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.
Коэффициент уплотнения грунта (плотность): частиц, скелета, сухого грунта
Содержание:
- 1 Понятие и способ расчета
- 2 Методы определения
- 3 Пористость
- 4 Уплотнение и его коэффициент
- 5 Видео – ВИДЫ ГРУНТА. ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ УЧАСТКА
Понятие и способ расчета
Проведение строительных работ любой сложности и масштаба, обязательно связаны с изучением характеристики почвы, на которой они будут проводиться. Плотность грунта или почвы – одна из существенных характеристик и физических свойств, пренебречь которыми для качественного проведения работ невозможно. Исследования должны касаться: определения сопротивления, расчета коэффициента его уплотнения и удельного давления на него. Итогом такого изучения станет определение плотности и пригодности для строительства объекта.
Рассчитывается соотношением массы к занимаемому ею объему и измеряется плотность грунтов в кг на м3. Она имеет несколько показателей: твердых частиц, скелета и сухой породы.
Методы определения
Определение плотности проводится в соответствии с ГОСТ 5180-84. Он предусматривает разные методики определения в зависимости от видов почв. Так, для тех, которые можно разрезать ножом – глина, суглинки, супеси и пески, применяют метод режущего кольца. Для связанных – метод парафирования. У скальных пород определяется непосредственным измерением вырезанного образца.
Плотность частиц грунта или твердой фракции – это средняя всех его составляющих: органических, минеральных и других веществ. Она равна объему твердых частиц к их массе. Таким образом, она зависит от состава и видов входящих веществ. Для разных видов веществ эти характеристики, как правило, постоянны и известны. Например, средняя плотность частиц грунта для глин -2,74 г/ см3, супесей – 2,7 г/ см3, песков – 2,66 г/ см3, суглинков – 2,71 г/ см3.
Пористость
Плотность частиц грунта и количество каждого вида вещества в общей массе почвы, еще недостаточно характеризует ее. Потому что не определяют ее пористость или влажность. Для исследований отбираются образцы при естественной влажности. Для дисперсионных – она в пределах от 1,3 до 2,2 г/см3. Для более точного определения необходимо рассчитать этот показатель для ненарушенной или естественной структуры. Он носит название плотность скелета грунта. Для этого в расчет берут твердые составляющие почвы и их массу делят на единицу объема. Как видно в расчет берутся вещества, не содержащие влагу. Потому этот показатель именуется еще плотность сухого грунта. Она определяется экспериментально и высчитывается по величине уплотнения и влажности.
Уплотнение и его коэффициент
Уплотнение или перемещение частиц веществ, входящих в состав почвы, без изменения их физико-химического состояния для целей, поставленных в ходе инженерно-строительных работ. Результатом таких действий является перераспределение частиц и увеличение числа контактов между ними. Механизм – вытеснение из породы воздуха и жидкостей. При максимальном показателе – остается не более 5% воздуха. Для этих целей применяют различные методы: укатку, трамбование, вибрирование, намыв, замачивание, взрывы и сочетание нескольких методов одновременно.
Эффект, которого можно добиться с применением перечисленных методов, неодинаков для разных типов почвы. Поэтому определено понятие – коэффициент уплотнения грунта и разработаны методики его расчета.
Для уплотнения грунта определение коэффициента необходимо при проектировании и строительстве различных видов зданий, сооружений, дорог, мостов и других объектов.
Согласно требованиям проектной документации, ГОСТ и СНИП коэффициент уплотнения грунта должен быть установлен и выдержан. Рассчитывается коэффициент как отношение плотность сухого грунта или скелета на участке, где ведутся работы – контрольный участок, к плотности такого же, прошедшего соответствующую процедуру в лабораторных условиях. Такое соотношение, согласно нормативам, не должно быть менее 0,95 – 0,98.
Он – один из основных показателей и критериев, качественно проведенных работ, гарантирующих надежность и долговечность построенного объекта.
Видео – ВИДЫ ГРУНТА. ГЕОЛОГИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ УЧАСТКА
Как рассчитать отчет об испытаниях на уплотнение
86 / 100
Powered by Rank Math SEO
Это продолжение предыдущей статьи, которую я опубликовал Как провести испытание на уплотнение или испытание на плотность на месте, о том, как рассчитать отчет об испытании на уплотнение . Здесь мы собираемся вычислить объемную плотность песка до степени уплотнения почвы.
Я бы очень хотел продолжить эту статью, чтобы полностью показать весь процесс получения результатов теста от взятия образцов в расчеты. Итак, каждые инженер-строитель , инженер-проектировщик, консультант, инспектор, а также студент-инженер должны знать, как это делается. Это будет руководство и поможет им изучить процедуры.
Ниже приведены инструкции по расчету результатов испытаний на уплотнение или результатов испытаний на плотность на месте.
Видео можно посмотреть здесь.
1. Расчет насыпной плотности песка (отправная точка тонн как рассчитать тест на уплотнение)Расчет насыпной плотности песка должно быть приготовлено в лаборатории перед отправкой на место. Вот значения, приведенные в таблице ниже.
Значения взяты из лаборатории | ||
---|---|---|
V | 0,00785 м³ | Объем калибровочного контейнера |
M1 | 17 050 г | Масса песка перед засыпкой в контейнер |
M2 | 3,425 г | Среднее значение массы песка в конусе |
M3 | 2,192 г | Среднее значение массы песка, оставшегося в разливочном цилиндре |
Затем рассчитайте Ms, массы песка, чтобы заполнить контейнер. Из формулы в статье, указанной выше.
Ms = 17, 050 – 3, 420 – 2, 192
Следовательно, Ms = 11, 438 г.
Насыпная плотность песка, ρs = 11, 438 г/0,00785 м³
Следовательно, ρs = 1, 457,07 кгм/м³.
2. Рассчитайте объемную плотность почвы
После получения всех значений фактического испытания на уплотнение, проведенного на месте. Давайте перейдем непосредственно к расчетам, потому что нас здесь действительно волнует «как получить степень уплотнения?» и как он вычисляется? Поэтому, если у вас прямо сейчас есть отчет об испытаниях из сторонней лаборатории
, вы можете попробовать использовать решения, которые мы сделали здесь, чтобы вы знали, как рассчитывается отчет об испытаниях. Ниже приведен параметр для расчета объемной плотности грунта, полученный в результате фактического испытания на уплотнение на месте. Из пункта 5 «Как провести испытание на уплотнение или испытание на плотность на месте» извлеченный из скважины грунт следует поместить в чистый контейнер или пластиковый контейнер.
Значения взяты на месте | ||
---|---|---|
Me | 10, 345 г | Масса вынутого грунта |
М1 | 17, 050 г | Масса песка перед засыпкой в скважину |
M2 | 3, 425 г | Масса песка в конусе (среднее значение) |
M4 | 5, 155 г | Масса песка после засыпки в скважину (среднее значение) |
Mf = 17, 050 – 3, 425 – 5, 155
Следовательно, Mf = 8, 470 г
Насыпная плотность почвы, ρso = (10, 345 г/8, 470 г) x 1,45 мг/м³ = 1,78 мг/м³
3. Расчет влажности.
Ниже приведен лабораторный анализ того же образца, взятого с участка.
Wc = 177,5 г. – Масса контейнера в граммах.
W1 = 1045,7 г. – Масса контейнера и влажный образец в г.
Вт2 = 975,6 г. – Масса контейнера и высушенного в печи образца в граммах.
Масса воды
Ww = W1 – W2 = 1, 045,7 – 975,6 = 70,1 г.
Масса твердой частицы
Ws = W2 – Wc = 975,6 – 177,5 = 798,1 г.
Содержание влажности
MC = (WW/WS) x 100 = (70,1/798,1) x 100
Следовательно, MC = 8,78 %
4. Рассчитайте плотность сухой почвы. результат содержания влаги, теперь вы можете рассчитать ρd по формуле, приведенной в разделе «Как провести испытание на уплотнение или испытание на плотность на месте».
ρd = (100 х 1,78)/(100 + 8,78)
Следовательно, ρd = 1,64 Мг/м³
5. Расчет степени уплотнения
Степень уплотнения является основой и/или окончательной приемкой после ее прохождения. В спецификации обычно говорится: «Степень уплотнения должна быть не менее 95 процентов от максимальной плотности в сухом состоянии (MDD)».
Обратите внимание, что сначала необходимо взять образец грунта, на котором вы собираетесь провести испытание на уплотнение, и проверить его на соответствие «Испытанию Проктора» , где вы получите максимальную сухую плотность или MDD, которые будут использоваться при расчете Степень уплотнения.
MDD, например, для использования в этом расчете составляет 1,7 Мг/м³, но MDD может варьироваться в зависимости от типа вашей почвы . Ниже приведен расчет степени уплотнения .
DOC = (1,64/1,7) x 100
Следовательно,
Степень уплотнения, DOC = 96,5 %
Испытание на уплотнение пройдено и удовлетворительно, поскольку 96,5% выше предела в 95%. Последующая деятельность теперь может быть продолжена.
Вы следовали приведенным выше расчетам, как рассчитать отчет об испытании на уплотнение? Если вы это сделаете, пожалуйста, напишите свой комментарий ниже.Если вам понравилась эта статья, поделитесь ею в своей любимой социальной сети над этой статьей.
Спасибо!
Что такое объемная плотность?
Как отношение массы почвы к общему объему воды.
Какое содержание влаги?
Это влажность образца почвы, при которой получается максимальная сухая удельная масса.
Какая максимальная плотность в сухом состоянии или MDD?
Плотность в сухом состоянии, полученная путем уплотнения почвы при ее оптимальном содержании влаги.
Об авторе
Noel
Другие мои сообщения
Привет! Добро пожаловать в мой блог. Меня зовут Ноэль Мадес, я автор сайта qualityengineersguide.com. По профессии я инженер-строитель, но я специализировался и прошел путь в области инженерии качества. Я проработал инженером по качеству в известных компаниях Объединенных Арабских Эмиратов почти одиннадцать лет.
Измерение степени уплотнения мелкозернистого грунта земляного полотна с помощью светодинамического пенетрометра
На этой странице Для образцов глины с низким пределом текучести с различным содержанием воды в лаборатории были проведены световые динамические пенетрометрические испытания (LDP). Затем составляется уравнение прогноза коэффициента проходки (PR), определяемого как глубина падения молота ТБД, степень уплотнения ( K ) и содержание воды ( ω ). После этого были выкопаны существующие мелкозернистые грунтовые основания земляного полотна на базе ТБД на полевых испытаниях. Получены натурные значения PR, обводненности и степени уплотнения откосов. Оцененные степени уплотнения с использованием уравнения прогнозирования сравнивались с измеренными значениями степени уплотнения в полевых условиях. Результаты показывают, что между ними имеется хорошая согласованность, и была получена ошибка в пределах 3,5%. Кроме того, содержание воды должно быть определено в первую очередь при использовании уравнения прогнозирования, которое предлагается в этом исследовании. Поэтому был разработан численный метод определения содержания воды в земляном полотне, и было проведено сравнение прогнозируемого и измеренного содержания воды, что показывает относительно высокую степень относительности. Затем можно рассчитать степень уплотнения мелкозернистого грунтового основания в соответствии с уравнением прогнозирования, которое включает в себя коэффициент проникновения (PR) и численно рассчитанное содержание воды в качестве входных данных вместо измеренного значения в полевых условиях.
1. Введение
В гражданском строительстве исследование прочности и целостности каждого земляного полотна становится необходимым для оптимизации характеристик и безопасности конструкции покрытия [1]. Степень уплотнения является важным показателем исследования для достижения цели контроля качества/обеспечения качества на месте зернистых слоев дорожной одежды (грунтового основания, подстилающего слоя и основания) [2–4]. Если результаты исследования не будут соответствовать требованиям уплотнения при проектировании, несущая способность земляного полотна будет ниже, и тогда возникнут некоторые бедствия, такие как осадка земляного полотна и растрескивание дорожной одежды [5]. Традиционно одним из мероприятий при исследовании земляного полотна является определение степени уплотнения с помощью различных полевых и лабораторных тестов, таких как метод песчаного конуса [6] и метод врезного кольца [7, 8]. Хотя эти методы оценки являются лучшими и надежными, они имеют относительно сложные этапы и требуют много времени для получения конечного результата [9]. ]. Кроме того, образцы грунта в этих методах должны быть отобраны или выкопаны на земляном полотне, что является разрушительным и может оказать существенное влияние на характеристики дорожного покрытия [10]. Для преодоления этих недостатков было разработано множество неразрушающих и экономящих время методов и оборудования для определения [11–13].
В качестве неразрушающего, эффективного, быстрого и надежного метода испытаний пенетрометр с динамическим конусом (DCP) был введен в качестве критерия для проверки несущей способности фундамента в спецификациях Американской ассоциации государственных служащих автомобильных дорог и транспорта (AASHTO) и Южной Африки. [14]. Этот прибор обеспечивает непрерывные и непрерывные стратиграфические данные, когда его конусный зонд загоняется в грунт по вертикальной глубине. Данные, полученные из DCP, получили сильное теоретическое признание и могут быть использованы для всесторонней оценки грунта основания. Применение DCP было дополнительно исследовано предыдущими исследователями. Сикмайер и др. [15], Джордж и др. [16] и Мукаби [17] построили эмпирическую формулу, объединяющую коэффициент проникновения (PR) DCP с модулем упругости и калифорнийским коэффициентом подшипника (CBR). Мохаммади и др. [18], Альгамди [19], Эмре и др. [20], а Ян и соавт. [21] добились некоторых полезных результатов для оценки плотности грунтового основания с помощью DCP, и была установлена корреляция между степенью уплотнения, коэффициентом проникновения и содержанием воды. Преимущество использования DCP заключается в проверке свойств грунта в состоянии его естественной плотности и влажности. Эти приложения теории и метода DCP были приняты для различных почв, и они открывают путь к эмпирическим корреляциям, основанным на статистическом анализе полевых испытаний и свойств почвы.
Светодинамический пенетрометр (LDP) также представляет собой неразрушающий метод оценки характеристик слоя почвы, принцип работы которого аналогичен DCP. По сравнению с DCP его молот легче, а расстояние падения меньше, что удобно и быстро для полевых испытаний грунтового основания с использованием LDP вместо DCP. Поэтому целью данной работы является проверка степени уплотнения мелкозернистого грунта земляного полотна с помощью ТБД. Во-первых, были представлены принципы и этапы теста на основе LDP. Испытания на уплотнение и LDP типичной глины с низким пределом текучести были проведены в лаборатории, и квадратичное уравнение прогнозирования между степенью уплотнения ( K ), устанавливали коэффициент проникновения (PR) и содержание воды ( ω ). Затем справедливость этого уравнения была проверена полевыми испытаниями мелкозернистого грунтового основания. Наконец, был предложен и проверен численный метод расчета содержания воды в земляном полотне. Таким образом, степень уплотнения мелкозернистого грунта земляного полотна можно рассчитать по квадратичному уравнению прогнозирования, в котором вместо измеренного значения в полевых условиях используется коэффициент проникновения (PR) и численно рассчитанное содержание воды.
2. Устройство и метод испытаний LDP
Световой динамический пенетрометр (LDP), малогабаритный портативный пенетрометр для испытания грунта на месте, состоит из молотка (вес 10 кг и расстояние падения 500 мм), пробивной стержень (длиной 1000 мм и всего 4 стержня) и коническую головку (диаметром 40 мм и коническим наконечником под углом 60 °), как показано на рис. 1. При проведении полевых испытаний с использованием LDP глубина а падения молота БДС регистрируются при забивке молотком наконечника конуса в грунты. Коэффициент проникновения (PR), определяемый как глубина удара молотка, может отражать свойства слоев почвы.
При проведении испытания с использованием LDP необходимо выполнить следующую процедуру: (1) Площадка для испытаний должна быть плоской, а также должна быть подготовлена книга записей. (2) Наконечник конуса и проникающий стержень со шкалой должны быть собран и подключен. Проникающий стержень всегда должен быть перпендикулярен поверхности земли во время проведения испытания. (3) Во время проведения испытания пробивной стержень должен удерживаться одним испытателем. Молоток следует поднять и отпустить вдоль стержня. В то же время необходимо регистрировать частоту и глубину проникновения.
3. Лабораторные испытания на основе LDP и прогноз степени уплотнения
3.1. Лабораторный тест на основе LDP
Образцы почвы были взяты из проекта расширения скоростной автомагистрали Наньчан-Чжаншу в провинции Цзянси. Предел жидкости, предел пластичности, оптимальное содержание влаги, максимальная плотность в сухом состоянии и анализ размера частиц были проведены для классификации почвы и основных свойств. Их предел текучести и предел пластичности составляют 35,8% и 22,8% соответственно. По результатам испытаний на уплотнение оптимальная влажность и максимальная плотность в сухом состоянии составляют 13,0 % и 1,954 г/см 3 соответственно. Анализ размера частиц показывает, что процент прохождения 0,075 мм образцов почвы составляет 82,2%. Таким образом, образец почвы был классифицирован как глина с низким пределом текучести в соответствии со стандартом «Методы испытаний грунтов для дорожного строительства» (JTG E40-2007) в Китае.
Для изучения влияния содержания воды на PR, измеренное с помощью LDP, были подготовлены различные образцы почвы с 5 исходными значениями влажности и 5 значениями плотности в сухом состоянии. Содержание воды в образцах почвы было установлено на уровне 9%, 13 %, 16 %, 19 % и 23 %, охватывающих возможный диапазон влажности грунтов земляного полотна в Китае. Степень уплотнения земляного полотна составляет 96% и 93% соответственно, согласно требованиям действующих в Китае технических условий. Для повышения точности теста на основе LDP были выбраны степени уплотнения 82 %, 86 %, 90 %, 94 % и 98 % образцов грунта. Образцы размерами 152 мм × 220 мм (диаметр × высота) были изготовлены методом статического давления в 5 слоев, как показано на рис. На рисунке 3 видно, что минимальное значение PR находится рядом с оптимальным содержанием воды для той же степени уплотнения, а значения PR уменьшаются с увеличением значений степени уплотнения для того же содержания воды. Как уже упоминалось выше, коэффициент проникновения (PR) ТБД может отражать плотностные свойства слоев грунта. Таким образом, зависимость между PR, степенью уплотнения ( К ), а влажность ( ω ) грунтов можно построить по результатам ЛДП [18–21], как показано в следующем уравнении: где – степень уплотнения грунта (%), коэффициент проникновения (мм/капля) и влажность почвы (%).
3.2. Полевые испытания на основе LDP
Был выбран типичный участок K24 + 600, откуда были взяты образцы грунта. Испытания светодинамическим пенетрометром (СДП) проводились от кровли зоны 96 (т.е. степень уплотнения 96%), зона 94 и зона 93 существующего земляного полотна с глубиной проникновения 360 см, как показано на рисунке 4. Данные испытаний записывались для каждой глубины проникновения 20 см.
На рис. 5 показаны значения PR для различных программ тестирования. Из рис. 5 видно, что значения PR постепенно увеличиваются с увеличением глубины, что свидетельствует о постепенном уменьшении степени уплотнения грунта откосов земляного полотна с увеличением глубины. Величина PR составляет около 13 мм за ход молотка на глубине 100 см откоса земляного полотна и распределяется относительно равномерно. Это связано с тем, что полевые испытания на основе ТБД проводились летом, а водность поверхности склона была относительно низкой. Значения PR постепенно увеличиваются и составляют от 14 мм до 20 мм за удар на глубину от 100 см до 360 см. Кроме того, из рис. 5 видно, что, хотя V1, V2 и V3 начинались с кровли разных зон, их значения PR практически одинаковы в пределах глубины 100 см. Это показывает, что нет никакой очевидной разницы в свойствах земляного полотна в этом диапазоне, несмотря на то, что их начальная степень уплотнения различна. Кроме того, на Рисунке 5 показано, что значения PR для секции V3 больше, чем для двух других секций, что указывает на то, что содержание воды в нижнем грунтовом основании больше, чем в верхнем грунтовом основании.
3.3. Измерение степени уплотнения и влажности откоса земляного полотна
Для исследования изменений степени уплотнения и влажности откоса земляного полотна K24 + 600 вручную был вырыт ров шириной 50 см и глубиной 510 см. глубины по разрезу V1. Степень уплотнения и влагосодержание измеряли методом врезных колец в горизонтальных плоскостях с вертикальным расстоянием 20 см. Самая нижняя горизонтальная плоскость находится на дне рва. Для каждой горизонтальной плоскости были отобраны два образца почвы на расстоянии 20 см в продольном направлении (параллельно направлению движения), как показано на рис. 6. Их средние значения были приняты в качестве окончательных значений для этого местоположения.
На рис. 7 показано измеренное содержание воды и степень уплотнения. На рис. 7(а) видно, что содержание воды постепенно увеличивается с увеличением глубины и становится относительно стабильным ниже глубины 200 см. Содержание воды составляет от 18% до 27% на глубине 200 см и от 21% до 27% ниже глубины 200 см. Это связано с тем, что содержание воды на верхней глубине контролируется климатом, а на нижней глубине — грунтовыми водами. Первая резко меняется для разных сезонов, а вторая устойчива при сезонных изменениях. На рис. 7(б) видно, что степень уплотнения резко меняется от 80% до 93% на глубине 200 см. Для глубины менее 200 см степени уплотнения относительно стабильны, изменяясь от 82% до 88%.
3.4. Сравнение прогнозируемых и измеренных степеней уплотнения
Расчетные степени уплотнения с использованием (1) и измеренные значения показаны на рисунке 8. На рисунке 8 видно, что они относительно непротиворечивы. Среднеквадратичные ошибки между расчетными и измеренными степенями уплотнения на вертикальных разрезах V1, V2 и V3 составляют 3,44, 3,24 и 3,31 % соответственно, а среднеквадратические ошибки — 3,33 %. Следовательно, различия между расчетными и измеренными степенями уплотнения допустимы, а это означает, что прогнозное уравнение степеней уплотнения на основе PR и обводненности имеет удовлетворительную точность.
4. Степень уплотнения по численному содержанию влаги
Согласно вышеприведенным исследованиям, степень уплотнения грунта откоса земляного полотна на различной глубине может быть рассчитана на основе значения PR и измеренного содержания воды. Первое можно быстро получить с помощью LDP, а второе требует много времени. Поэтому экспресс-метод определения содержания воды является ключевым для расчета степени уплотнения по (1). Влажность грунта откоса земляного полотна можно рассчитать с помощью численного моделирования, целесообразность которого доказана некоторыми исследователями с использованием программы GeoStudio [22–25].
4.1. Параметры испытаний
Для этого моделирования необходимы некоторые параметры, включая гидравлические свойства, термодинамические свойства, физиологические параметры и метеорологические параметры почв. Все необходимые параметры приведены в табл. 1. Их значения можно найти в литературе [22].
4.2. Расчетные и измеренные значения водосодержания
Затем было выполнено численное моделирование уклона земляного полотна K24 + 600 по методике, описанной в литературе [22, 26, 27]. Содержание воды было рассчитано с использованием параметров, упомянутых выше, и результаты расчетных значений содержания воды в почве показаны на рисунке 9.. Измеренные значения для разреза К24 + 600 также приведены на рис. 9. Из рис. 9 видно, что расчетное и измеренное содержание воды в разрезах В1, В2 и В3 в целом хорошо совпадают. Из-за неоднородности грунтового основания и погрешностей измерений некоторые данные разбросаны. Помимо дискретных точек, среднеквадратичные ошибки между измеренной и рассчитанной водностью разрезов В1, В2 и В3 составляют 1,19%, 1,53% и 1,34% соответственно, а их среднее значение равно 1,35%. Он показывает относительно высокую точность для инженерных практик. Поэтому обводненность земляного полотна на разных глубинах можно рассчитать численным методом.
4.3. Степень уплотнения, основанная на расчетном и измеренном содержании воды
Кроме того, чтобы исследовать точность степеней уплотнения из (1) с использованием рассчитанного и измеренного содержания воды, они показаны на рисунке 10. Из рисунка 10 видно, что расчетные степени уплотнения грунтового основания на основе численного содержания воды, как правило, существенно не отклоняются от измеренных значений. Из-за неоднородности грунтового основания и погрешностей измерений некоторые контрольные точки разбросаны. Помимо трех дискретных точек, среднеквадратические ошибки между расчетной и измеренной степенью уплотнения составляют 2,80 %, 3,53 % и 2,46 % для разрезов V1, V2 и V3 соответственно, а их среднее значение равно 2,9.3%. Он показывает, что для существующего земляного полотна эти степени уплотнения, оцененные по (1) по численному и измеренному водосодержанию, практически эквивалентны. Поскольку содержание воды на любой глубине в земляном полотне можно определить с помощью численного метода в данном исследовании без раскопок откосов земляного полотна, что намного экономит время, чем измерение в полевых условиях, PR и численное содержание воды можно использовать для прогнозирования. степень уплотнения с помощью (1) быстро.
5. Выводы
Испытания на уплотнение и светодинамическую пенетрометрию (LDP) были проведены для образцов глины с низким пределом текучести с различным содержанием воды в лаборатории. Содержание воды и степень уплотнения были измерены для типичного уклона земляного полотна K24 + 600 с помощью теста LDP в полевых условиях. Затем было построено и проверено прогнозное уравнение коэффициента проникновения (PR), степени уплотнения ( K ) и содержания воды ( ω ). Во избежание земляных работ на откосе земляного полотна для измерения содержания воды в нем был предложен численный метод определения содержания воды в откосе земляного полотна. Его можно использовать для замены измеренного содержания воды. Некоторые основные выводы могут быть сделаны следующим образом: (1) Была установлена и проверена квадратичная зависимость между степенью уплотнения, PR и содержанием воды, измеренным для глины с низким пределом текучести. Среднеквадратическая ошибка между расчетной и измеренной степенью уплотнения не превышала 3,5%, что доказывает справедливость соотношения, предложенного в данном исследовании. (2) Трудно измерить содержание воды без земляных работ на откосах земляного полотна. Предложен и апробирован численный метод определения влажности грунтов откосов земляного полотна. Результаты показывают, что они имеют относительно удовлетворительную точность. Таким образом, этот численный метод можно использовать для расчета содержания воды в земляном полотне, что намного экономит время, чем измерение на месте. , и взаимосвязь между степенью уплотнения, PR и содержанием воды, построенная в этом исследовании, позволяет быстро определить степень уплотнения. Рациональность этого метода доказана сравнением расчетного и измеренного содержания воды.
Доступность данных
Данные, использованные для поддержки результатов этого исследования, можно получить у соответствующего автора по запросу.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Благодарности
Авторы выражают благодарность за финансовую поддержку со стороны Национальной ключевой программы исследований и разработок Китая (2017YFC0805307), Национального фонда естественных наук Китая (51478054), Превосходного молодежного фонда естественных наук провинции Хунань (2018JJ1026), Ключевой проект Департамента образования провинции Хунань (17A008), Программа Департамента связи Цзянси (2013C0011) и Открытый исследовательский фонд Государственной инженерной лаборатории технологии обслуживания дорог Чаншаского университета науки и технологий (kfj150103).
Ссылки
Б. Т. Нгуен и А. Мохаджерани, «Определение CBR для мелкозернистых грунтов с использованием динамического пенетрометра с легким конусом»,
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
М. Клос, З. Ващишин и М. Дж. Сулевска, «Нейронная идентификация характеристик уплотнения гранулированных почв», Nucleic Acids Research , том. 30, нет. 1, стр. 395–397, 2017.
Просмотр по адресу:
Google Scholar
Чжан Дж. Х., Пэн Дж. Х., Чжэн Дж. Л. и Яо Ю. С., «Характеристика упругого поведения уплотненных глин в зависимости от напряжения и влаги на юге China», Road Materials and Pavement Design , стр. 1–14, 2018 г.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google ScholarА. У. Рехман, К. Фарук, Х. Муджтаба и др., «Прогнозирование коэффициента несущей способности Калифорнии (CBR) и характеристик уплотнения гранулированных грунтов», Acta Geotechnica Slovenica , vol. 14, нет. 1, стр. 63–72, 2017.
Просмотр по адресу:
Google Scholar
А. М. Шабан и П. Дж. Косентино, «Моделирование долговременных деформаций несвязанных материалов дорожного покрытия с использованием миниатюрных данных о ползучести измерителя давления», Geotechnical Журнал испытаний , том. 39, нет. 5, ID статьи 20150273, 2016.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
С. С. Парк, «Оценка метода песчаного конуса для определения плотности грунта на месте»,
Геотехника , том. 60, нет. 9, стр. 701–707, 2010.Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Дж. В. Парк и Дж. Л. Ферракейн, «Измерение остаточного напряжения в стоматологических композитах с использованием метода кольцевой резки», Dental Materials , vol. 21, нет. 9, стр. 882–889, 2005.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Дж. В. Парк и Дж. Л. Ферракейн, «Оценка остаточного напряжения в самоадгезивном полимерном цементе методом разрезания тонким кольцом», Стоматологические материалы , vol. 27, нет. С1, с. e58, 2011.
Посмотреть по адресу:Сайт издателя | Google Scholar
Г. Жан, «Старая и новая технология соединения насыпей в проекте реконструкции шоссе», Прикладная механика и материалы , том. 587–589, стр. 1190–1193, 2014.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
В. Лю, С. Цюй, З. Ни и Дж. Чжан, «Влияние плотности и колебаний влажности на динамические деформационные свойства уплотненного латеритного грунта», Достижения в области материаловедения и инженерии , vol. 2016 г., идентификатор статьи 5951832, 11 страниц, 2016 г.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Чжан Дж. Х., Цзян К. П., Чжан Ю. К., Дай Л. Л. и Ву Х. Х., «Неразрушающее измерение содержания воды и миграции влаги в ненасыщенных красных глинах в Южном Китае»,
Просмотр:
Сайт издателя | Google Scholar
Дж. Э. Херрик и Т. Л. Джонс, «Динамический конусный пенетрометр для измерения сопротивления проникновению в почву», Журнал американского общества почвоведов , том. 66, нет. 4, стр. 1320–1324, 2002.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Л. Дэвид Сьютс, Т. С. Шихан, Д. Х. Чен, Д. Ф. Лин, П. Х. Лиау и Дж. Бильеу, «Корреляция между значениями динамического конусного пенетрометра и модулями слоя дорожного покрытия», Журнал геотехнических испытаний , том. 28, нет. 1, стр. 42–49, 2005 г.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
С. А. Хедр, С. К. Дэвид и Л. Джеймс, «Автоматизированный конусный пенетрометр: неразрушающие полевые испытания для оценки грунтового основания», International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences & Geomechanics Abstracts , vol. 23, нет. 3, с. 94, 1985.
Посмотреть по адресу:
Google Scholar
Дж. А. Сикмайер, Д. Янг и Д. Беберг, «Сравнение динамического конусного пенетрометра с другими тестами во время определения характеристик земляного полотна и гранулированного основания в Миннесоте», в Неразрушающий контроль дорожных покрытий и обратный расчет модулей: третий том , ASTM International, West Conshohocken, PA, USA, 2000.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Академия Google
Дж. Н. Мукаби, «Обзор моделей CBR-UCS на основе DCP и модулей упругости для приложений при проектировании покрытий шоссе и аэропортов», US Army , vol. 10, с. 1, 2016.
. Просмотр по адресу:
Google Scholar. почв», Инженерная геология , вып. 101, нет. 3-4, стр. 195–203, 2008.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
H. A. Alghamdi, Оценка устойчивых методов восстановления дорог с малой интенсивностью движения на основе динамического пенетрометра (DCP) , Университет Огайо, Колумбус, Огайо, США, 2016. Я. Гёкалп, «Сравнение результатов испытаний DCP, CBR и RLT для гранулированных материалов дорожного покрытия и земляного полотна с точки зрения конструкции», в материалах Международного симпозиума по неразрушающему контролю в гражданском строительстве (NDT-CE) , том. 2, стр. 158–176, Берлин, Германия, сентябрь 2015 г.
Просмотр по адресу:
Google Scholar
Б. Ян, Р. Чжан, X. Д. Чжа, К. Лю и К. Пан, «Улучшенное метод испытаний динамического конусного пенетрометра в лаборатории для оценки уплотняющих свойств грунтового основания», Дорожные материалы и проектирование дорожных покрытий , том. 17, нет. 2, стр. 487–498, 2015.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Яо Ю.С., Чжэн Дж.Л., Чен З.С., Чжан Дж.Х. и Ли Ю., «Полевые измерения и численное моделирование температуры и влажности в дорожном строительстве с использованием датчика рефлектометрии в частотной области», Датчики , том. 16, нет. 6, с. 857, 2016.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Ф. Ниу, А. Ли, Дж. Луо и др., «Влажность почвы, температура грунта и деформация насыпи высокоскоростной железной дороги в Северо-Восточном Китае», Наука и технологии холодных регионов , об. 133, стр. 7–14, 2017 г.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Н. Ан, С. Хеммати и Ю. Куи, «Численный анализ объемной влажности почвы и изменений температуры в насыпи из-за взаимодействия почвы и атмосферы», Вычислительная техника и геотехника , том. 83, стр. 40–51, 2017 г.
Посмотреть по адресу:
Сайт издателя | Google Scholar
Дж. Р. Филип и Д. А. В. Дерис, «Движение влаги в пористых материалах при температурных градиентах», Transactions American Geophysical Union , vol.