Архіўны прафесійны змест: артыкул захоўвае гістарычны агляд геатэхнічных тэрмінаў, формул і лабараторных працэдур. Гэта не геатэхнічнае даследаванне, праект насыпы, спецыфікацыя ўшчыльнення, план кантролю якасці або замена дзеючага стандарту. Параметры глебы, абсталяванне, энергія ўшчыльнення, крытэрыі прыёмкі і бяспечныя метады працы вызначаюцца ўпаўнаважаным інжынерам-геатэхнікам і акрэдытаванай лабараторыяй у залежнасці ад канкрэтнай глебы і аб’екта.
Savo Kusić сёння факусуюць на драўляных вокнах, дрэва-алюмініевых вокнах, вокнах на заказ, дзвярах і запытах цытаты. Гэты артыкул застаецца ў якасці тэхнічнага архіва і не з’яўляецца прапановай геатэхнічнага праектавання, выпрабаванняў або выканання земляных работ.
Ушчыльненне друзлай глебы
Ушчыльненне рыхлай глебы залежыць ад памеру і формы цвёрдых часціц, а таксама ад яе структуры. У выпадку незвязанай глебы існуюць пэўныя межы, у якіх рухаюцца значэнні сітаватасці n і каэфіцыента сітаватасці e для самай рэдкай і самай шчыльнай структуры.
Калі незвязаны матэрыял высушыць і павольна выліць у шклянку, каб ён не ўшчыльніўся падчас разлівання, атрымаецца яго самая рэдкая структура. Гэтая структура адпавядае каэфіцыенту сітаватасці emax, значэнне якога для пяску ў арыгінальным тэксце знаходзіцца ў межах:
emax = 0,7–1,0.
Калі адзін і той жа матэрыял насыпаць у шклянку тонкімі пластамі і кожны пласт утрамбоўваць драўлянай кіянкай, пакуль аб’ём не стане сталым, г.зн. пакуль ён не перастане асядаць пры трамбоўцы, атрымаецца яго самая шчыльная структура. Ён адпавядае каэфіцыенту сітаватасці emin, значэнне якога для пяску роўна:
emin = 0,45–0,65.
Ушчыльненне незвязанай глебы выражаецца адносным ушчыльненнем ID, каэфіцыентам, які паказвае ступень ушчыльнення глебы ў адносінах да найбольшага ўшчыльнення:
, дзе e — каэфіцыент сітаватасці глебы ў натуральным стане ўшчыльнення. Канчатковыя значэнні адноснай шчыльнасці:
- для самай рэдкай структуры e = emax; ID = 0;
- для самай шчыльнай структуры e = emin; ID = 1.
Крытэрый ушчыльнення пясчанай глебы паводле Тэрзагі ў арыгінальным тэксце гучыць так:
- малаўшчыльнены пясок: ID = 0–1/3;
- сярэднеўшчыльнены пясок: ID = 1/3–2/3;
- шчыльна ўтрамбаваны пясок: ID = 2/3–1.
У выпадку насып на дарогах і насып у тэксце патрабуецца ID = 2/3–1.
Замест папярэдняй формы можна выкарыстоўваць суадносіны аб’ёму:
, дзе V - гэта аб’ём непарушанай пробы глебы, Vmax - гэта аб’ём такой жа колькасці глебы ў стане найменшага ўшчыльнення, а Vmin - гэта аб’ём такой жа колькасці глебы ў стане максімальнага ўшчыльнення.
Абмежаванне прымянення: гістарычныя класіфікацыі і тэрміны нельга непасрэдна пераносіць у праект або на будаўнічую пляцоўку. Тып глебы, метад адбору пробаў, стан пробаў, адпаведны стандарт і патрабаванні праекта могуць змяніць метад і крытэрыі.
Ушчыльненне звязанай глебы
Для звязанай глебы ўшчыльненне залежыць не толькі ад памеру і формы цвёрдых інгрэдыентаў і іх структуры, але і ад згуртаванасці. З-за згуртаванасці цвёрдыя часціцы зліпаюцца, таму выціснуць ваду з пор падчас ушчыльнення нашмат складаней, чым з незвязанай глебы, часціцы якой лягчэй рухаюцца пад нагрузкай.
Пры ўшчыльненні звязанай глебы колькасць вады мае вялікае значэнне. Утрамбоўваючы, вада выцясняецца з пор і памяншаецца таўшчыня воднай плёнкі; сітаватасць памяншаецца, а трываласць на зрух і аб’ёмная шчыльнасць павялічваюцца. Чым вышэй шчыльнасць, тым больш цвёрдых часціц і менш пор на адзінку аб’ёму. Гэты каэфіцыент быў прыняты ў якасці асновы для ацэнкі ўшчыльнення звязанага грунту. Кантроль ушчыльнення ў тэксце ажыццяўляецца з дапамогай сухой аб’ёмнай вагі:
γd = Wd / V [Н/см3]
, дзе Wd - вага цалкам высушанага ўзору глебы ў N, а V - аб’ём таго ж узору ва ўшчыльненым стане перад сушкай, у см3.
Суд Практара
Тэст Практара служыць для вызначэння залежнасці паміж колькасцю вады ў глебе і яе ўшчыльненнем. Ён вызначае аптымальную вільготнасць, г.зн. вільготнасць, пры якой ушчыльненая глеба дае максімальную сухую аб’ёмную вагу для зададзенай энергіі ўшчыльнення.
Гістарычна апісаны апарат Проктара (малюнак 1) складаецца з металічнага цыліндру з унутраным дыяметрам Ø = 10 cm, вышынёй 12 cm (малюнак 1_a_), працяг цыліндра такога ж дыяметра і вышыні 10 cm (малюнак 1_b_) і металічнай трамбоўкай дыяметрам 5 cm, масай 2,5 Н, у цыліндрычнай накіроўвалай крыху большага дыяметра. Накіроўвалая адкрыта з ніжняга канца і закрыта з верхняга канца, з крыху больш шырокім адтулінай для праходжання ручкі барана (малюнак 1_c_). Ніжні канец цыліндру размяшчаецца на металічнай пласціне большага памеру і фіксуецца падчас трамбоўкі.
Узор сушаць у адпаведнасці з першапачатковай працэдурай і прасейваюць праз адтуліну сіта 5 mm, каб пазбегнуць уплыву буйных зерняў. Затым яго змешваюць з такой колькасцю вады, якая не павінна быць такой вялікай, каб узор стаў кашыцай, і не настолькі малым, каб узор не мог быць апрацаваны. Спачатку пласт вышынёй каля 8 cm змяшчаецца ў цыліндр з пашырэннем у неўшчыльненым стане і ўшчыльняецца ўдарамі 25, раўнамерна размеркаванымі па паверхні. Удар ажыццяўляецца свабодным падзеннем малатка з вышыні 30 cm. Наносіцца новы пласт таўшчынёй 8 cm, утрамбоўваецца новымі пуансонамі 25 і працэдура паўтараецца з трэцім пластом. Пасля завяршэння пашырэнне выдаляецца, паверхня ўзору выраўноўваецца з краем ніжняга цыліндру, а лішкі глебы выдаляюцца. Затым вымаецца ўзор ушчыльненай глебы і вызначаецца яе сухая аб’ёмная шчыльнасць γd і ўтрыманне вільгаці w.
Малюнак 1 — Эксперымент Проктара
Эксперымент паўтараецца ад 5 да 6 разоў, заўсёды са свежым, неапрацаваным матэрыялам з той жа пробы, але з рознай колькасцю вады, каб атрымаць розныя значэнні для γd і w. Вільготнасць глебы w нанесена па восі абсцыс дыяграмы, а аб’ёмная маса сухога грунту γd па восі ардынат (малюнак 2). Злучаныя кропкі даюць крывую, якая паказвае, што сухая аб’ёмная шчыльнасць спачатку павялічваецца з вільгаццю да максімуму, а потым памяншаецца. Вільготнасць wopt, якая адпавядае максімальнай сухой насыпной шчыльнасці max γd, называецца аптымальнай вільготнасцю. У тэксце прынята лічыць, што пры гэтай вільготнасці дасягаецца найбольшае ўшчыльненне пры дадзенай энергіі ўшчыльнення. Тэст, выкананы такім чынам, называецца стандартным тэстам Проктара.
Малюнак 2 — Дыяграма Проктара.
Лабараторная бяспека і стандарт: Памеры апарата, маса і падзенне трамбоўкі, колькасць слаёў і ўдараў, а таксама падрыхтоўка ўзораў - гэта гістарычныя даныя, якія перадаюцца тут, а не асобная інструкцыя. Сапраўдная працэдура павінна вызначаць адпаведны стандарт і план лабараторыі. Сушка, прасейванне і трамбоўка нясуць рызыку ўзнікнення пылу, часціц, якія ляцяць, зашчымленняў і ўдараў; патрабуецца адпаведнае абсталяванне, абарона і падрыхтаваны аператар.
Уплыў памеру зярністасці на 5 mm
У арыгінальным тэксце сцвярджаецца, што збожжа памерам больш за 5 mm не аказваюць значнага ўплыву, калі яны складаюць да 25% агульнай масы. Калі іх больш за 25%, іх уплыў трэба ўлічваць шляхам разліку сухой аб’ёмнай масы сумесі з выкарыстаннем метаду прапарцыянальнасці або мадыфікаванага тэсту Проктара.
Разлік метадам прапарцыянальнасці
У адпаведнасці з гэтым метадам, сухая аб’ёмная маса сумесі глебавага матэрыялу γdm разлічваецца на аснове прапарцыйнага прадстаўлення зерня над і пад 5 mm:
дзе знаходзіцца:
- γd — сухая аб’ёмная маса матэрыялу, які прайшоў праз адкрывальнае сіта 5 mm;
- γsc — аб’ёмная маса цвёрдых часціц, якія застаюцца на адтуліне экрана 5 mm;
- m — працэнт па масе матэрыялу, які застаўся на адтуліне сіта 5 mm, у адносінах да ўсёй масы.
Мадыфікаваны тэст Проктара
Згодна з вопытам Бюро меліярацыі ЗША, прыведзеным у арыгінальным тэксце, калі збожжа большае за 5 mm складае больш за 1/3 да 2/3 агульнай масы глебы, тэст павінен быць праведзены выконваецца з агульнай масай. Паколькі немагчыма зрабіць гэта паспяхова ў цыліндры з дыяметрам 10 cm, у так званым мадыфікаваным эксперыменце Проктара выкарыстоўваецца цыліндр з большым дыяметрам. У тэксце апісваецца цыліндр дыяметрам 15,2 cm і вышынёй 23,2 cm, у якім узор 5,5 kp ушчыльняецца ў тры прыблізна аднолькавыя пласты з 50 меншымі ўдарамі, кожны з вагой 4,53 kp і вышынёй падзення 45,7 cm. Калі ўзор змяшчае збожжа да 20 mm, тэст праводзіцца з непарушаным матэрыялам. Калі ён змяшчае збожжа, большае за 20 mm, колькасць 5,5 kp пробы прасейваецца праз сіта 20 mm, а астатняя частка на сіце замяняецца матэрыялам памеру 5–20 mm.
У дадатак да працэдуры, апісанай такім чынам, у тэксце любы метад выканання, які адрозніваецца ад стандартнага, таксама называецца мадыфікаваным тэстам Проктара.
Энергія ўшчыльнення
Энергію ўшчыльнення ўзору ў цыліндры Проктара можна выказаць ураўненнем, дзе N — колькасць удараў малатка, h вышыня молата ў м, W вага молата ў Мп (мегапонд) і V аб’ём узору ў м3.
З павелічэннем энергіі ўшчыльнення дасягаецца большае ўшчыльненне ўзору, памяншаецца яго сітаватасць, гэта значыць колькасць вады ў глебе, і павялічваецца сухая аб’ёмная маса. Для энергій ушчыльнення E1, E2, E3 і E4 адпаведныя дыяграмы Проктара атрыманы на малюнку 3. Усе дыяграмы асімптатычна апраксімуюць дыяграму насычэння, якую таксама называюць дыяграмай паветраных пор 0%, калі ўсе поры запоўнены вадой, або 5% паветраных пор, калі поры 95% запоўненыя вадой.
Малюнак 3 — Дыяграмы Проктара для розных энергій ушчыльнення.
Дыяграму насычэння можна пабудаваць, калі w = wz = n / γs(1-n) нанесці па восі абсцыс, а γd = γs(1-n) па восі ардынат, дзе n — глеба сітаватасць і γs аб’ёмная маса цвёрдых часціц дадзенай глебы. З гэтага вынікае, што энергію ўшчыльнення можна рэгуляваць для атрымання жаданага ўшчыльнення. Для кантролю ўшчыльнення натуральнай глебы або ўшчыльненага насыпу ў тэксце часта выкарыстоўваецца індэкс ушчыльнення Iz, стаўленне сухой аб’ёмнай вагі дадзенай глебы або насыпу γd да аб’ёмнай вагі, атрыманай па Proctor γp:
Iz = γd / γp.
Праектаванне і кантроль у палявых умовах: сама па сабе лабараторная крывая не пацвярджае якасць атрыманага пласта. Адбор проб, таўшчыня пласта, тып і колькасць праходаў машыны, вільготнасць, палявыя вымярэнні, апорная здольнасць, дрэнаж, прылеглыя збудаванні і падземныя ўстаноўкі павінны быць уключаны ў план праектавання і кантролю. Не набліжайцеся да рабочай зоны катка або іншых механізмаў без арганізаванай сігналізацыі і кантролю доступу.