Jordkomprimering

Arkivekspertindhold: artiklen bevarer et historisk overblik over geotekniske koncepter, formler og laboratorieprocedurer. Det er ikke en geoteknisk undersøgelse, dæmningsdesign, komprimeringsspecifikation, kvalitetskontrolplan eller erstatning for den nuværende standard. Jordparametre, udstyr, komprimeringsenergi, acceptkriterier og sikre arbejdsmetoder fastlægges af en autoriseret geoteknisk ingeniør og et akkrediteret laboratorium ud fra den specifikke jord og objekt.

I dag er Savo Kusić fokuseret på trævinduer, træ-aluminium vinduer, tilpassede vinduer, dør og anmodninger om tilbud. Denne artikel forbliver som et teknisk arkiv og repræsenterer ikke et tilbud om geoteknisk design, test eller udførelse af jordarbejder.

Komprimering af løs jord

Komprimering af løs jord afhænger af størrelsen og formen af ​​faste partikler samt dens struktur. I tilfælde af ubundet jord er der visse grænser, hvor værdierne for porøsitet n og porøsitetskoefficient e for den sjældneste og tætteste struktur bevæger sig.

Hvis det ubundne materiale tørres og langsomt hældes i et bægerglas, så det ikke komprimeres under hældningen, opnås dets sjældneste struktur. Denne struktur svarer til porøsitetskoefficienten emax, hvis værdi for sand i den originale tekst er inden for grænserne:

emax =0,7-1,0.

Hvis det samme materiale hældes i et bægerglas i tynde lag, og hvert lag rammes med en træhammer, indtil volumenet er konstant, dvs. indtil det holder op med at sætte sig under stamping, opnås dens tætteste struktur. Det svarer til porøsitetskoefficienten emin, hvis værdi for sand er:

emin = 0,45–0,65.

Komprimeringen af ubundet jord er udtrykt ved den relative komprimering ID, en koefficient, der viser graden af komprimering af jorden i forhold til den højeste komprimering:

hvor e er jordens porøsitetskoefficient i den naturlige komprimeringstilstand. De endelige værdier for den relative tæthed er:

• for den mest sjældne struktur e = emax; ID =0;
• for den tætteste struktur e = emin; ID =1.

Kriteriet for komprimering af sandjord ifølge Terzaghi i den originale tekst lyder:

• tyndt komprimeret sand: ID =0-1/3;
• medium komprimeret sand: ID =1/3–2/3;
• tæt komprimeret sand: ID =2/3-1.

Ved volde på veje og volde kræver teksten ID =2/3-1.

I stedet for den tidligere form kan forholdet mellem volumener bruges:

hvor V er volumenet af den uforstyrrede jordprøve, Vmax er rumfanget af den samme mængde jord i tilstanden med mindst komprimering, og Vmin er volumen af den samme mængde jord i tilstanden af maksimal komprimering.

Anvendelsesgrænse: historiske klassifikationer og vilkår må ikke overføres direkte til projektet eller byggepladsen. Jordtype, prøveudtagningsmetode, prøvetilstand, gældende standard og projektkrav kan ændre metoden og kriterierne.

Komprimering af bundet jord

Med bundet jord afhænger komprimeringen ikke kun af størrelsen og formen af faste ingredienser og dets struktur, men også af sammenhængen. På grund af sammenhængskraften hænger de faste partikler sammen, så det er meget vanskeligere at presse vand ud af porerne under komprimering end med ubundet jord, hvis partikler bevæger sig lettere under belastning.

Ved komprimering af bundet jord er mængden af vand af stor betydning. Ved stamping presses vand ud af porerne, og tykkelsen af ​​vandfilmen falder; porøsiteten falder, og forskydningsstyrken og bulkdensiteten øges. Jo højere densitet, jo flere faste stoffer og færre porer pr. volumenhed. Dette forhold blev anvendt som grundlag for evaluering af komprimeringen af ​​bundet jord. Komprimeringskontrol i teksten udføres ved hjælp af tør volumetrisk vægt:

γd = Wd / V [N/cm3]

hvor Wd er vægten af en fuldstændig tørret jordprøve i N, og V er volumenet af den samme prøve i komprimeret tilstand før tørring, i cm3.

Proctor’s Trial

Proctors test tjener til at bestemme forholdet mellem mængden af vand i jorden og dens komprimering. Den bestemmer den optimale fugtighed, dvs. den fugtighed, hvorved den komprimerede jord giver den maksimale tør volumetriske vægt for en given komprimeringsenergi.

Historisk beskrevet Proctors apparat (fig1) består af en metalcylinder med en indvendig diameter Ø =10 cm, højde12 cm(billede1_a_), en fortsættelse af en cylinder med samme højdediameter10 cm(billede1_b_) og metalstamperdiameter5 cm, vægt2,5N, i en cylindrisk føring med en lidt større diameter. Styringen er åben i den nederste ende og lukket i den øvre ende, med en lidt bredere åbning, som ramhåndtaget kan passere igennem (billede1_c_). Den nederste ende af cylinderen placeres på en større metalplade og fikseres under stamping.

Prøven tørres efter den oprindelige procedure og sigtes gennem en sigte5 mmfor at undgå påvirkning af store korn. Det blandes derefter med en mængde vand, der ikke må være så meget, at prøven bliver grødet, og heller ikke så lille, at prøven ikke kan behandles. Først et lag med en højde på ca8 cmi ukomprimeret tilstand og vædret med25strøg jævnt fordelt over overfladen. Påvirkningen udføres ved frit fald af hammeren fra en højde30 cm. Et nyt lag tykkelse påføres8 cm, lader med nye25rammer og gentager processen med det tredje lag. Efter færdiggørelsen fjernes forlængelsen, prøvens overflade justeres med kanten af ​​den nedre cylinder, og overskydende jord fjernes. En prøve af komprimeret jord fjernes derefter, og dens tørrumvægt γd og fugtindhold w bestemmes.

Billede1— Proctors eksperiment.

Forsøget gentages 5 til 6 gange, altid med frisk, ubehandlet materiale fra samme prøve, men med en anden mængde vand, for at opnå forskellige værdier for γd og w. Jordfugtighed w påføres på abscissen af ​​diagrammet, og tør volumetrisk vægt γd på ordinaten (billede 2). De forbundne punkter giver en kurve, der viser, at tørrumvægten først stiger med fugt til et maksimum og derefter falder. Luftfugtigheden wopt svarende til den maksimale tørrumsmassefylde max γd kaldes den optimale fugtighed. I teksten er det accepteret, at ved denne fugtighed opnås den højeste komprimering for en given komprimeringsenergi. Testen udført på denne måde kaldes standard Proctor’s test.

Figur 2 — Proctordiagram.

Laboratoriesikkerhed og standard: Apparatdimensioner, masse og fald af stamper, antal lag og stød og prøveforberedelse er historiske data, der overføres her, ikke en selvstændig instruktion. En gyldig procedure skal definere den relevante standard og laboratorieplan. Tørring, sigtning og stampning medfører risici fra støv, flyvende partikler, klemning og stød; korrekt udstyr, beskyttelse og en uddannet operatør er påkrævet.

Effekt af kornstørrelse over 5 mm

I den originale tekst står det, at korn større end 5 mm ikke har en væsentlig betydning, hvis de udgør 25% af den samlede masse. Hvis der er mere end 25%, skal deres indflydelse tages i betragtning ved at beregne den tørre volumenvægt af blandingen ved hjælp af proportionalitetsmetoden eller den modificerede Proctor-test.

Beregning efter proportionalitetsmetode

Ifølge denne metode beregnes den tørre volumetriske vægt af jordmaterialeblandingen γdm ud fra den proportionale repræsentation af over- og understørrelseskorn5 mm:

hvor er:

• γd — tør volumetrisk vægt af det materiale, der passerede gennem sigteåbningen5 mm;
• γsc — volumenvægt af faste partikler, der er tilbage på åbningsskærmen5 mm;
• m — vægtprocent af det materiale, der er tilbage på sigteåbningen5 mmi forhold til hele massen.

Modificeret Proctor-test

Ifølge erfaringerne fra US Bureau of Reclamation citeret i den originale tekst, hvis korn større end5 mmgøre om1/3til2/3af jordens samlede masse, skal testen udføres med den samlede masse. Da det ikke er muligt at gøre dette med succes i en cylinder med diameter10 cm, anvendes en cylinder med større diameter i den såkaldte modificerede Proctor-test. Teksten beskriver en cylinder med diameter15,2 cmog højde23,2 cm, hvori prøvemængden5,5kp udfylder tre omtrent lige store lag med po50slår med en tung hammer4,53kp og faldhøjde45,7 cm. Hvis prøven indeholder korn op til20 mm, udføres testen med uforstyrret materiale. Hvis den indeholder korn større end20 mm, mængden af5,5kp af prøven sigtes gennem en sigte af20 mm, og erstatter resten på sigten med materiale af samme størrelse5-20 mm.

Ud over den procedure, der er beskrevet på denne måde, kaldes i teksten enhver præstationsmetode, der adskiller sig fra standardmetoden, også en modificeret Proctor-test.

Komprimeringsenergi

Komprimeringsenergien af ​​prøven i Proctor cylinderen kan udtrykkes ved ligningen, hvor N er antallet af hammerslag, h er højden af ​​hammerfaldet i m, W er vægten af ​​hammeren i Mp (megapond), og V er prøvens volumen i m3.

Med en stigning i komprimeringsenergi opnås større komprimering af prøven, dens porøsitet, dvs. mængden af ​​vand i jorden, falder, og tørvolumenet stiger. Til komprimeringsenergier E1, E2, E3og E4de tilsvarende Proctor-plot i figuren opnås3. Alle diagrammer begynder asymptotisk med et mætningsdiagram, også kaldet et diagram0%luftporer, når alle porer er fyldt med vand, dvs5%af luftporer, når det er95%porer fyldt med vand.

Billede3— Proktordiagrammer for forskellige komprimeringsenergier.

Et mætningsdiagram kan konstrueres ved at plotte på abscissen w = wz = n / γs(1-n), og på ordinaten γd = γs(1-n), hvor n er jordens porøsitet, og γs er den volumetriske vægt af faste partikler i den givne jord. Det følger heraf, at komprimeringsenergien kan justeres for at opnå den ønskede komprimering. For at kontrollere komprimeringen af ​​naturlig jord eller en komprimeret dæmning anvendes komprimeringsindekset Iz ofte i teksten, forholdet mellem den tørre volumetriske vægt af den givne jord eller dæmning γd og den volumetriske vægt opnået af Proctor γp:

Iz = γd / γp.

Design og kontrol i marken: laboratoriekurven alene bekræfter ikke kvaliteten af ​​det afledte lag. Prøveudtagning, lagtykkelse, type og antal maskingennemgange, luftfugtighed, markmålinger, bæreevne, dræning, tilstødende konstruktioner og underjordiske installationer skal indgå i projekterings- og kontrolplanen. Nærm dig ikke arbejdsområdet for tromlen eller andre maskiner uden organiseret signalering og adgangskontrol.