4. Расчеты связанные с уплотнением грунтов в искусственных насыпях и обратных засыпках пазух фундаментов.

4.1. Показатели уплотнения грунтов.

Строительство искусственных насыпей и обратных засыпок выполняется материалами полученными при отрывке котлованов и траншей или материалами со специальными требованиями по однородности зернистого состава по деформационным и прочностным характеристикам. При устройстве плановых насыпей и засыпок в проекте должна быть указана требуемая степень уплотнения грунта.

Требуемая степень уплотнения грунта наиболее эффективно достигается при обеспечении его влажности на уровне оптимальной ( ). Величина оптимальной влажности определяется опытным путем в приборе стандартного уплотнения. По результатам испытания определяется зависимость изменения плотности скелета грунта ( ) от величины влажности, оптимальная влажность соответствует .

Схема к определению и при испытании в приборе стандартного уплотнения

Требуемая степень уплотнения грунта в земляном сооружении определяется по СНиП 3.02.01-87 “Земляные сооружения, основании и фундаменты”, в зависимости от толщины и передаваемых давлений в процессе эксплуатации (К_соm=K_d).

Для предварительной оценки параметров уплотненного грунта на период проектирования возможно использование расчетной методики, результаты которой необходимо подтвердить опытными данными в начале проведения работ.

При уплотнении механическими воздействиями уплотнение грунта возможно если он не достиг водонасыщеннго состояния. При уплотнении грунтов они могут переходить во взвешенное состояние при достижении капиллярно-четочной влажности (S_z≈0,65). Для глинистого грунта по результатам опытных работ было установлено что оптимальная влажность может быть определена величиной или .

С учетом приведенных условий параметры уплотнения глинистого грунта можно определить: ;

- плотность породы твердых частиц грунта, предварительно может быть принята для супесей 2,7г/см³; для суглинков 2,71г/см³; для глин 2,74г/см³;

(0,95..0,97) коэффициент учитывающий наличие защемленного воздуха в порах грунта;

₀ – среднее значение , определенных расчетным путем.

Для песчаного грунта максимальное уплотнение соответствует плотному состоянию, с учетом данных о плотном состоянии песков разной крупности по таблице 2.2, принимается коэффициент пористости для гравелистых крупных и средней крупности песков , для песков мелких и пылеватых . Принимается S_z≈0,62

Коэффициент уплотнения грунта

При производстве работ по уплотнению грунта, его укладка осуществляется слоями (h₀), окончание уплотнения определяется путем оценки различных параметров в зависимости от применяемого оборудования. Изменение высоты уплотняемого слоя ( ) служит технологическим параметром уплотнения при производстве работ и определяется при производстве опытных работ. Величина может быть вычислена

е_н – коэффициент пористости грунта в рыхлом состоянии, укладываемого в насыпь, определяется опытным путем, при известных

e_p – коэффициент пористости уплотненного грунта

h₀ – начальная высота слоя отсыпки грунта (до уплотнения).

Песчаные грунты сыпучие, характеризуются хорошей водоотдачей и быстро высыхают на воздухе, при укладке в насыпи их часто приходится дополнительно увлажнять до оптимальной влажности. Требуемое количество воды для увлажнения определяется из условий неизменности ее массы на единицу массы скелета из твердых частиц до и после уплотнения грунта. При известной массе грунта (М_г) требуемое количество воды для увлажнения составит:

- начальная влажность грунта в отн. ед.;

- оптимальная влажность грунта в отн. ед.

При известном объеме (V_г) рыхлого грунта требуемое количество воды для увлажнения составит

;

- плотность грунта до уплотнения и до увлажнения.

Глинистые грунты связные содержат связанную воду и очень медленно и неравномерно высыхают. При необходимости дополнительного увлажнения требуются специальное оборудование для подготовки грунта и длительное время выдерживания для равномерного распределении влаги. В целом достижение оптимальной влажности для таких грунтов является процессом затратным. Глинистые грунты часто уплотняют без изменения влажности, при этом степень уплотняемого грунта не должна превышать S_z≤0,85.