Факторы, влияющие на уплотнение в приборе для уплотнения

Факторы, влияющие на уплотнение в приборе для уплотнения

Основными компонентами прибора для уплотнения являются уплотняющий цилиндр и уплотняющий молоток. Первый используется для подготовки образцов грунта, а второй — для их уплотнения. В зависимости от размера частиц уплотняемого грунта применяются два разных типоразмера уплотняющих цилиндров. Основные параметры методов уплотнения и соответствующего оборудования должны соответствовать данным, приведённым в таблице ниже. Испытания на уплотнение делятся на легкое и тяжёлое уплотнение. Испытания легкого уплотнения применяются к грунтам с максимальным размером частиц не более 20 мм, тогда как испытания тяжёлого уплотнения проводятся для грунтов с максимальным размером частиц не более 40 мм. При одинаковых условиях уплотнения характеристики уплотнения различных грунтов неодинаковы. Грунты с хорошо подобранным гранулометрическим составом обладают большей сухой плотностью и меньшим содержанием влаги. Они способны удовлетворить требования по прочности и стабильности.

Контроль свойств грунта является важной составляющей обеспечения качества засыпки; поэтому перед засыпкой следует провести испытания на гранулометрический анализ и отобрать грунт, соответствующий проектным требованиям. Сухая плотность кривой уплотнения изменяется в зависимости от содержания влаги. При низком содержании влаги водяная пленка вокруг частиц грунта тоньше, сила сцепления между частицами грунта возрастает, что позволяет компенсировать часть усилий, приложенных уплотняющим прибором. В результате частицы грунта слабо подвергаются относительному движению и уплотнению, и сухая плотность грунта оказывается невысокой. Если же содержание влаги в грунте чрезмерно велико, в порах образуется свободная вода, а часть воздуха оказывается замкнутой. Под воздействием уплотняющей нагрузки избыток влаги и замкнутые газы уже не могут выйти из грунта, вследствие чего давление поровой воды постоянно растёт, частично компенсируя усилия уплотнения и снижая эффективность уплотнения — в результате сухая плотность грунта уменьшается. Когда содержание влаги ω близко к ωAP, благодаря оптимальному уровню влажности вода играет роль смазки, силы сцепления и трения между частицами грунта снижаются; давление поровой воды и компенсирующее действие замкнутых газов в грунте также уменьшаются, что способствует легкому перемещению и уплотнению частиц грунта, увеличивая его первоначальную сухую плотность. При одинаковых условиях уплотнения, осуществляемого уплотняющим прибором, частицы грунта легко укладываются плотнее, что позволяет достичь более высокой сухой плотности. Содержание влаги в黏истых грунтах обычно близко к пределу пластичности黏истых грунтов и может быть приближённо выражено формулой ωAP = ωp + 2. На приведённом графике показаны сухие плотности грунтов с различным содержанием влаги и соответствующих им грунтов в состоянии насыщения; получена кривая насыщения при Sr = 100%. Из графика видно, что экспериментальная кривая уплотнения справа от своего максимума постепенно приближается к кривой насыщения и практически параллельна ей, не пересекая её. Это объясняется тем, что при любом уровне влажности засыпанный грунт никогда не достигает состояния полной насыщенности; в грунте всегда остаётся определённое количество замкнутых газов, поэтому засыпка не является полностью насыщенной. Результаты показывают, что при условиях уплотнения (в точке максимума кривой уплотнения) степень насыщения黏истых грунтов обычно составляет около 80%.

При проведении уплотнительных испытаний в лаборатории с использованием прибора для уплотнения грунта, при постоянном весе и расстоянии молотка величина работы уплотнения может также выражаться через количество ударов n. Для одного и того же грунта меньшая работа уплотнения приводит к меньшей достижимой сухой плотности; напротив, большая работа уплотнения позволяет достичь более высокой сухой плотности. Что касается влажности, то здесь наблюдается обратная зависимость: чем меньше степень уплотнения, тем выше содержание влаги; при увеличении работы уплотнения влажность, наоборот, снижается. Следует отметить, что эффективность уплотнения снижается по мере роста степени уплотнения. Попытки повысить сухую плотность грунта исключительно за счет увеличения степени уплотнения оказываются неэкономичными; поэтому необходимо принимать во внимание комплексный подход.