1.2. Свойства грунтов с влажностью выше оптимальной

Практика строительства подтверждает результаты многочисленных исследований, свидетельствующих, что наилучшее качество

ройпонятиедост гается макс мальная плотность сухого (скелета) грунта

ρdmax при стандартном уплотнении. Величина оптимальной влажности и макс мальной плотности определяется с помощью большого прибора стандартного уплотнения по специальной методике.

ками плотности грунта. Кроме максимальной стандартной плотности

ρdmax следует выдел ть минимальной требуемой плотности

ρdтр сухого (скелета) грунта. Нормативные документы разрешают уплотнять грунт до плотности, несколько меньшей, чем максимальная

Характертаблст ки влажности часто соседствуют с характеристи-

Купл грунта как отношенияАплотности скелета грунта в конструкции к максимальной плотности скелета того же грунта при стандартном уплотнении по ГОСТ 22733.

стандартная ( . 1.8), и вводят понятие коэффициента уплотнения

Кгрунтам с повышенной влажностьюДотносят грунты, которые

впериод укладки их в насыпь или разработкиИв выемке имеют влажность выше оптимальной. Степень увлажнения грунта характеризуют величиной коэффициента увлажнения КW, с помощью которого фактическая влажность грунта W сравнивается с оптимальной влажностью.

opt

В общем случае величина этого коэффициента может быть как больше, так и меньше единицы. В частном случае, при анализе свойств грунтов с повышенной влажностью этот коэффициент больше единицы, поэтому в некоторых публикациях его называют коэф-

фициентом переувлажнения.

13

Таблица 1.8

Требования к допустимому коэффициенту уплотнения земляного полотна

Пр мечан е. Больш е значения коэффициента уплотнения грунта следует принимать при цементо етонных покрытиях и цементогрунтовых основаниях, а также при дорожных одеждах о легченного типа, меньшие значения – во всех остальных случаях.

где коэффициент kL можно принять равным: 0,73 – для пылеватых песков и супесей, 0,62 – для лёгких суглинков, 0,57 – для тяжёлых суглинков, 0,5 – для глин; величина поправки w, %, может быть принята равной: 0 – для лёгких супесей, 1 – для тяжёлых супесей, 2 – для суглинков, 3 – для глин.

Сравнительно недавно в нашей стране (СНиП II-Д.5–62) и за рубежом переувлажнённым считался любой грунт с влажностью больше оптимальной. В настоящее время по СП 34.13330.2012 грунты

14

для сооружения насыпей подразделяются по степени увлажнения в соответствии с табл. 1.9.

Примечания: 1. При возведении насыпей из непылеватых песков допустимая влажность не ограничивается. 2. Ограничения не распространяются на насыпи, возводимые гидронамывом. 3. Здесь и далее значения справедливы только при строительстве земляного полотна в период с положительной температурой воздуха.

Следует отметить, что приведённые в табл.1.10 значения допустимого коэффициента являются ориентировочными. Фактическая ве-

15

личина допустимой влажности любого грунта может быть достоверно установлена только в результате пробного уплотнения конкретного грунта конкретными уплотняющими средствами.

Принято, что грунт находится в интервале повышенной влажности, если механическими средствами не удаётся достичь требуемого коэффициента уплотнения, но ещё можно достичь коэффициента уплотнения не ниже 0,9. Верхняя граница интервала повышенной влажности грунтов Wmax получила название предельной влажности.

И только грунт с влажностью выше предельной по современным представлен ям относ тся к переувлажнённому грунту.

где s – плотность частиц грунта, г/см3; d – плотность сухого грунта, г/см3; W – влажность грунта, %; v – объём воздуха, содержащегося в

мая плотность сухого грунта.

ность грунта, д.е., при требуемой плотности грунта, г/см3; W – плотность воды, г/см3; v – объём воздуха, содержащегося в порах грунта, д.е.

Наибольший реально достижимый коэффициент уплотнения грунта при фактической влажности можно вычислить по формуле

16

17

Расчёты по формулам и данные из табл. 1.9 и 1.10 могут дать только примерное значение искомой величины. Более точные значения плотности каждой разновидности грунтов с влажностью выше оптимальной в конкретном источнике их получения следует устанавливать путем испытания в большом приборе стандартного уплотне-

Рис. 1.2. График для определения характерных значений влажности и плотности грунта: ρd max и Wopt – максимальная стандартная плотность и оптимальная влажность; ρd 0,98 и ρd 0,95 – плотности сухого грунта при требуемых коэффициентах уплотнения 0,98 и 0,95 соответственно; WН 0,98 и WН 0,95 – интервалы нормальной влажности грунта при требуемых коэффициентах уплотнения 0,98 0,95; Wadm 0,98 и Wadm 0,95 – границы допустимой влажности при требуемых коэффициентах уплотнения 0,98 и 0,95

помощью этого графика можно назначить минимальную требуемую плотность для конкретного грунта в зависимости от требуемого коэффициента уплотнения (ρd 0.95, ρd 0.98 и т.п.) и установить верхнюю границу допустимой влажности (Wadm 0,95,Wadm 0,98 и т.п.), при которой этот коэффициент может быть достигнут.

Можно пойти и обратным путём: определить фактическую влажность грунта в карьере и с помощью графика установить плотность сухого грунта и коэффициент уплотнения, которые могут быть достигнуты механическими средствами уплотнения при данной влажности.

Следует отметить, что ни один из рассматриваемых показателей не является постоянной величиной. Величина характерных влаж-

18

ностей зависит от трёх основных факторов: требуемой плотности, вида грунта и технологии его уплотнения.

Форма кривой «влажность – плотность» может изменяться в зависимости от вида, минералогического и гранулометрического состава грунта. Так, например, для песчаных грунтов кривая более полога, а величина оптимальной влажности и максимальной плотности не

СибАДИчётко выражена. Следовательно, интервал нормальной влажности более широк й.

Метод стандартного уплотнения и величина оптимальной влажности и макс мальной плотности также являются условными понятиями. Он в основном отражает уровень развития средств уплотнения на данном этапе разв т я дорожной отрасли. С увеличением уплотняющего воздейств я можно дост чь высокой плотности и при меньшем количестве влаги в грунте. При этом величина оптимальной влажности уменьшается, а макс мальной плотности увел ч вается (р с. 1.3 [3]).

Рис. 1.3. Вл ян е уплотняющей энергии и влажности на плотность сухого грунта: 1 – кривая стандартного уплотнения;

2 – кривая изменения плотности при увеличении затрат энергии на уплотнение

Эта закономерность справедлива для всех видов дисперсных грунтов, меняется только угол наклона α. Из графика видно, что при увеличении влажности грунта его плотность резко снижается независимо от работы уплотнения.

Кривая 2 получена при уплотнении глинистого грунта по модернизированному методу Проктора, получившему широкое распространение не только в США, но в европейских странах. От российского метода стандартного уплотнения он отличается тем, что грунт уплотняют в металлическом стакане гирей массой 4,55 кг в 5 слоёв с общим количеством ударов 125 (по ГОСТ 22733 – масса гири 2,5 кг, уплотняют в 3 слоя). В табл. 1.12 приведены коэффициенты перехода к плотности и влажности по методам Проктора.

19

Таблица 1.12

Коэффициенты приведения значений максимальной плотности и оптимальной влажности грунта по ГОСТ 22733 к значениям, полученным

методами Проктора

зующие степень их увлажнения: по показателюИтекучести IL (ранее назывался коэффициент консистенции) (табл. 1.13); по относительной влажности (табл. 1.14); по степени переувлажнения (табл. 1.15); по технологическим характеристикам (табл. 1.16).

Каждая из этих классификаций носит вспомогательный характер. Они более пригодны для грунтов естественного сложения и не содержат чётких рекомендаций о достижимости требуемого коэффициента уплотнения грунта с нарушенным строением.

20

Таблица 1.13

Зависимость уплотняемости глинистых грунтов от консистенции

21