Міністерство освіти і науки України

Національний університет водного господарства і природокористування

Кафедра будівельних,

дорожніх, меліоративних машин і обладнання

Самостійна робота

з дисципліни:

«Дорожні машини» на тему:

«Машини для ущільнення грунтів і дорожніх матеріалів»

Підготував:

Студент гр. МБп-42, ННМІ

Ющак Віктор

Перевірив:

Медвідь С. Х.

Рівне 2017

1. Способи ущільнення грунтів

Ущільненням ґрунту називають збільшення щільності його скелета механічними засобами за рахунок зміни розташування зерен грунту. Технологічним завданням при цьому є підвищення в певних межах опірності грунту дії навантажень. Збільшення щільності має місце в разі, якщо напруга, що створюється в ґрунті при ущільненні, перевищує певну величину і викликає необоротну його деформацію. Практично при ущільненні грунту прагнуть отримати якомога більшу величину залишкової деформації. Але в кінці кожної фази ущільнення в кожній точці грунту має встановлюватися хоча б тимчасове рівновагу між напругою в грунті і його міцністю. Таким чином, ущільнення грунту повинно тривати до тих пір, поки міцність грунту не досягне величини заданих напружень, створюваних в грунті ущільнюючої машиною.

Особливо ретельно необхідно ущільнювати свежеотсипанние грунти в гідротехнічні земляні споруди, що зводяться сухим способом, оскільки такі грунти мають недостатню щільність, а отже, і стійкість. Штучне підвищення щільності часто необхідно і для грунтів з непорушеною структурою, наприклад на дні і схилах каналів і водосховищ для зменшення втрати води за рахунок фільтрації.

Грунти таких гідротехнічних споруд, як греблі, дамби, насипи і т. П., повинні бути стійкими по відношенню не тільки до наявних навантажень, але і до впливу кліматичних умов, особливо до впливу води та морозу. В результаті ущільнення може бути досягнута стабільна стійкість до дії води всіх видів грунтів. В СРСР розроблені норми щільності, які забезпечують задовільну стійкість грунтів в насипах і в природних підставах при впливі навантажень і при будь-яких кліматичних умовах.

Досягнення заданої щільності грунтів багато в чому залежить від їх фізико-механічних властивостей, проте не менший вплив при цьому надають і способи ущільнення. Грунти і підстави ущільнюють катками з гладкими вальцями, кулачковими, гратчастими, пневмоколісними катками, а також трамбуючими вібраційними машинами, в тому числі і вібраційними котками.

Таким чином, ущільнення грунтів може здійснюватися шляхом укочування, трамбуванням або поєднанням цих способів.

Ущільнення укочуванням проводиться тиском вальців або коліс причіпних або самохідних котків, що рухаються по поверхні грунту.

Ущільнення трамбуванням досягається ударами робочих органів трамбуючих машин - ударних трамбовок вибухового і пневматичної дії, вільно падаючих плит і вальців, підвішених до гусеничних кранів, екскаваторів і тракторів, багатосекційних трамбуючих машин и ковзанок з падаючими вантажами.

Ущільнення вібрацією засноване на передачі грунту коливання оптимальної частоти і амплітуди, під впливом яких відбувається взаємне переміщення твердих частинок грунту і його ущільнення. У деяких конструкціях машин, призначених для глибинного ущільнення грунтів, цей ефект посилюється за рахунок спільної дії вібрації і води (гідровібраціі).

Перспективними є ущільнення вібропульсацій за рахунок динамічного впливу на грунт пружною хвилі стисненого повітря і ущільнення грунту за рахунок енергії вибухової речовини, що закладається в свердловини.

Перші три способи ущільнення грунтів застосовуються на земляних і гірничих роботах, вібропульсаціонний і вибуховою способи знаходяться ще в стадії експериментів.

Ущільнення грунтів здійснюється додатком до їх поверхні короткочасних повторних навантажень, під дією яких грунт деформується. Повна деформація грунту складається з оборотної (пружної), т. Е. Відновлюється після зняття навантаження, і незворотною (залишкової). Чим більше величина навантажень, тим більша частина необоротної деформації протікає за рахунок зміни форми грунту, що проявляється у вигляді осідань і витиснення грунту в сторони з-під робочого органа машини.

Робота, що витрачається на ущільнення, в основному витрачається на подолання сил зв'язків і тертя між частинками твердої фази грунту. Оскільки міцність грунтових частинок значно перевищує міцність зв'язків між ними, ущільнення можливо тільки за рахунок взаємного переміщення частинок твердої фази і зменшення внаслідок цього пористості грунту, що пов'язано з витісненням повітря з пор.

Деформація грунту протікає протягом певного часу. При дії короткочасних навантажень тривалість напруженого стану грунту може бути значно менше часу, необхідного для повного протікання деформації. Тому для отримання необхідного ущільнення грунту машинами недостатньо одноразового застосування зовнішнього навантаження, а потрібно її багаторазове повторення.

Ступінь ущільнення грунту в значній мірі залежить від його вологості. Підвищення вологості до певного значення приводить до збільшення щільності ґрунту, оскільки при цьому відбувається зниження внутрішніх сил зв'язків. Вологість, при якій досягається найбільша щільність грунту, визначається спеціальним приладом і називається оптимальною вологістю ґрунту. При збільшенні вологості грунту понад оптимальної ступінь його ущільнення знижується. Збільшення щільності при цьому можливо лише за рахунок витискання води з пор грунту. Якщо вологість ущільнюються грунтів нижче оптимальних значень, то потрібно застосування більш потужних ущільнюючих машин або доувлажнение грунту водою.