами привело к разработке большого количества эмпирических соотношений для характеристики почв.

Учитывая несколько субъективный характер процедуры испытания, пределы Аттерберга должны выполняться только опытными специалистами. Отсутствие опыта и осторожности может привести к серьезным ошибкам в результатах испытаний. Оптимальное содержание влаги при уплотнении часто находится вблизи предела пластичности.

Типичные значения См. Таблицу 5-22.

Рисунок 5-9. Устройство для проверки предела жидкости.

Таблица 5-22.Характеристики почв с разными показателями пластичности (по Сауэрс, 1979).
Индекс пластичности Классификация Прочность в сухом состоянии Визуально-ручная идентификация сухого образца
0 – 3 Непластичный Очень низкий Легко разваливается
3-15 Слегка пластичный Легкий Легко раздавливается пальцами
15-30 Средний пластик Средний Трудно раздавить пальцами
> 30 Высокопластичный Высокий Невозможно раздавить пальцами
5.3.3 Идентификация проблемной почвы

Два особых условия, которые часто необходимо проверять для естественных грунтов земляного полотна, – это возможность набухания глин (Таблица 5-23) или просадочных илов (Таблица 5-25).

Набухающие почвы демонстрируют большие изменения объема почвы при изменении влажности почвы. Потенциал объемного набухания почвы зависит от количества глины, ее относительной плотности, влажности и плотности уплотнения, проницаемости, местоположения уровня грунтовых вод, наличия растительности и деревьев, а также нагрузки на перекрывающие породы.Потенциал набухания также зависит от минералогического состава мелкозернистых грунтов. Монтмориллонит (смектит) обладает высокой способностью к набуханию, иллит имеет характеристики набухания от незначительных до умеренных, а каолинит почти не проявляет их. Одномерный тест на потенциал набухания используется для оценки давления набухания и набухания в процентах, создаваемых набухающими грунтами (таблица 5-23).

Складывающиеся грунты демонстрируют резкие изменения прочности при приближении влажности к насыщению.В сухом состоянии или при низкой влажности просыпающиеся грунты создают вид устойчивых отложений. При высоком содержании влаги эти почвы разрушаются и внезапно уменьшаются в объеме. Рыхлые почвы чаще всего встречаются в лессовых отложениях, которые сложены ветровыми илами. Другие разрушающиеся отложения включают остаточные почвы, образованные в результате удаления органических веществ путем разложения или выщелачивания определенных минералов (карбоната кальция). В обоих случаях нарушенные пробы, взятые из этих отложений, будут классифицированы как ил.Лесс, в отличие от других несвязных грунтов, до насыщения будет стоять почти на вертикальном склоне. Он имеет низкую относительную плотность, малую удельную массу и высокий коэффициент пустотности. Одномерный тест на потенциал обрушения используется для определения разрушающихся грунтов (Таблица 5-25).

Таблица 5-23. Набухание глин.
Описание Набухание – это большое изменение объема почвы, вызванное изменениями содержания влаги.
Использование в дорожных покрытиях Набухание грунта земляного полотна может иметь серьезное пагубное влияние на характеристики дорожного покрытия.Набухающие почвы должны быть идентифицированы, чтобы их можно было удалить, стабилизировать или учесть при проектировании дорожного покрытия.
Лабораторное определение Потенциал набухания измеряется с использованием протоколов испытаний AASHTO T 258 или ASTM D 4546. Испытание на набухание обычно проводят в аппарате для уплотнения. Потенциал набухания определяется путем наблюдения за набуханием образца с боковым ограничением, когда он нагнетается и заливается. В качестве альтернативы, после того, как образец залит водой, его высоту поддерживают постоянной за счет добавления нагрузок.Вертикальное напряжение, необходимое для поддержания нулевого изменения объема, – это давление набухания.
Полевые измерения Не применимо.
Комментарий Это испытание можно проводить на ненарушенных, повторно отформованных или уплотненных образцах. Если структура грунта не ограничена (, то есть , опора моста), так что может происходить набухание в поперечном и вертикальном направлениях, можно использовать трехосные испытания для определения характеристик трехмерного набухания.
Типичные значения Потенциал набухания можно оценить с точки зрения физических свойств почвы; см. Таблицу 5-24.
Таблица 5-24. Оценка потенциала зыби (Хольц и Гиббс, 1956).
% мельче 0,001 мм Пределы Аттерберга Вероятное расширение,% общего изменения объема * Потенциал расширения
PI (%) SL (%)
> 28 > 35 <11 > 30 Очень высокий
20-31 25-41 7-12 20-30 Высокий
13-23 15 -28 10-16 10-30 Средний
<15 <18 > 15 <10 Низкий

* На основе нагрузки 6.9 кПа (1 фунт / кв. Дюйм).

Таблица 5-25. Обрушение почв.
Описание Складывающиеся грунты демонстрируют значительное снижение прочности при приближении содержания влаги к насыщению, что приводит к разрушению скелета грунта и значительному уменьшению объема грунта.
Использование в дорожных покрытиях Складывающиеся грунты земляного полотна могут оказывать серьезное пагубное влияние на характеристики дорожного покрытия. Складывающиеся грунты необходимо идентифицировать, чтобы их можно было удалить, стабилизировать или учесть при проектировании дорожного покрытия.
Лабораторное определение Потенциал коллапса измеряется с использованием протокола испытаний ASTM D 5333. Потенциал обрушения предполагаемых грунтов определяется путем помещения ненарушенного, уплотненного или повторно отформованного образца в кольцо консолидометра. Прилагается нагрузка, и почва насыщается, чтобы измерить величину вертикального смещения.
Полевые измерения Не применимо.
Комментарий Обрушение во время смачивания происходит из-за разрушения глиняной связки, которая обеспечивает первоначальную прочность этих грунтов.Повторная формовка и уплотнение также могут разрушить исходную структуру.
Типичные значения Отсутствуют.
5.3.4 Другие совокупные тесты

Существует широкий спектр других испытаний механических свойств, которые выполняются для измерения качества и долговечности заполнителей, используемых в качестве подстилок и оснований в системах дорожного покрытия, а также в качестве компонентов асфальта и портландцементного бетона. Эти другие совокупные тесты приведены в Таблице 5-26. Дополнительную информацию можно найти в справочнике The Aggregate Handbook , опубликованном Национальной каменной ассоциацией (Barksdale, 2000).Недавнее исследование NCHRP предоставляет дополнительную полезную информацию об испытаниях заполнителей, используемых в несвязанных слоях дорожного покрытия (Saeed, Hall, and Barker, 2001).

Таблица 5-26. Прочие тесты на качество и долговечность заполнителя.
Свойство Использование Спецификация AASHTO Спецификация ASTM
Качество мелкого заполнителя
Эквивалент песка Измерение относительного соотношения пластиковой мелочи и пыли к размерам частиц песка в материале, проходящем через Нет.4 сита T 176 D 2419
Угловатость мелкозернистого заполнителя (также называемая неуплотненными воздушными пустотами) Показатель внутреннего трения мелкозернистого заполнителя в методе расчета асфальтовой смеси Superpave T 304 C 1252
Качество грубого заполнителя
Угловатость крупного заполнителя Показатель внутреннего трения крупного заполнителя в методе расчета асфальтовой смеси Superpave D 5821
Плоские удлиненные частицы Показатель формы частиц асфальта Superpave метод расчета смеси D 4791
Общее качество агрегатов
Поглощение Процент воды, поглощенной проницаемыми пустотами T 84 / T 85 C 127 / C 128
Индекс частиц Индексный тест формы частиц D 3398
Деградация в Лос-Анджелесе Мера сопротивления грубого заполнителя разрушению в результате истирания и удара T 96 C 131 или C 535
Прочность Измерение сопротивления заполнителя к атмосферным воздействиям в бетоне и другие области применения T 104 C 88
Долговечность Индекс совокупной прочности T 210 D 3744
Расширение Индекс пригодности совокупности D 4792
Вредные материалы Описывает присутствие загрязняющих веществ, таких как сланец, куски глины, древесина и органические материалы T 112 C 142

Испытания на уплотнение почвы – BSK Associates

ядерный плотномер

Испытания на уплотнение грунта – важный этап в процессе строительства.Неуплотненный грунт может нанести ущерб структурной целостности зданий, подпорных конструкций, дорог и тротуаров, и это лишь некоторые из них. По сути, правильная целостность почвы может сделать или сломать вашу структуру. Поскольку грунты очень важны для надежности конструкции, вы обнаружите, что в большинстве случаев требуется испытание на уплотнение грунта. Например, большинство регулирующих органов, таких как Министерство транспорта и Американское общество испытаний и материалов, требуют лабораторных испытаний.Кроме того, вы обнаружите, что Калифорнийские строительные нормы и правила, инженер-геотехник и инженеры-строители также потребуют испытания на уплотнение почвы.

Для всей необходимости есть очень веская причина. По сути, если не проводить испытания грунта, вы рискуете сместиться, потрескаться и даже обрушиться. Дороги также могут привести к катастрофе из-за трещин, провисаний, выбоин или даже воронок. В конце концов, для успеха вашей конструкции жизненно важно обеспечить надежные испытания на уплотнение почвы.Более того, критически важно иметь компанию, в которой есть опытный и знающий персонал, а также испытательный центр. Более опытный персонал сэкономит вам не только время, но и деньги.

Испытание на уплотнение грунта начинается с образцов. После раскопок полевой техник соберет образцы почвы. Опытный полевой техник соберет образцы из нескольких мест, чтобы получить репрезентативные образцы различных типов почвы, которые могут быть на месте. Каждый тип почвы или их смесь имеет разные свойства и может действовать по-разному.Квалифицированный лаборант сможет распознать потенциальные свойства каждого из них и сможет определить лучшие места для извлечения почвы. Также может оказаться полезным взять образец из склада. Обычно это делается, если техник замечает, что грунт отвала имеет другие свойства, чем грунт другого участка, или потому что несколько типов грунта смешиваются вместе.

В лаборатории будет происходить процесс определения оптимального содержания влаги и максимальной плотности в сухом состоянии.Лаборант начнет с просеивания и кондиционирования почвы. После того, как почва подготовлена, почва отправляется в цилиндрическую форму для уплотнения при различной влажности и взвешивания.

Испытание заключается в том, чтобы увидеть, сколько материала можно уплотнить до одинакового объема при различном количестве влаги. Когда материал слишком сухой, он не может сжиматься очень сильно. По мере добавления воды он может уплотняться все лучше и лучше, поэтому его плотность в сухом состоянии (удельный вес, рассчитанный без учета веса воды) увеличивается.Как только он достигает предела, допустимого для материала, вода начинает вытеснять материал, и плотность в сухом состоянии начинает падать, создавая «кривую». Пик этой «кривой» считается максимальной плотностью в сухом состоянии и оптимальной влажностью для данного конкретного материала. Опять же, жизненно важно иметь опытную лабораторию для этого процесса.

Nuclear Gauge Testing

Последний ключевой шаг в испытании на уплотнение грунта – это использование ядерного измерителя грунта. Вернувшись на место работы, полевой техник использует ядерный датчик, который имеет два радиоактивных изотопа (примерно такой же массы, как булавочная головка), и испускает очень небольшое количество радиации в почву.Внутри машины есть датчики, которые определяют, сколько излучения возвращается обратно в машину. Один из источников предназначен для определения содержания водорода, которое находится в прямой зависимости от содержания влаги. Другой источник предназначен для определения плотности во влажном состоянии.

Используя оба этих значения, ядерный манометр рассчитывает плотность в сухом состоянии на месте. Это число сравнивается с максимальной плотностью в сухом состоянии, определенной лабораторными испытаниями, и выражается в процентах.Типичные требования составляют от 90% до 95% максимальной плотности в сухом состоянии. Даже незначительное изменение материала может существенно повлиять на результаты, указывающие на отказ. Опытный полевой техник заметит изменение и возьмет другой образец для кривой, а не заставит подрядчика продолжать работу над материалом, тратя время и деньги.

Чтобы узнать больше о требованиях к уплотнению почвы в Калифорнии, щелкните здесь.

Испытания на уплотнение грунта

Как упоминалось ранее, наличие опытного полевого техника и лаборанта является ключевым моментом в этом процессе.BSK Associates работает в отрасли более 53 лет. Наша история в отрасли гарантирует, что наши клиенты получат точные результаты своевременно. Мы – целеустремленная команда, которая занимается разработкой практичных и экономичных решений для наших клиентов и работает над постоянным совершенствованием своей профессии.

BSK твердо верит в необходимость помогать сообществам, в которых мы работаем. Мы заботимся о том, чтобы наши цели участия в сообществе оказывали положительное влияние на сообщества, которым мы служим; потому что, в конце концов, все дело в сообществе.

Хотите быть в курсе предстоящих мероприятий BSK, общественных работ и проектов?
Поставьте нам лайк на Facebook.
Следуйте за нами в LinkedIn и Twitter.

About the author

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *