Экологический портал

Главная страница экологического портала Правила карта сайта Обратная связь
Навигация по сайту
Это интересно!
Присоединяйся!
Наш опрос
Как вы связаны экологией ?
Работаю экологом.
Учусь в институте на эколога.
Изучаю экологию в школе.
Участвую в олимпиаде по экологии.
Просто увлекаюсь экологией.
Никак не связан с экологией.

Сейчас на сайте
Сейчас на сайте:
Пользователей: 0
Отсутствуют.
Роботов: 1
Yandex
Гостей: 29
Всех: 30
Именниников сегодня нет

Оптимальная влажность и максимальная плотность грунтов

 Экологические статьи » Статьи разной тематики  21-03-2011, 16:52  Author: BlogDix

Поверхностные слои грунтовой толщи в естественном залегании обычно представляют собой трехфазную систему: твердое вещество + вода + воздух. Содержание воды и воздуха в грунтах весьма изменчиво и может колебаться от долей процента до десятков процентов. От свойств частиц грунта, величины его пористости, т. е. от объема, занимаемого в нем водой и воздухом, зависят его физико-механические свойства. В дорожных сооружениях— земляном полотне, покрытиях и основаниях дорожных покрытий — устойчивость грунта тем больше, чем больше его плотность, т. е. чем меньше его пористость. В зависимости от степени заполнения пор грунта водой глинистый грунт может переходить из устойчивого состояния в неустойчивое и, наоборот, принимая при этом твердую, пластичную или текуче-пластичную консистенцию.
При рассмотрении условий устойчивости глинистых грунтов под нагрузкой консистенция грунта может быть подразделена более подробно в зависимости от влажности.
Твердая и полутвердая консистенции грунта обусловливаются наличием физически связанной пленочной воды; при полутвердой и тугопластичной консистенции в грунте содержится уже некоторое количество свободной воды. Значительное снижение несущей способности глинистого грунта при переходе его из тугопластичной в мягкопластичную консистенцию объясняется дальнейшим возрастанием количества свободной воды.
Количество физически связанной и свободной воды в грунтах может резко меняться под влиянием климатических и других условий. Колебания относительных содержаний этих категорий воды обусловливают изменения физико-механических свойств грунта.
На основе учета положительных свойств физически связанной воды Н. И. Иванов, А. Ф. Лебедев и другие исследователи разработали теорию уплотнения связных грунтов. В результате проведенных исследований было установлено, что наибольшая устойчивость связного грунта может быть обеспечена лишь при условии уплотнения его до наибольшей максимальной плотности при оптимальной влажности, соответствующей данному грунту.
Под оптимальной влажностью Wо следует понимать влажность, при которой можно достигнуть наибольшей (максимальной) плотности Ymах, а следовательно, и минимальной пористости грунта при определенной затрате работы уплотняющих механизмов (катки, трамбовки) на уплотнение.
Оптимальная влажность и плотность могут изменяться в известных пределах, ибо они зависят как от свойств уплотняемого грунта, так и от величины нагрузки, уплотняющей грунт.
Если постепенно повышать влажность грунта, то при одной и той же величине работы, затрачиваемой на уплотнение грунта, плотность его вначале становится тем большей, чем больше его влажность. При определенной для каждого грунта влажности уплотнение грунта достигает максимума. Дальнейшее увеличение влажности при той же работе приводит к снижению плотности грунта.
Максимум уплотнения грунтов достигается примерно при влажности грунта, несколько ниже влажности границы раскатывания.
Возможность значительного повышения прочности и устойчивости грунта путем его искусственного уплотнения различными способами доказана многочисленными исследованиями и практическими наблюдениями, а в настоящее время уплотнение стало строго обязательным процессом при возведении земляного полотна автомобильных и железных дорог, строительстве аэродромов, гидротехнических и других сооружений.
Установлено, что при искусственном уплотнении грунта вода при ее оптимальном содержании в нем играет роль смазки, которая уменьшает трение между частицами и агрегатами, способствует их максимальному сближению и облегчает работу уплотнения. Однако положительная роль воды при уплотнении этим не исчерпывается. При механическом воздействии на оптимально увлажненный грунт большое значение имеют физико-химические процессы, которые в начальный период уплотнения проявляются в эффекте понижения прочности и связности агрегатов и микроагрегатов, что является результатом расклинивающего действия тонких пленок воды и отчасти ее растворяющего действия. В новых микрозонах, в местах «освеженных» новых поверхностей при механическом сближении частиц и неразрушившихся прочных агрегатов под действием молекулярных сил и сил электростатического притяжения создаются новые, более прочные структурные связи с увеличенным структурным сцеплением.
С увеличением работы, затрачиваемой на уплотнение, несколько уменьшается оптимальная влажность грунта. Это свидетельствует о том, что для каждого грунта оптимальная влажность не константа, а в определенных пределах функция прилагаемой нагрузки. Определяемые в лабораторных и производственных условиях значения оптимальной влажности и максимальной плотности грунтов являются промежуточными и зависят от используемого метода и оборудования. По мере совершенствования средств уплотнения грунта его плотность постепенно будет приближаться к предельной, однако предел практических возможностей уплотнения всегда наступит раньше, чем будут достигнуты полное разрушение микроагрегатной пористости и идеальная максимальная упаковка элементарных частиц. Из этого следует, что теоретически возможные максимальные плотности, а следовательно, и минимальная пористость данного грунта могут быть достигнуты в лабораторных условиях, а в производственных условиях достигнуть этих предельных показателей практически едва ли возможно. Тем не менее ставить задачу максимально возможного приближения к этим показателям, безусловно, следует, и не все возможности в этом отношении исчерпаны.
Сказанное свидетельствует о том, что уплотнение грунта при оптимальной влажности до максимальной плотности является наиболее простым способом, повышающим устойчивость грунта земляного полотна.
При оптимальной влажности и затрате работы на уплотнение 3-106— 4-106 Па (работа дорожного катка при уплотнении грунта) глинистые грунты находятся на границе перехода из полутвердой в тугопластичную консистенцию и способны выдерживать довольно большую нагрузку 106—2-106 Па) без образования значительных деформаций. Оптимальная влажность обеспечивает многие положительные свойства грунта при использовании его в дорожном строительстве. При оптимальной влажности грунты характеризуются наличием связности, не обладают липкостью и не способны к пылеобразованию.

загрузка...

Информация

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии в данной новости.