Zagęszczanie gleby - proces, konieczność i teoria zagęszczania
Zagęszczanie gleby jest ważnym procesem, ponieważ pomaga uzyskać pewne właściwości fizyczne niezbędne do prawidłowego zachowania się pod obciążeniem: na przykład właściwe zagęszczenie tamy ziemnej lub autostrady Wjazd zmniejsza szanse jej osiadania, zwiększa siłę ścinania gleba ze względu na jej zwiększoną gęstość i zmniejsza przepuszczalność gleby.
W 1933 r. Naukowiec RR Proctor wykazał, że istnieje bezpośrednia zależność między zawartością wody w glebie a suchą gęstością gleby, która ma być zagęszczona. Wykazał również, że przy określonej zawartości wody określanej jako "optymalna zawartość wody; gleba osiągnęła maksymalną gęstość przy określonej ilości energii zagęszczania.
Charakterystyka ubijania jest najpierw określana w laboratorium za pomocą różnych testów zagęszczania. Testy te są oparte na jednej z następujących metod lub typów zagęszczania: Udar lub dynamiczny, ugniatanie, statyczne i wibracyjne. W laboratorium, w celu określenia stosunku gęstości gleby do gleby, stosowane są zwykle następujące testy zagęszczania: standardowe i zmodyfikowane testy proctora, miniaturowy test zagęszczenia Harvard, test Abbot Compaction i testy kompaktora Jodhpur-mini.
Zagęszczanie (definicja):
Zagęszczanie jest procesem, w którym cząstki gleby są ściślej ze sobą ściśnięte poprzez obciążenie dynamiczne, takie jak walcowanie, ubijanie lub wibracje, osiągane poprzez zmniejszenie pustek powietrznych przy niewielkiej lub zerowej zmianie zawartości wody w glebie. Innymi słowy, zagęszczanie polega na użyciu sprzętu do ściskania gleby na mniejszą objętość, zwiększając w ten sposób jej gęstość w stanie suchym i poprawiając jej właściwości inżynieryjne. Zagęszczenie osiąga się przez zmniejszenie objętości powietrza, ponieważ ciało stałe i woda są praktycznie nieściśliwe, jak pokazano na rysunku 8.1.
Konieczność zagęszczania:
Zagęszczanie gleby jest jedną z najważniejszych części prac ziemnych w inżynierii gleby.
Zagęszczanie jest wymagane z następujących powodów:
(i) Zagęszczanie poprawia właściwości techniczne, takie jak wytrzymałość na ścinanie, gęstość, przepuszczalność itp. wypełnienia.
(ii) Ogranicza możliwość nadmiernego rozrachunku.
(iii) Zmniejsza szanse na problemy ze stabilnością stoków, takie jak osuwiska.
(iv) Zmniejsza ilość wody, która może być zatrzymywana w glebie, zmniejszając stosunek pustej przestrzeni, a tym samym pomaga w utrzymaniu wymaganej wytrzymałości.
(v) Zwiększa odporność na erozję, która pomaga w utrzymaniu powierzchni ziemi w stanie użytkowym.
Teoria zagęszczania:
Zagęszczenie gleby mierzy się pod względem osiąganej gęstości suchej. Gęstość sucha to masa stałej gleby na jednostkę całkowitej objętości masy gleby. Proctor wykazał, że zagęszczanie zależy od (i) zawartości wilgoci (ii) rodzaju gleby i (iii) siły zagęszczania. Zaproponował on laboratoryjną metodę badania zagęszczenia, w której próbka gleby jest zagęszczana do cylindrycznej formy 1000 cm3 przy użyciu standardowego wysiłku aktywnego. Gleba w formie jest ważona i mierzona jest jej zawartość wody.
Gęstość suchą oblicza się, stosując następujące wyrażenie:
Yd = Y / 1 + m
gdzie m oznacza zawartość wody
Gęstość nasypową y uzyskuje się przez przejęcie stosunku masy wilgotnej gleby do objętości gleby. Gęstość suchą wyraża się w gramach / cm 3 lub kg / m3 lub tonach / m3.
Test zagęszczania laboratoryjnego:
Celem laboratoryjnego testu zagęszczania jest ustalenie zależności między gęstością suchej masy a zawartością wilgoci dla gleby w kontrolowanych warunkach. RR Proctor (1933) jako pierwszy opracował metodę oceny zagęszczonego wypełnienia, która od tego czasu stała się uniwersalnym standardem, a test jest znany jako standardowy test proctora. Standardowy test Proctora jest również znany jako lekki test zagęszczania według BIS. AASHO opracował zmodyfikowany test dający wyższy standard zagęszczania i znany jest jako zmodyfikowany test Proctora. To samo znane jest jako test zagęszczania ciężkiego według BIS.
Standardowy test Proctora (lub lekki test zagęszczania):
Urządzenie składa się z cylindrycznej metalowej formy o średnicy wewnętrznej 100 mm, 127, 3 mm wysokości i 1000 cm3 objętości. Ubijak użyty do tego testu ma masę 2, 6 kg, swobodny spadek 310 mm i średnicę czołową 50 mm. Forma jest wyposażona w odpinaną podstawę i kołnierz o wysokości 60 mm. Urządzenie pokazano na rysunku 8.2.
Około 4 kg wysuszonej na powietrzu gleby przechodzącej przez sito 4, 75 mm IS dokładnie miesza się z niewielką ilością wody. Mokrą próbkę przykrywa się tkaniną i pozostawia na odpowiedni czas dojrzewania, aby umożliwić prawidłowe wchłanianie wody.
Pusta forma jest przymocowana do płyty podstawowej i zważona. Kołnierz jest następnie przymocowany do formy u góry. Mokra i dojrzała gleba jest umieszczana w formie i zagęszczana przez 25 uderzeń ubijaka równomiernie rozmieszczonych na powierzchni. Glebę zagęszcza się w trzech warstwach. Objętość gleby pobranej w każdej warstwie jest taka, że jej zagęszczona wysokość stanowi około jednej trzeciej całkowitej wysokości formy. Przed położeniem drugiej warstwy wierzch pierwszej warstwy jest porysowany w celu prawidłowego sklejenia obu warstw.
Druga i trzecia warstwa są również zagęszczane przez 25 uderzeń ubijaka. Następnie kołnierz jest usuwany, a nadmiar ziemi przycinany jest do poziomu górnej części formy. Forma wraz ze sprasowaną ziemią jest następnie ważona, aby uzyskać masę zagęszczonej gleby. Reprezentatywną próbkę pobiera się ze środka ubitej gleby w celu oznaczenia zawartości wilgoci.
Glebę następnie usuwa się z formy i miesza z oryginalną próbką. Około 2% więcej wody dodaje się do próbki i test powtarza się. Procedurę kontynuuje się do momentu, gdy masa zagęszczonej gleby zacznie się zmniejszać.
Gęstość nasypową i gęstość suchą dla testu oblicza się na podstawie znanych wartości masy gleby, objętości gleby, tj. Równej objętości pleśni i zawartości wilgoci w każdym teście
g = masa gleby / objętość gleby = M / 1000 gm / cm3
Sucha gęstość gleby, Yd = Y / 1 + m gm / cc
gdzie M = masa gleby w gm
m = zawartość wody lub zawartość wilgoci
Objętość gleby = objętość pleśni
= 1000 cc
Na wykresie pomiędzy% zawartości wody a gęstością suchego otrzymaną krzywą nazywa się krzywą zagęszczania, jak pokazano na rysunku 8.3. Z wykresu wyraźnie wynika, że gęstość gleby w glebie rośnie wraz ze wzrostem zawartości wody, aż do osiągnięcia maksymalnej gęstości. Zawartość wody odpowiadająca maksymalnej gęstości suchej nazywana jest optymalną zawartością wilgoci (OMC).
Zmodyfikowany test Proctora lub test zagęszczania ciężkiego:
Zmodyfikowany test Proctora został opracowany i standaryzowany przez AASHO, aby zapewnić większe zagęszczenie wymagane w przypadku cięższych transportów. Ten test jest dostosowany przez BIS i jest znany jako ciężki test zagęszczania. W zmodyfikowanym teście Proctora użyta forma jest taka sama jak w przypadku standardowego testu Proctora o objętości 1000 cm3
Stosuje się cięższy ubijak o wadze 4, 9 kg z kroplą 450 mm. Procedura testowa jest podobna do procedury standardowego testu proctor. Jedyną różnicą jest to, że glebę zagęszcza się w 5 warstwach zamiast 3 warstwach, przy czym każda warstwa otrzymuje 25 uderzeń ubijaka równomiernie rozmieszczonych na powierzchni. Obliczenie gęstości suchej i maksymalnej gęstości suchej jest podobne do standardowego testu proctora. Rysunek 8.4 pokazuje zmodyfikowaną krzywą testu Proctora.
Wykreśla się krzywą między zawartością wody a gęstością suchego osadu. W teście tym krzywa suchego zagęszczenia zawartości wody leży powyżej standardowej krzywej suchego testu dla proctora, leży powyżej standardowej krzywej testu Proctora i ma swój pik umieszczony względnie w lewo. Tak więc w przypadku tej samej gleby efektem większego zagęszczenia jest zwiększenie maksymalnej gęstości suchej i zmniejszenie optymalnej zawartości wody. Comp-active przekazywane przez zmodyfikowane. Młotek testowy AASHO to około 4, 5-krotność energii przekazywanej przez młot Proctora.
Standardowy test Proctora z większą formą :
Standardowy test Proctora w formie o większej pojemności przeprowadzany jest dla gleb, których procent zatrzymany na sicie 4.75 mm IS jest większy niż 20. Dla takich gleb używa się formy o pojemności 2250 CC, średnicy wewnętrznej 150 mm i wysokości 127, 3 mm. Około 6 kg próbki gleby pobrano do formy o pojemności 2250 cm3. Zastosowany Rammer jest podobny do standardowego testu Proctora. Procedura testu jest taka sama, jak w standardowym teście proctora, z tą różnicą, że każda warstwa jest ubita przy 56 uderzeniach zamiast 25 uderzeniach.
Ważne definicje:
Maksymalna sucha gęstość:
Sucha gęstość gleby odpowiadająca maksymalnemu zagęszczeniu jest znana jako maksymalna gęstość sucha. Jest oznaczony przez (Yd) max - maksymalna gęstość sucha gliny jest większa niż piasku. Aby osiągnąć maksymalne zagęszczenie w piasku, należy go zagęścić w stanie suchym lub w stanie nasyconym.
Optymalna zawartość wilgoci (OMC):
Zawartość wody lub zawartość wilgoci, przy której gęstość suchej jest maksymalna dla danego obciążenia mieszającego, określana jest jako optymalna zawartość wilgoci. Maksymalną gęstość suchego osadu uzyskuje się przy wyższej optymalnej zawartości wilgoci dla drobnoziarnistych gleb w porównaniu do gleby nie zawierającej kohezji.
Linia pustek zerowej powietrza:
Gdyby całe powietrze glebowe mogło zostać usunięte przez zagęszczenie, gleba byłaby w pełni nasycona lub gleba znajdowałaaby się w stanie zerowym powietrza. Praktycznie niemożliwe jest osiągnięcie pełnego nasycenia przez zagęszczanie, linia pokazująca zależność pomiędzy gęstością suchej a zawartością wody przy nasyceniu nazywana jest zerową pustką powietrzną lub teoretyczną linią nasycenia. Linia zerowej pustki powietrznej jest pokazana na rysunku 8.5
Czynniki wpływające na zagęszczanie:
Różne czynniki wpływające na zagęszczoną gęstość są następujące:
(i) Zawartość wilgoci
(ii) Kompaktowy wysiłek
(iii) Rodzaj gleby
(iv) Metoda zagęszczania
(v) Dodanie domieszki.
(i) Zawartość wilgoci:
Zawartość wilgoci w glebie ma najważniejszy wpływ na zagęszczenie, ze wszystkich czynników wpływających na zagęszczanie. Wraz ze wzrostem zawartości wilgoci gęstość sucha wzrasta aż do; osiągnięto maksymalną wartość, jak pokazano na rysunku 8.6. Po dalszym zwiększeniu wilgotności zmniejsza się sucha gęstość gleby. Wyjaśnia się to następująco: przy niskiej zawartości wilgoci odporność na ścinanie jest duża; gleba ma tendencję do sztywności i trudno ją zagęścić. Przy zwiększonej wilgotności woda smaruje cząstki gleby i czyni ją bardziej praktyczną.
Powoduje to mniejszy stosunek pustych przestrzeni i wyższą gęstość suchej masy. Po osiągnięciu maksymalnej gęstości suchej przy konkretnej zawartości wilgoci, jeżeli zawartość wilgoci jest dalej zwiększana, woda dąży do tego, aby cząstki gleby rozdzieliły się bez spowodowania znacznego zmniejszenia pustek powietrznych. Powoduje to niską gęstość suchą.
(ii) Kompaktowy wysiłek (ilość zagęszczania):
Wielkość zagęszczenia w dużym stopniu wpływa na maksymalną gęstość suchej masy i optymalną zawartość wilgoci (OMC). Zwiększenie siły ściskającej powoduje zwiększenie maksymalnej gęstości suchej, ale zmniejsza OMC, jak pokazano na rysunku 8.7. Z wykresu jasno wynika, że maksymalna gęstość suchej gleby jest tylko maksymalna dla konkretnych wysiłków zmierzających do kompakcji.
Linia przebiegająca przez szczyty różnych krzywych zagęszczania dla różnych obciążeń dla tej samej gleby jest znana jako "linia optymów".
(iii) Rodzaje gleby:
W przypadku określonego działania mieszającego różne gleby osiągają różne maksymalne gęstości suchej w różnych OMC. Wyższe gęstości przy niższej optymalnej zawartości wilgoci osiąga się w gruntach o dobrej gradacji gruboziarnistej. Drobnoziarniste gleby mają znacznie wyższą optymalną zawartość wilgoci i niższe maksymalne gęstości suche, ponieważ wymagają więcej wody do smarowania ze względu na większą powierzchnię właściwą. Rysunek 8.6 pokazuje ogólny kształt zawartości wody i krzywej gęstości suchej dla gleby spójnej i pozbawionej kohezji.
(iv) Metoda zagęszczania:
Stosowany sposób zagęszczania wpływa nie tylko na łatwość zagęszczania danego glebowego materiału, ale także na właściwości gleby zagęszczonego materiału poprzez jego wpływ na strukturę zagęszczonej gleby. W przypadku określonego działania mieszającego gęstość sucha gleby będzie inna, jeśli zastosowana metoda zagęszczania jest inna.
(v) Dodanie domieszek:
Różne domieszki, takie jak popiół cementowy, wapno, Kankar itp. Są dodawane w celu poprawy właściwości zagęszczania gleby. Maksymalna osiągana gęstość suchej masy zależy od ilości i rodzaju dodanej domieszki do gleby. Dodatek elektrolitów zwiększa maksymalną gęstość suchej masy o 5 do 10% i zmniejsza OMC. Chlorek wapnia stosowany do poprawy dróg żwirowych przy suchej pogodzie zwiększa gęstość suchą aż o 12%.
Metoda zagęszczania pola:
Odpowiednia metoda zagęszczania jest wybierana w polu w celu osiągnięcia maksymalnej gęstości suchej.
Metoda zagęszczania obejmuje następujące kroki:
(i) Wybór pożyczonej ziemi.
(ii) Załadunek gleby z wykopu, przewiezienie i wyrzucenie na miejsce (spychacze i ładowarki kołowe mogą transportować glebę na krótkich dystansach, skrobaki są bardzo wydajne na umiarkowaną odległość, do transportu mogą służyć wywrotki, szczególnie kiedy gleba jest wykopywana przez ładowarki).
(iii) Rozprowadzanie porzuconej gleby na cienkie warstwy, zwykle o grubości 200 mm.
(iv) Zmiana zawartości wody w glebie poprzez suszenie lub dodanie wody, jeżeli jest ona odpowiednio powyżej lub poniżej OMC.
(v) Wybór odpowiedniego sprzętu do zagęszczania i zagęszczenie go. Kolejna warstwa umieszczana jest po sprasowaniu pierwszej warstwy. Gleba jest zagęszczana przez walcowanie lub ubijanie lub wibracje. Liczbę przejść wymaganych dla urządzenia zagęszczającego dla uzyskania określonej gęstości oblicza się przez określenie gęstości sprasowanego materiału po określonej liczbie przejść.
Sprzęt do zagęszczania pola: Następujące rodzaje urządzeń są używane w terenie do zagęszczania nasypów, pod-klas, dróg itp .:
(a) Walce
(b) Ubijaki
(c) Wibratory.
Różne rodzaje wałków stosowanych w polu do zagęszczania to:
(i) Wałki dla owiec
(ii) Ubijając rolki stóp
(iii) Gładkie rolki kół
(iv) Walce z oponami pneumatycznymi
(v) Walce wibracyjne
(i) Wałki dla owiec:
Wałki owiec zagęszczają glebę przez nacisk i ugniatanie. Rolki te mogą być stosowane na różnych glebach, ale najlepsze wyniki uzyskuje się w mułach i glinach. Składa się z wydrążonego stalowego bębna z dużą ilością występów, takich jak owcza stopa na jego powierzchni. Bęben można napełnić wodą lub mokrym piaskiem, aby zwiększyć ciężar rolki.
(ii) Ubijając rolki stóp:
Ubijaki wałków są bardzo podobne do rolek owiec, z tą różnicą, że używają dużych stóp o odpowiednio mniejszym nacisku. Mogą one pracować z większą prędkością, ale nie mogą zagęszczać gleby na dużą głębokość.
(iii) Gładkie rolki kół:
Tego typu rolki nie są dobrze przystosowane do zagęszczania gleby, ponieważ nacisk styku jest znacznie niższy niż w przypadku rolek owiec. Rolki te są używane do zagęszczania podłoża podstawowego i nawierzchni asfaltowych. Gładkie rolki kół są dwojakiego rodzaju. Typowy typ ma pojedynczy bęben z przodu i dwa wałki o dużej średnicy z tyłu. Drugi typ ma dwa identyczne bębny, po jednym z przodu iz tyłu.
(vi) Walce pneumatyczne z oponami:
Pneumatyczne walce z oponami (zwane również rolkami gumowymi), zwarte gleby dzięki naciskowi i ugniataniu. Te rolki są ciężkimi jednostkami spoczywającymi na kilku oponach. Każda opona może poruszać się w górę i w dół niezależnie. Ciśnienie styku wynosi około 600 KPa. Rolki te mogą zagęszczać warstwy gleby o luźnej grubości 250-300 mm. Rolki te doskonale nadają się do zagęszczania zarówno gruntów spójnych, jak i pozbawionych spoistości.
(v) Walce wibracyjne:
Wałki wibracyjne są podobne do gładkich rolek kół z dodatkiem mechanizmu wibracyjnego. Rolki te zagęszczają gleby poprzez nacisk, ugniatanie i wibracje. Nadają się do piaszczystych i żwirowych gleb. Najcięższa z tych rolek może zagęszczać ziemię o grubości do 1 m.
Ubijaki:
Ubijaki są używane do zagęszczania gruntów na stosunkowo małych powierzchniach i tam, gdzie nie można używać rolek, takich jak zagęszczanie wykopów itp.
Ubijaki stosowane w zagęszczaniu w terenie są dwojakiego rodzaju:
(i) ręczne ubijaki
(ii) mechaniczne ubijaki.
Ręczne ubijaki są używane do zagęszczania gruntów o mniejszych powierzchniach. Składa się z żelaznego bloku. Około 3 do 4 kg, przyczepione do drewnianego uchwytu. Uderzenia są podawane na zagęszczanej ziemi poprzez unoszenie i zrzucanie ubijaka. Mechaniczne ubijaki mogą być stosowane do wszystkich rodzajów gleb, ale nie są opłacalne. Nadaje się do zagęszczania gruntów, gdzie nie można zastosować innych metod zagęszczania. Jest znacznie cięższy niż ręczny ubijak, ważący od 30 do 150 kg. Ubijak mechaniczny może być typu wewnętrznego spalania lub pneumatyczny.
Wibratory:
Wibratory służą do zagęszczania gleb piaszczystych i żwirowych. Zagęszczają one glebę za pomocą wibracyjnego urządzenia do zagęszczania wibracyjnego, wykorzystując mimośrodowe ciężary lub inne urządzenie do wywoływania silnych wibracji w glebie. Wibracje wytwarzane przez wibratory mają zwykle częstotliwość od 1000 do 3500 cykli na minutę. Jeżeli jednostka wibracyjna jest zamontowana na walcu, wówczas nazywana jest walcem wibracyjnym. Wibratory płytkowe są również dostępne na rynku.
Wybór sprzętu do zagęszczania:
Właściwy dobór sprzętu i metod zagęszczania zależy od następujących czynników:
(i) Rodzaj gleby
(ii) Wielkość projektu
(iii) Wymagania dotyczące zagęszczania
(iv) Wymagana stopa produkcji
(v) Zawartość wilgoci w glebie
Żaden pojedynczy sprzęt nie jest najlepszym wyborem w każdej sytuacji.
Tabela 8.2 pokazuje przydatność urządzeń do zagęszczania dla różnych rodzajów gleb.
Kontrola zagęszczenia:
Dla właściwej kontroli zagęszczania w terenie, konieczne jest częste sprawdzanie suchej gęstości i zawartości wody w ubitej glebie.
Zatem kontrola zagęszczania obejmuje następujące operacje:
(i) Oznaczanie suchej gęstości w polu
(ii) Oznaczanie zawartości wilgoci.
Oznaczanie suchej masy gleby w warunkach polowych:
Gęstość suchą gleby określa się, najpierw określając gęstość in situ gleby, a następnie obliczając gęstość suchą za pomocą równania.
Yd = Y / 1 + m
gdzie Y d = sucha gęstość gleby
g = Gęstość objętościowa lub gęstość na miejscu
m = zawartość wilgoci lub zawartość wody.
Gęstość in-situ określa się za pomocą następujących metod:
(i) Metoda zastępowania piasku
(ii) Metoda cutter rdzenia.
Metoda wymiany piasku :
Metoda wymiany piasku jest odpowiednia dla gruntu gruboziarnistego i drobnoziarnistego.
Aparatura składa się z:
(i) Cylinder do zalewania piaskiem
(ii) Cylinder kalibracyjny
(iii) Metalowa taca z centralnie umieszczonym otworem
(iv) Dibber i wybierz siekierę do usuwania ziemi.
Rysunek 8.10 przedstawia urządzenie do testowania zastępującego piasek.
Procedura jest zakończona w dwóch etapach:
(a) Kalibracja cylindra
(b) Pomiar gęstości pola
(a) Kalibracja cylindra:
Kalibrację cylindra wykonuje się w celu określenia gęstości nasypowej piasku, który ma być użyty w tym teście.
Kalibrację cylindra wykonuje się w następujących krokach:
I. Napełnij cylinder wylewowy czystym, swobodnie płynącym piaskiem, przepuszczając 600 mikronów i zatrzymując na sicie 300 mikronów, około 1 cm poniżej szczytu. Zważyć cylinder wylewowy piaskiem. Niech to będzie 1 .
II. Umieść cylinder wylewowy centralnie na cylindrze kalibrującym i otwórz zasuwę. Piasek zacznie płynąć i napełni cylinder kalibrujący, a następnie stożek.
III. Gleba zacznie płynąć i wypełniać stożek. Zamknij migawkę, gdy nie ma ruchu piasku w kierunku do dołu. Zważyć cylinder wylewowy. Niech to będzie W 2 .
IV. Uzupełnij cylinder wylewowy do tego samego poziomu dla pomiaru gęstości pola.
Gęstość piasku można obliczyć w następujący sposób:
Masa piasku w stożku,
W c = - W 1 - W 3
Masa piasku w cylindrze kalibrującym + stożek = W 1 - W 2
Masa piasku w cylindrze kalibrującym = W 1 - W 2 - W c
Objętość cylindra kalibrującego = γ
Gęstość piasku, Y s = W 1 -W 2 -W c / V
(b) Pomiar gęstości pola:
I. Oczyść i wypoziomuj ziemię za pomocą skrobaka i umieść metalową tacę z otworem na ziemi.
II. Wykopać otwór testowy, którego średnica jest równa średnicy otworu w tacy, a głębokość jest w przybliżeniu równa wysokości cylindra kalibrującego. Zbierz odkopaną ziemię i zważ ją. Niech to będzie W.
III. Zdejmij metalową tacę i umieść cylinder wylewowy centralnie nad otworem i otwórz okiennicę. Piasek wypełni dziurę i stożek.
IV. Zamknij migawkę, gdy nie ma ruchu piasku w dół i zważ go. Niech to będzie W 4 .
Gęstość gleby jest następnie obliczana jak wspomniano poniżej:
Masa piasku w otworze + stożek = W 1 / W 4
Masa piasku w otworze = W 1 - W 4 - W c
Objętość piasku w otworze = W 1 - W 4 - W c / Y s
Objętość wykopanej gleby (V s ) = Objętość piasku w otworze = W 1 - W 4 - W c / Y s
Gęstość nasypowa gleby, g = W / V s
gdzie w jest wagą wykopanej ziemi.
Określono zawartość wilgoci w glebie i obliczono suchą gęstość gleby za pomocą równania.
Yd = Y / / 1 + m
gdzie m jest konglomeratem wilgoci wykopanej gleby.
Ta metoda jest odpowiednia dla drobnoziarnistych gleb. Rysunek 8.9 pokazuje urządzenie do testowania obcinarki rdzenia.
Aparatura składa się z:
(i) Cylindryczny nóż do rdzenia (średnica wewnętrzna 100 mm i wysokość 127.4 mm)
(ii) Stalowy wózek, którego zewnętrzna średnica jest większa niż rdzenia rdzenia
(iii) Ubijak
(iv) Dibber i skrobak.
Procedura:
1. Zmierz wewnętrzną średnicę i wysokość rdzenia w celu obliczenia objętości.
2. Zważyć frez do rdzenia bez serwetek. Niech to będzie.
3. Oczyść i wypoziomuj ziemię za pomocą skrobaka i umieść nóż rdzenia na ziemi.
4. Usunąć glebę wokół noża za pomocą dibbera i obciąć glebę u podstawy.
5. Wyjmij frez z ziemi i usuń nadmiar ziemi.
6. Zważyć frez z glebą. Niech to będzie 1 . Glebę usuwa się z noża za pomocą ekstraktora do gleby.
Gęstość nasypowa jest następnie obliczana jak wspomniano poniżej:
Masa gleby w nożu = w 1 - w
Gęstość nasypowa gleby, γ = w 1 - w / v
gdzie V to objętość noża.
7. Następnie określa się zawartość wilgoci w glebie i oblicza się gęstość suchą za pomocą wzoru
γ = γ / 1 + m
gdzie m oznacza wilgotność gleby.
Pomiar zawartości wody metodą igłową Proctora:
Metoda igłowa Proctora jest szybką metodą oznaczania wilgotności drobnoziarnistej gleby na polu. Aparaty Proctora pokazano na rysunku 8.12. Aparat składa się z zestawu wymiennych cylindrycznych punktów igłowych (0, 25, 0, 50, 1, 0, 1, 5, 2 cm2). Punkty igłowe są wybierane w zależności od rodzaju gleby. Punkt igły jest wyposażony w igłowany shunk, który z kolei jest przymocowany do sprężynowego nurnika.
Procedura:
Test igłowy Proctora składa się z dwóch części:
(i) Wykreślanie krzywej kalibracyjnej w laboratorium
(ii) Określanie odporności gleby na penetrację w terenie.
Wykreślanie krzywej kalibracyjnej:
1. Zwarta gleba przy danej zawartości wilgoci w standardowej formie proctorowej w laboratorium
2. Nacisnąć odpowiednią igłę do pobierania proktora w zagęszczonej glebie z szybkością 12, 5 mm na sekundę do głębokości nie mniejszej niż 75 mm.
3. Odczytaj opór penetracji skalibrowanego trzpienia i oblicz opór penetracji na jednostkę powierzchni, dzieląc obszar igły.
4. Procedurę powtarza się przy różnej wilgotności.
5. Wykreślić krzywą kalibracji między oporem penetracji a zawartością wilgoci, jak pokazano na rysunku 8.13.
Wyznaczanie odporności na penetrację gleby w polu:
1. Aby określić zawartość wilgoci w polu, próbka mokrej gleby jest zagęszczana w standardowym proctorze w takim samym stanie jak w przypadku utwardzania kalibracyjnego. Odporność na penetrację odnotowuje się przez wciśnięcie igły do formy.
2. Odczytaj zawartość wilgoci z krzywej kalibracji odpowiadającej zmierzonej oporze penetracji.
Środki ostrożności:
1. Gleba używana w laboratorium dla krzywej kalibracji powinna być taka sama jak dla pola. Jeśli gleba jest inna, należy przygotować nowe krzywe.
2. Obecność małych kamieni lub żwirów w glebie sprawia, że odczytywanie na igle procrora jest mniej wiarygodne.
Wymagania dotyczące zagęszczania:
Stopień zagęszczenia osiągnięty w polu wyraża się w kategoriach zagęszczenia względnego, C R :
C R = Y d / (Y d ) maks. X 100%
gdzie Yd = uzyskana gęstość na polu
(Yd) max = Labrotary maksymalna gęstość sucha
Maksymalną suchą próbkę uzyskuje się ze standardowego testu Proctora. Większość specyfikacji robót ziemnych jest zapisanych w kategoriach względnego zagęszczenia. Wymagane jest, aby wykonawca osiągnął co najmniej pewną wartość C R. Na przykład, jeśli pewna gleba ma (Yd) maks. = 1, 9 gm / cm3, a specyfikacja projektu wymaga C R > 80%, to wykonawca musi zagęścić grunt aż do Yd> 1 -52 gm / cm3 Minimalna dopuszczalna wartość C R, wspomniana w specyfikacji projektu, jest kompromisem między kosztem a jakością.
Tabela 8.3 przedstawia typowy wymóg zagęszczania:
Typowe wymagania zagęszczania określone przez IRC podano w tabeli 8.4
Gleba jest zagęszczana warstwowo, luźna grubość nie przekracza 250 mm. Wałki do łoża mogą łączyć windy o luźnej grubości około 200 mm. Odpowiedni dodatek do strat związanych z parowaniem w czasie zagęszczania powinien być wprowadzony w zakresie 1% powyżej i 2% poniżej OMC dla zawartości wody w każdej warstwie dla robót drogowych.
Kontrola grubości:
Kontrola zagęszczonej grubości lub grubości podnośnika odgrywa ważną rolę w zagęszczaniu wypełnień. Gęstość sucha zagęszczonej warstwy zmniejsza się wraz z głębokością, gdy zwiększa się grubość zagęszczonej warstwy. Tak więc gleba jest ubita w cienką warstwę i każda warstwa jest ubita przed umieszczeniem kolejnej warstwy. Jeśli warstwa jest cienka, wówczas uwięzione powietrze może być wypchnięte z porów gleby przy niewielkim wysiłku mieszającym.
Jeśli grubość podnośnika nie jest kontrolowana, istnieje szansa, że luźna warstwa zostanie uwięziona w pobliżu styku między ubitymi warstwami, jak pokazano na rysunku 8.14. W przypadku tam, grubość podnośnika jest ograniczona do 220 mm w przypadku stosowania ciężkich walców pneumatycznych. W przypadku nasypu grubość podnośnika jest ograniczona do 150 mm. Grubość podnośnika jest ograniczona do 300 mm dla gruboziarnistej gleby.
Przybliżona procedura, zaproponowana przez D 'Appolonia et al, 1969, w celu określenia grubości podnośnika jest następująca:
(i) Najpierw ustalona jest liczba przebiegów na warstwę.
(ii) Uzyskanie krzywej zależności gęstości od głębokości, jak pokazano na rysunku 8.15 (a), dla ustalonej liczby przebiegów. Następnie z krzywej znaleźć głębokość, przy której osiąga się maksymalne zagęszczenie, tj. Określa się d max .
(iii) Rzeczywista grubość dna odkładania "d" powinna być wystarczająco mała, aby luźna warstwa nie była uwięziona w pobliżu styku między dźwigami. Tego problemu można uniknąć, wybierając d niewiele wyższą niż d max . Rysunek 8.15 (b) pokazuje krzywą zależności gęstości od głębokości dla grubości wzniesienia d równego dmax .
(iv) Jeżeli grubość podnośnika, d jest znacznie mniejsza niż d maks., to znaczna część wysiłku mieszającego jest marnowana.
Praca inspektora nabrzeża:
Zadaniem osoby nadzorującej jest nadzór nad operacją budowlaną w terenie oraz mobilizacja siły roboczej i sprzętu potrzebnego do operacji budowlanej. Dobry przełożony powinien dysponować techniką i pewnością, aby rozwiązać każdy problem powstały podczas budowy, aw każdym razie nie powinien pozwolić na przerwanie prac budowlanych.
Zadanie nadzorcy obwałowania jest wymienione poniżej:
(i) Posiadanie wiedzy o różnych typach gleby i jej właściwościach inżynierskich.
(ii) Aby wybrać odpowiednią instalację lub sprzęt do zagęszczania.
(iii) Kontrolowanie zawartości wody w warstwach gleby.
(iv) Aby kontrolować grubość podnośnika, aby uzyskać właściwe zagęszczenie.
(v) Aby uniknąć nadmiernego zagęszczenia. W wyniku nadmiernego zagęszczenia powstają niekiedy powierzchnie po bokach, ponieważ powierzchnia z uszkodzeniem przy ścinaniu rozwija się w sąsiedztwie kontaktu gleby z rolką. Ten problem jest głównie obserwowany w rolce owcy.
(vi) Posiadanie wiedzy o odpowiednich domieszkach.
(vii) Posiadanie dogłębnej wiedzy o optymalnej kontroli wilgotności.
