21.Ущільнення ґрунту.

Іншим широко застосовуваним способом механічного поліпшення ґрунту є його ущільнення. Ґрунт ущільнюють укоченням, трамбуванням, вібрацією, вибухом.

При укоченні ґрунт ущільнюють під дією тиску від вальця чи колеса. Цей тиск складає 0,5-1,0 МПа і викликає необоротні деформації в ґрунті ущільнюючи його на глибину 15-30 см див (пошарово).

Додаткова характеристика.

Тиск під котком і ширина смуги контакту вальця з ґрунтом можуть бути оцінені за допомогою рішення Задачі Г.Герца про контакт твердого циліндра і пружного півпростору (він одержав рішення цієї задачі в 20 років на студентських канікулах).

У пневмокатках тиск у шині регулюють , збільшуючи його зі збільшенням числа зроблених проходів.

Глибина активної зони ущільнення

=1 – при зміцненні масиву ґрунту з поверхнею

=1,2 при пошаровому ущільненні

в – напівширина смуги ковзання ущільненого органа з ґрунтом кінці ущільнення

При трамбуванні ґрунт ущільнюється ударом робочого органа, що був скинутий з деякої висоти: залізобетонними плитами, чавунними виливками (цар-баба) масою 1-4т, скидається з висоти 3-4м за допомогою кранів. Таким шляхом доцільно ущільнювати піщані пухкі ґрунти зі ступенем вологості менш 0,7, а також посадкові лесові ґрунти при оптимальній вологості. Трамбуванням досягають ущільнення на глибину 1,5-2м. Трамбують доти, поки вертикальне залишкове переміщення поверхні масиву від одного удару трамбування (відмовлення), досягне заданої величини: 0,5-1 див – для пісків, 1-2 див – для пилувато-глинистих ґрунтів.

В останні роки ущільнюють товщу водонасичених ґрунтів на глибину до 40м трамбуванням масою 10-200т, скиданнями з висоти 40м. Глибину зони ущільнення визначать по емпіричній формулі

де М – маса трамбування, Н– висота скидання, м, α – 0,1-1м/т – коефіцієнт залежностей зрушення ґрунту.

Ще ефективніше двохступеневе трамбування: спочатку падає плита масою 5,5т, а через 0,07с ще масою 4,5т ударяє через плиту по ґрунті. Таким трамбуванням при скиданні з 10м (за допомогою екскаватора) і число ударів 6-8 в один слід ущільнили у повоєнні роки Ленінградську дамбу (підводну зону із водонасиченого піску на глибину 5м) для захисту міста від повені.

ВІБРОУЩІЛЬНЕННЯ

При вібруванні робочий орган знаходиться або на поверхні шару, що ущільнюється, (поверхневий вібратор) або на всередині цього шару (глибинний вібратор). Вібрування тобто коливальний рух робочого органа, приводить до відносних переміщень часток великоуламкових і піщаних ґрунтів і досягається більш щільне упакування цих часток. Глибинне ущільнення вібрацією здійснюють вібробулавою, що занурюється в ґрунт. Одночасно під тиском близько 0,5МПа через трубу (діаметром 25мм і довжиною 2-2,5м) з отворами яку попередньо забили в ґрунт, подають воду. При включенні вібробулави вона занурюється в ґрунт.

П отім після досягнення необхідної глибини вібрацію продовжують 10-20с, а потім піднімають вібробулаву автокраном. Таким шляхом можна ущільнити шар товщиною до 10м. У результаті наступне осідання основи зменшується на порядок.

Вибухом ущільнюють піски і посадкові лесові ґрунти. Лесовий ґрунт за методикою розробленої в м. Києві професором И.М.Литвинов, попередньо заманюють через шпари. Потім у шпари в трубках опускають заряди і роблять ряд послідовних вибухів з інтервалами в кілька секунд. Ґрунт ущільнюється і втрачає просадочность завдяки розм'якшенню природних зв'язків з водою дія вибуху і власна маса ґрунту.