Влияние числа проходок и толщины уплотняемого слоя

Уплотнение грунта зависит и от толщины уплотняемых слоев и от числа проходок. Тонкие слои дают более равномерное уплотнение. Повышение числа проходок повышает и плотность. Вначале интенсивно, но после 4-6 проходок интенсивность падает (рис.9.5), а после 10-12 проходок - почти прекращается. Необходимое число повторных проходов устанавливается по опытному уплотнению. Обычно это 6-8 раз.

Рис.9.5. Влияние числа проходок (ударов) на плотность.

а) Изменение коэффициента пористости грунта (е) от сжимающих напряжений (s ) и количества проходок (1,2,3,…),

б) Изменение плотности уплотняемого слоя r от количества проходок (n).

Максимальная толщина слоя, при которой еще достигается требуемая плотность (как правило, не менее ), называется предельной толщиной слоя. Но для ее достижения требуется большое количество проходок. Поэтому выбирают так называемую оптимальную толщину. Она составляет примерно 80-90% от предельной величины.

Влияние рабочего органа и контактных напряжений

Что касается конкретной толщины оптимального слоя для различных машин, то она зависит во многом как от физико-механических свойств грунтов, так и от конкретных размеров машин, которые определяют как общие нагрузки, так и площади передачи этих нагрузок, т.е. контактные напряжения. Проведенные опыты показали, что действие нагрузки распространяется вглубь грунта на , т.е. , где - приведенный диаметр штампа. Но напряжения по глубине уменьшаются, и плотность по глубине будет различная, поэтому толщина уплотняемого слоя не может быть равной глубине предельной проработки.

На распределение напряжений по глубине влияет наличие жесткого основания. При отсутствии жесткого основания (рис.9.6а) напряжения распределяются по классической (теории) кривой Буссинеска. При приближении жесткого основания распределение напряжений выравнивается. В итоге имеется зона, где деформация грунта по глубине распространяется более или менее равномерно. Эту зону называют активной, а ее глубину – глубиной активной зоны. В ней реализуется 80-90% всей необратимой деформации грунта. При таких условиях глубина активной зоны близка к .

Глубина активной зоны зависит также и от контактного давления (рис.9.6б).

Рис.9.6. Влияние различных факторов на распределение напряжений по глубине и величину активной зоны.

а) Распределение напряжений по глубине в зависимости от толщины слоя уплотнения (от положения жесткого основания. 1 - при полупространстве (Кривая Буссинеска), 2 - при большой толщине слоя, 3 - при малой толщине слоя.

б) Зависимость активной зоны h0/hmax от величины контактного давления s/sр.

Имеются различные предложения для определения глубины активной зоны. В наиболее общем виде, для расчета глубины активной зоны предложена следующая формула:

, (9.3)

где - минимальный поперечный размер поверхности контакта рабочего органа; - предел прочности грунта при его оптимальной влажности; - контактное давление; - влажность грунта; - оптимальная влажность грунта; - коэффициенты: (скорости изменения напряженного состояния или длительности приложения нагрузок); при укатке , при трамбовании ; т.е. ;

(вида грунта); для связных грунтов .

Толщина уплотняемых слоев.

Толщина, при которой достигается требуемая степень уплотнения при наименьшей затрате механической работы, называется оптимальной, .

.

При условии оптимальная толщина слоя может быть принята равной глубине активной зоны: