Уплотнение почвы - Soil compaction

Для уплотнения почвы в сельском хозяйстве см. уплотнение почвы (сельское хозяйство), для естественного уплотнения в геологическом масштабе см. уплотнение (геология); для уплотнения у поверхности см. уплотнение (грунт).

В геотехническая инженерия, уплотнение почвы Это процесс, при котором к почве прикладывается напряжение, вызывающее ее уплотнение, поскольку воздух вытесняется из пор между зернами почвы. Когда прикладывается напряжение, вызывающее уплотнение из-за вытеснения воды (или другой жидкости) между зернами почвы, тогда укрепление, а не уплотнение. Обычно уплотнение является результатом того, что тяжелая техника сжимает почва, но это также может произойти из-за прохождения, например, ног животных.

В почвоведение и агрономия, уплотнение почвы обычно представляет собой комбинацию инженерного уплотнения и консолидации, поэтому может возникать из-за недостатка воды в почве, приложенное напряжение представляет собой внутреннее всасывание из-за испарения воды[1] а также из-за прохождения ног животных. Пораженные почвы становятся менее поглощающими осадки, таким образом увеличивая сток и эрозия. Растения испытывают трудности в уплотненной почве, потому что минеральные зерна сжимаются, оставляя мало места для воздуха и воды, которые необходимы для корень рост. Роющие животные также считают эту среду враждебной, потому что в более плотную почву проникнуть труднее. Способность почвы восстанавливаться после такого уплотнения зависит от климата, минералогии и фауны. Почвы с высоким способность к набуханию при усадке, Такие как вертисоли, быстро восстанавливаются после уплотнения, когда условия влажности изменяются (периоды засухи сжимают почву, вызывая ее растрескивание). Но такие глины, как каолинит, которые не трескаются при высыхании, не могут оправиться от уплотнения сами по себе, если не содержат наземных животных, таких как дождевые черви - в Сесил почвенная серия это пример.

Прежде чем грунты можно будет уплотнять в поле, необходимо провести некоторые лабораторные испытания для определения их технических свойств. Среди различных свойств максимальная плотность в сухом состоянии и оптимальное содержание влаги являются жизненно важными и определяют необходимую плотность для уплотнения в полевых условиях.[2]

А гусеничный экскаватор здесь оборудован узким опорным роликом для уплотнения засыпки на недавно уложенной канализационной трубе, формируя устойчивую опору для нового дорожного покрытия.
А уплотнитель /ролик оснащенный барабанчиком с ножками, эксплуатируемым ВМС США Сибиз.
А Хамм вибрационный каток с гладким барабаном, используемый для уплотнения асфальта и сыпучих грунтов.
Wacker Neuson вибротрамбовка BS 60-2i в действии.

В разработке

Уплотнение почвы - важная часть строительного процесса. Он используется для поддержки структурных объектов, таких как фундаменты зданий, проезжие части, пешеходные дорожки и грунтовые конструкции, и это лишь некоторые из них. Для данного типа почвы определенные свойства могут показаться более или менее желательными для адекватной работы в конкретных обстоятельствах. В общем, предварительно выбранный грунт должен иметь достаточную прочность, быть относительно несжимаемый так что будущее урегулирование не имеет значения, быть устойчивым к изменению объема при изменении содержания воды или других факторов, быть долговечным и безопасным от разрушения и иметь надлежащие проницаемость.[3]

Когда область должна быть засыпана или засыпана, почва укладывается слоями, называемыми подъемниками. Способность первых слоев заполнения правильно уплотняться будет зависеть от состояния покрываемого природного материала. Если неподходящий материал оставить на месте и засыпать, он может сжиматься в течение длительного периода под весом земляной засыпки, вызывая трещины осадки в засыпке или в любой структуре, поддерживаемой засыпкой.[4] Чтобы определить, выдержит ли естественная почва первые слои насыпи, участок можно проверить. Проверка заключается в использовании тяжелой строительной техники, которая перекатывается по площадке засыпки, и следит за тем, чтобы выявить прогибы. Эти области будут обозначены развитием колейность, перекачка, или земляное ткачество.[5]

Для обеспечения адекватного уплотнения почвы в спецификациях проекта будет указана требуемая плотность почвы или степень уплотнения, которая должна быть достигнута. Эти характеристики обычно рекомендуются геотехнический инженер в инженерно-геологическом отчете.

В тип почвы - то есть гранулометрический состав, форма зерен почвы, удельный вес твердых частиц почвы, а также количество и тип присутствующих глинистых минералов - имеет большое влияние на максимально сухой единица измерения и оптимальное содержание влаги.[6] Это также имеет большое влияние на то, как материалы должны быть уплотнены в данных ситуациях. Уплотнение осуществляется с помощью тяжелого оборудования. При работе с песками и гравием оборудование обычно вибрирует, вызывая изменение ориентации частиц почвы в более плотную конфигурацию. В илы и глины, а овчинный ролик часто используется для создания небольших зон интенсивного стрижка, который вытесняет воздух из почвы.

Определение адекватного уплотнения осуществляется путем определения плотности грунта на месте и сравнения ее с максимальной плотностью, определенной лабораторными испытаниями. Наиболее часто используемый лабораторный тест называется Тест на уплотнение по Проктору и есть два разных метода получения максимальной плотности. Они стандартный проктор и модифицированный Проктор тесты; чаще используется модифицированный Проктор. Для небольших плотин стандартный Проктор все еще может быть эталоном.[5]

Хотя почву под конструкциями и тротуарами необходимо уплотнять, важно после строительства разгрузить участки для озеленения, чтобы растительность может расти.

Методы уплотнения

Есть несколько способов добиться уплотнения материала. Некоторые из них больше подходят для уплотнения почвы, чем другие, а некоторые методы подходят только для определенных почв или почв в определенных условиях. Некоторые из них больше подходят для уплотнения непочвенных материалов, таких как асфальт. Как правило, наиболее эффективны те, которые могут прикладывать значительные сдвиговые и сжимающие нагрузки.

Доступные методы можно классифицировать как:

  1. Статический - большая нагрузка медленно прикладывается к почве, а затем снимается.
  2. Ударная нагрузка - нагрузка прикладывается путем падения большой массы на поверхность почвы.
  3. Вибрация - многократно и быстро прикладывается нагрузка с помощью механической пластины или молотка. Часто сочетается с прокатным уплотнением (см. Ниже).
  4. Гирирование - статическое напряжение прикладывается и поддерживается в одном направлении, в то время как почва подвергается воздействию вращательное движение относительно оси статического нагружения. Ограничено лабораторными приложениями.
  5. Катание - по поверхности почвы катится тяжелый цилиндр. Обычно используется на спортивных площадках. Катки-катки часто оснащены вибрационными устройствами для повышения их эффективности.
  6. Замес - сдвиг применяется попеременным движением в соседних положениях. Примером в сочетании с прокатным уплотнением является каток типа «овчарка», используемый в уплотнение отходов в свалки.

Строительные установки, доступные для достижения уплотнения, чрезвычайно разнообразны и описаны в другом месте.

Методы испытаний в лаборатории

Уплотнители грунта используются для выполнения методов испытаний, которые охватывают лабораторные методы уплотнения, используемые для определения взаимосвязи между содержанием воды в формовке и удельным сухим весом грунта. Грунт, помещенный в качестве инженерной засыпки, уплотняется до плотного состояния для получения удовлетворительных технических свойств, таких как прочность на сдвиг, сжимаемость или проницаемость. Кроме того, грунты фундаментов часто уплотняют для улучшения их инженерных свойств. Лабораторные испытания на уплотнение обеспечивают основу для определения процента уплотнения и содержания воды в формовке, необходимого для достижения требуемых инженерных свойств, а также для контроля конструкции, чтобы гарантировать достижение требуемого уплотнения и содержания воды. Такие методы испытаний, как EN 13286-2, EN 13286-47, ASTM D698, ASTM D1557, AASHTO T99, AASHTO T180, AASHTO T193, BS 1377: 4, обеспечивают процедуры испытаний на уплотнение почвы.[7]

Смотрите также

Каток для уплотнения траншей Multiquip RX1575 Rammax Sheepsfoot на строительной площадке в Сан-Диего, Калифорния

Рекомендации

  1. ^ Уплотнение почвы из-за недостатка воды в почве
  2. ^ Цзя, Сяоянь; Ху, Вэй; Полачик, Павел; Гонг, Хунжэнь; Хуан, Баошань (2019). «Сравнительная оценка процесса уплотнения основных материалов с использованием лабораторных методов уплотнения». Отчет о транспортных исследованиях: журнал Совета по исследованиям в области транспорта. 2673 (4): 558–567. Дои:10.1177/0361198119837953. ISSN  0361-1981.
  3. ^ Маккарти, Дэвид Ф. (2007). Основы механики грунтов и основ. Река Аппер Сэдл, Нью-Джерси: Пирсон Прентис Холл. п. 595. ISBN  978-0-13-114560-3.
  4. ^ Маккарти, Дэвид Ф. (2007). Основы механики грунтов и основ. Река Аппер Сэдл, Нью-Джерси: Пирсон Прентис Холл. С. 601–602. ISBN  978-0-13-114560-3.
  5. ^ а б Маккарти, Дэвид Ф. (2007). Основы механики грунтов и основ. Река Аппер Сэдл, Нью-Джерси: Пирсон Прентис Холл. п. 602. ISBN  978-0-13-114560-3.
  6. ^ Дас, Браджа М. (2002). Принципы геотехнической инженерии. Пасифик Гроув, Калифорния: Брукс / Коул. п. 105. ISBN  0-534-38742-X.
  7. ^ «Автоматический уплотнитель грунта». http://cooper.co.uk. Cooper Research Technology. Получено 8 сентября 2014. Внешняя ссылка в | сайт = (помощь)