Теоретические основы уплотнения грунтов. Определение требуемой плотности грунта земляного полотна. Понятие о максимальной плотности и оптимальной влажности.

Уплотнение грунтов с которых сооружается з.п., явл-ся одним из важнейших технических процессов в результате которого достигается расчетная прочность, устойчивость и стабильность дорожной конструкции в целом в процессе будущих эксплуатации. Возведение насыпей без послойного уплотнения допускается только в отдельных случаях:

1) в насыпях на болотах;

2) в насыпях ч/з водослив;

3) при возведении насыпи методом гидронамыва с одномерных мелких барханных песков;

Плотность грунта уплотненного в конструкцию оценивается коэффициентом уплотнения кот. Представляет собой отношение фактической плотности грунта насыпи к максимальной стандартной при оптимальной влажности (метод стандартного уплотнения)

К_у=ρ_d/ρ_max, ρ_d=ρ/(1+0,01W)

Требуемая плотность грунтов в насыпи может быть достигнута при оптимальной влажности. Наибольшая плотность грунта может быть достигнута при применении машин и механизмов обеспечивающая максимально допустимое по условиям прочности для данного грунта контактное давление. Для определенияния оптимальной толщины уплотняемого слоя и количество проходов по одному следу следует производить пробное уплотнение или пользоваться эмпирическими зависимостями руководствуясь теоретическими предпосылками:

1) грунтовый массив в насыпи представляет собой 3-х фазную систему;

2) о степени сближения элементов твердой фазы для данного грунта можно судить только по плотности сухого грунта, при уплотнении грунта увеличение плотности может идти только за счет удаления газообразной фазы и частично за счет отжатая жидкой фазы;

3) важным явл-ся вопрос о требуемой плотности(должна обеспечивать не обходимую сопротивляемость грунта воздействию напряжений от нагрузок и погодно климатических факторов);

4) наибольшее распространение получил эмпирический метод назначение требуемой плотности

ρ^ск_тр=К_уρ^ск_max

Для определения максимальной плотности проводят испытания грунта в приборе стандартного уплотнения(грунт уплотняется в цилиндре послойно путем тромбования с помощью падающего груза) В результате испытаний получают кривую стандартного уплотнения (зависимость плотности сухого грунта от влажности)

Требуемая минимальная плотность сложения сухого грунта _d, г/см³, т/м³, должна быть такой, чтобы грунт насыпи при воздействии временных поездных нагрузок работал практически в упругой стадии.

Требуемую в земляном полотне для песчаных и глинистых грунтов плотность сложения сухого грунта _d определяют по формуле:

, (1.1.1)

где k – минимальный коэффициент уплотнения, для верхней и для нижней частей, см. табл.5.4 стр.297 [1];

- максимальная плотность сухого грунта, т/м³.

Таким образом:

т/м³;

т/м³.

Плотность грунта насыпи с учётом влажности определяется по формуле:

, (1.1.2)

где: - оптимальная влажность.

т/м³;

т/м³.

Удельный вес грунта насыпи определяется по формуле:

; (1.3)

кН/м³;

кН/м³.

Защитный слой – слой дренирующего грунта, который должен иметь соответствующий коэффициент уплотнения и толщину такую, чтобы под ним не возникали пластические деформации. Защитный слой укладывается под основную площадку для предотвращения пучения.

Согласно СТН Ц-01-95 толщина защитного верхнего слоя h_защ для насыпи, отсыпанной супесью составляет 0,5-0,7 м. К расчету принята величина h_защ =0,5 м. Защитный слой отсыпается из песчано-гравийной смеси с параметрами: с = 1 кПа; φ=33º.

Максимальная плотность (стандартная плотность) - наибольшая плотность сухого грунта, которая достигается при испытании грунта методом стандартного уплотнения.

Оптимальная влажность - значение влажности грунта, соответствующее максимальной плотности сухого грунта.