Jordkomprimering

Arkivekspertinnhold: artikkelen bevarer en historisk oversikt over geotekniske termer, formler og laboratorieprosedyrer. Det er ikke en geoteknisk undersøkelse, fyllingsdesign, komprimeringsspesifikasjon, kvalitetskontrollplan eller erstatning for gjeldende standard. Jordparametere, utstyr, komprimeringsenergi, akseptkriterier og sikre arbeidsmetoder bestemmes av en autorisert geoteknisk ingeniør og et akkreditert laboratorium basert på den spesifikke jorda og objektet.

I dag er Savo Kusić fokusert på trevinduer, tre-aluminium vinduer, egendefinerte vinduer, dør og forespørsler om tilbud. Denne artikkelen forblir som et teknisk arkiv og representerer ikke et tilbud om geoteknisk prosjektering, testing eller utførelse av jordarbeid.

Komprimering av løs jord

Komprimering av løs jord avhenger av størrelsen og formen til faste partikler, samt strukturen. Når det gjelder ubundet jord, er det visse grenser der verdiene av porøsitet n og porøsitetskoeffisient e for den sjeldneste og tetteste strukturen beveger seg.

Hvis det ubundne materialet tørkes og helles sakte i et beger, slik at det ikke komprimeres under hellingen, oppnås dets sjeldneste struktur. Denne strukturen tilsvarer porøsitetskoeffisienten emax, hvis verdi for sand i originalteksten er innenfor grensene:

emax =0,7-1,0.

Hvis det samme materialet helles i et beger i tynne lag og hvert lag rammes med en treklubbe til volumet er konstant, dvs. til det slutter å sette seg under tamping, oppnås dens tetteste struktur. Den tilsvarer porøsitetskoeffisienten emin, hvis verdi for sand er:

emin = 0,45–0,65.

Komprimeringen av ubundet jord uttrykkes ved den relative komprimeringen ID, en koeffisient som viser graden av komprimering av jorda i forhold til den høyeste komprimeringen:

hvor e er jordporøsitetskoeffisienten i den naturlige komprimeringstilstanden. De endelige verdiene for den relative tettheten er:

• for den sjeldneste strukturen e = emax; ID =0;
• for den tetteste strukturen e = emin; ID =1.

Kriteriet for komprimering av sandjord i henhold til Terzaghi i originalteksten lyder:

• sparsomt komprimert sand: ID =0-1/3;
• middels komprimert sand: ID =1/3–2/3;
• tett komprimert sand: ID =2/3-1.

Ved fyllinger på veier og fyllinger krever teksten ID =2/3-1.

I stedet for den forrige formen kan volumetforholdet brukes:

hvor V er volumet av den uforstyrrede jordprøven, Vmax er volumet av samme mengde jord i tilstanden med minst komprimering, og Vmin er volumet av samme mengde jord i tilstanden med maksimal komprimering.

Anvendelsesgrense: historiske klassifiseringer og vilkår kan ikke overføres direkte til prosjektet eller byggeplassen. Jordtype, prøvetakingsmetode, prøvetilstand, gjeldende standard og prosjektkrav kan endre metoden og kriteriene.

Komprimering av bundet jord

Med bundet jord avhenger komprimering ikke bare av størrelsen og formen til faste ingredienser og strukturen, men også av sammenhengen. På grunn av kohesjonen er de faste partiklene klistret sammen, så det er mye vanskeligere å presse vann ut av porene under komprimering enn med ubundet jord, hvis partikler beveger seg lettere under belastning.

Ved komprimering av bundet jord er vannmengden av stor betydning. Ved å tampe presses vann ut av porene og tykkelsen på vannfilmen avtar; porøsiteten avtar, og skjærstyrken og bulktettheten øker. Jo høyere tetthet, jo flere faste stoffer og færre porer per volumenhet. Dette forholdet ble brukt som grunnlag for å evaluere komprimeringen av bundet jord. Komprimeringskontroll i teksten utføres ved bruk av tørr volumetrisk vekt:

γd = Wd / V [N/cm3]

hvor Wd er vekten av en fullstendig tørket jordprøve i N, og V er volumet av samme prøve i komprimert tilstand før tørking, i cm3.

Proctor’s Trial

Proctors test tjener til å bestemme forholdet mellom mengden vann i jorda og dens komprimering. Den bestemmer optimal fuktighet, dvs. fuktigheten som den komprimerte jorda gir maksimal tørr volumetrisk vekt for en gitt komprimeringsenergi.

Historisk beskrevet Proctors apparat (fig1) består av en metallsylinder med en indre diameter Ø =10 cm, høyde12 cm(bilde1_a_), en fortsettelse av en sylinder med samme høydediameter10 cm(bilde1_b_) og metallstamperdiameter5 cm, vekt2,5N, i en sylindrisk føring med litt større diameter. Føreren er åpen i nedre ende, og lukket i øvre ende, med en litt bredere åpning for ramhåndtaket å passere gjennom (bilde1_c_). Den nedre enden av sylinderen plasseres på en større metallplate og festes under tampingen.

Prøven tørkes i henhold til den opprinnelige prosedyren og siktes gjennom en sikt5 mmfor å unngå påvirkning av store korn. Den blandes så med en mengde vann som ikke må være så mye at prøven blir grøtaktig, og heller ikke så liten at prøven ikke kan behandles. Først et lag med en høyde på ca8 cmi ukomprimert tilstand og rammet med25strokes evenly distributed over the surface. Slaget utføres ved fritt fall av hammeren fra en høyde30 cm. Et nytt lag med tykkelse påføres8 cm, lader med nye25treffer og gjentar prosessen med det tredje laget. Etter fullføring fjernes forlengelsen, overflaten av prøven justeres med kanten av den nedre sylinderen, og overflødig jord fjernes. En prøve av komprimert jord fjernes deretter og dens tørrbulkdensitet γd og fuktighetsinnhold w bestemmes.

Bilde1— Proctors eksperiment.

Forsøket gjentas 5 til 6 ganger, alltid med ferskt, ubehandlet materiale fra samme prøve, men med en annen mengde vann, for å oppnå forskjellige verdier for γd og w. Jordfuktighet w påføres på abscissen i diagrammet, og tørrvolumvekt γd på ordinaten (bilde 2). De sammenkoblede punktene gir en kurve som viser at tørrbulkdensiteten først øker med fuktighet til et maksimum og deretter avtar. Fuktigheten wopt som tilsvarer den maksimale tørrbulkdensiteten max γd kalles optimal fuktighet. I teksten er det akseptert at ved denne fuktigheten oppnås den høyeste komprimeringen for en gitt komprimeringsenergi. Testen utført på denne måten kalles standard Proctors test.

Figur 2 — Proktordiagram.

Laboratoriesikkerhet og standard: Apparatdimensjoner, masse og fall av stamper, antall lag og støt og prøveforberedelse er historiske data som overføres her, ikke en frittstående instruksjon. En gyldig prosedyre må definere passende standard og laboratorieplan. Tørking, sikting og tamping medfører risiko fra støv, flygende partikler, klem- og støtskader; riktig utstyr, beskyttelse og en opplært operatør kreves.

Effekt av kornstørrelse over 5 mm

I den opprinnelige teksten står det at korn større enn 5 mm ikke har noen vesentlig innvirkning dersom de utgjør 25% av den totale massen. Hvis det er mer enn 25%, bør deres innflytelse tas i betraktning ved å beregne den tørre volumetriske vekten av blandingen ved å bruke proporsjonalitetsmetoden eller den modifiserte Proctor-testen.

Beregning etter proporsjonalitetsmetode

I henhold til denne metoden beregnes den tørre volumetriske vekten av jordmaterialblandingen γdm basert på proporsjonal representasjon av over- og understørrelseskorn5 mm:

hvor er:

• γd — tørr volumetrisk vekt av materialet som passerte gjennom siktåpningen5 mm;
• γsc — volumetrisk vekt av faste partikler som er igjen på siktåpningen5 mm;
• m — vektprosent av materialet som er igjen på siktåpningen5 mmi forhold til hele massen.

Modifisert Proctor-test

I følge erfaringene fra US Bureau of Reclamation sitert i originalteksten, hvis korn større enn5 mmgjøre over1/3til2/3av den totale massen av jorda, bør testen utføres med den totale massen. Siden det ikke er mulig å gjøre dette vellykket i en sylinder med diameter10 cm, brukes en sylinder med større diameter i den såkalte modifiserte Proctor-testen. Teksten beskriver en sylinder med diameter15,2 cmog høyde23,2 cm, hvor prøvemengden5,5kp fyller ut tre omtrent like lag med po50slår med en tung hammer4,53kp og fallhøyde45,7 cm. Dersom prøven inneholder korn opp til20 mm, testen utføres med uforstyrret materiale. Hvis den inneholder korn større enn20 mm, mengden av5,5kp av prøven siktes gjennom en sikt av20 mm, og erstatter resten på silen med materiale av samme størrelse5-20 mm.

I tillegg til prosedyren beskrevet på denne måten, kalles i teksten enhver ytelsesmetode som skiller seg fra standarden også en modifisert Proctor-test.

Komprimeringsenergi

Komprimeringsenergien til prøven i Proctor-sylinderen kan uttrykkes ved ligningen, der N er antall hammerslag, h er høyden på hammerfallet i m, W er vekten av hammeren i Mp (megapond), og V er volumet til prøven i m3.

Med en økning i komprimeringsenergi oppnås større komprimering av prøven, dens porøsitet, dvs. vannmengden i jorda, avtar, og tørrvolumvekten øker. For komprimeringsenergier E1, E2, E3og E4de tilsvarende Proctor-plottene i figuren er oppnådd3. Alle diagrammer begynner asymptotisk med et metningsdiagram, også kalt diagram0%av luftporer når alle porene er fylt med vann, dvs5%av luftporene når det er95%porene fylt med vann.

Bilde3— Proktordiagrammer for forskjellige komprimeringsenergier.

Et metningsdiagram kan konstrueres ved å plotte på abscissen w = wz = n / γs(1-n), og på ordinaten γd = γs(1-n), der n er jordporøsitet, og γs er volumvekten av faste partikler i den gitte jorda. Det følger at komprimeringsenergien kan justeres for å oppnå ønsket komprimering. For å kontrollere komprimeringen av naturlig jord eller en komprimert voll, blir komprimeringsindeksen Iz ofte tatt i bruk i teksten, forholdet mellom den tørre volumetriske vekten av den gitte jorda eller vollen γd og den volumetriske vekten oppnådd av Proctor γp:

Iz = γd / γp.

Design og kontroll i felt: laboratoriekurven alene bekrefter ikke kvaliteten på det avledede laget. Prøvetaking, lagtykkelse, type og antall maskinpasseringer, fuktighet, feltmålinger, bæreevne, drenering, tilstøtende konstruksjoner og underjordiske installasjoner skal inngå i prosjekterings- og kontrollplanen. Ikke nær deg arbeidsområdet til valsen eller annet maskineri uten organisert signalering og tilgangskontroll.