Формула коэффициент уплотнения грунта: Определение коэффициента уплотнения грунта | Геологические изыскания — mkada.ru

Содержание

Определение коэффициента уплотнения грунта | Геологические изыскания

Результаты работ

Коэффициент уплотнения, полученный в ходе исследований, является основной для выявления несущей способности почвы. Таким образом, с помощью данного показателя производится оценка пригодности участка для возведения проектируемого сооружения. Полученный результат сравнивают с допустимыми нормативами и требованиями проекта.

Важно знать!

Для масштабных проектов, которые оказывают существенную нагрузку на грунт, наряду с определением несущей способности, обязательно осуществляют расчет значений по предельным деформациям.

Норма коэффициента уплотнения

Норма коэффициента уплотнения задается проектировщиками, в соответствии с задачами, целями и особенностями конкретного проекта. Задача изыскателей — определить, соответствуют ли фактические показатели заявленным требованиям.

Допустимые коэффициенты уплотнения почвы определяет нормативная база СНиП (пункты 3.02.01-87 и СП 45.13330.2012), обновленная в 2013-2014 гг.

Здесь можно найти конкретные данные касательно допустимого уплотнения для определенных видов грунта и грунтовых подушек, которые используются при строительстве разных видов фундамента и строений, в том числе и подземных.

Коэффициент уплотнения варьируется в пределах от 0 до 1. Фактически он отражает уровень уплотненности почвы.

Для закладки основания бетонного ленточного фундамента нормой считается параметр уплотненности в >0,95 балла.

Стоимость работ

Наши эксперты проведут необходимые исследования и предоставят достоверные данные, которые исключат необходимость переделок на этапах проектирования и строительства.

Стоимость определения коэффициента уплотнения грунтового покрытия рассчитывается индивидуально в каждом конкретном случае.

Оставьте заявку на сайте или свяжитесь с нами любым удобным способом, чтобы получить бесплатную консультацию инженера-геолога. Мы оперативно рассчитаем стоимость проверки уплотнения почвы на вашем объекте.

Коэффициент уплотнения грунта

Коэффициент уплотнения грунта – это отношение фактической плотности грунта (скелета грунта) в насыпи, к максимальной плотности грунта (скелета грунта).

Например:

Что значит коэффициент уплотнения 0,95?

Коэффициент уплотнения грунта 0,95 означает, что фактическая плотность грунта составляет 95% от максимально возможной плотности грунта (определяется в грунтовой лаборатории).

Нормативные коэффициенты уплотнения приведены в таблице в конце страницы.

Данный коэффициент определяют следующими методами:

1. Метод режущего кольца — отбирают пробы грунта из уплотняемого слоя и производят испытание в грунтовой лаборатории в соответствии с ГОСТ 5180-2015 «Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик». Главный недостаток метода: длительные испытания (транспортирование и испытание в лаборатории)

Режущие кольца для определения коэффициента уплотнения грунта

2. Динамическим плотномером грунта (ДПГ) — принцип действия основан на методе падающего груза, при котором измеряется сила удара и деформация грунта. Применяется совместно с методом режущего кольца с целью ускорения определения коэффициента уплотнения грунта.

На начальном этапе ДПГ калибруется в нескольких местах отбора проб по данным испытаний по методу режущего кольца (ГОСТ 5180-2015)
Затем по данным калибровки определяют коэффициент уплотнения в остальных точках, что позволяет получить результаты сразу на площадке.

Требуемый коэффициент уплотнения грунта (согласно СНиП 3.02.01-87) обратной засыпки или насыпи представлен в таблице 1.

Таблица 1. Коэффициент уплотнения грунта

Тип грунта

Контрольные значения коэффициентов уплотнения k_com

при нагрузке на поверхность уплотненного грунта, МПа (кг/см²)

0,05 – 0,2 (0,5 – 2)

св. 0,2 (2)

при общей толщине отсыпки, м

до 2

2,01-4

4,01-6

св. 6

до 2

2,01-4

4,01-6

св. 6

до 2

2,01-4

4,01-6

св. 6

Глинистые

0,92

0,93

0,94

0,95

0,94

0,95

0,96

0,97

0,95

0,96

0,97

0,98

Песчаные

0,91

0,92

0,93

0,94

0,93

0,94

0,95

0,96

0,94

0,95

0,96

0,97

Таким образом, например, коэффициент уплотнения грунта обратной засыпки выполненной из песка, мощностью отсыпки 2,5 м и нагрузкой на насыпь 0,3МПа составляет 0,95

Как достичь требуемого коэффициента уплотнения?

Удельный вес грунта в соответствии с ГОСТ

Коэффициент первоначального разрыхления грунта

Геотехконтроль: определение коэффициента уплотнения грунта

Одной из самых важных физических характеристик грунта является его плотность. В промышленном, гражданском, а так же дорожном строительстве её значение выражается через величину коэффициента уплотнения

k_com(К_у) — безразмерного коэффициента, определяемого как отношение плотности сухого грунта в конструкции к максимальной плотности сухого грунта, полученной методом стандартного уплотнения по ГОСТ 22733-2002.

Как же правильно и грамотно определить этот показатель? Именно об этом я постараюсь рассказать доступно.

Для определения коэффициента уплотнения грунта в настоящее время существует немало приборов, основанных на различных принципах действия. Посмотрите на их многообразие:

Но решающее слово остаётся за ним — кольцом-пробоотборником, поскольку только метод режущего кольца регламентируется — ГОСТ 5180-84 (мы не рассматриваем радиоизотопный метод, т.к. он не нашёл широкого применения после аварии на Чернобыльской АЭС).

Итак, перед нами стоит задача: определить коэффициент уплотнения грунта на определённом участке.

1) Выберем и обозначим на данной площади точки опробования: которые можно отметить как на плане, с последующим переносом на фотографию:

так и непосредственно на участке с помощью маркеров.

2) Затем в каждой точке подготовим площадки для работы: снимем верхние 5-10 см грунта, сохраняя целостность проверяемого слоя.

При необходимости обследования нижележащих слоёв отроем шурф на нужную глубину.

3) Теперь проверим уплотнение грунта в каждой точке экспресс-методом, применив один из приборов вышеобозначенных приборов.

Проанализируем полученные результаты и выберем несколько точек (их количество будет зависеть от площади обследуемого участка, но не менее 2-х — 3-х) с минимальными и, для верности, максимальными показаниями прибора.

4) Отберём в выбранных точках пробы грунта:

4.1) — ненарушенного сложения методом режущего кольца — в каждой точке по 2 кольца для получения среднего значения по двум параллельным определениям (достоверным будет считаться результат, в котором плотность грунта в каждом кольце не будет отличаться более, чем на 0,02 г/см³).

Пробы упакуем для сохранения влажности и замаркируем, соблюдая требования ГОСТ 12071-2000.

4.2) — нарушенного сложения, выбирая грунт вокруг режущих колец, для дальнейших испытаний в стационарных условиях в лаборатории.

5) После доставки проб в лабораторию взвесим грунт, извлечённый из каждого кольца

и определим плотность грунта ρ, поделив массу грунта m на объём кольца v:

ρ = m/v, (г/см³)

Затем тару с грунтом поставим в сушильный шкаф для определения влажности w, %.

6) После того, как грунт высохнет при температуре 105+5⁰C, рассчитаем значение плотности сухого грунта ρ

d в каждой точке отбора пробы по формуле

ρ_d_{= ρ/(1+0,01· w), (г/см³).}

7) Из пробы грунта нарушенного сложения подготовим навеску и испытаем грунт в приборе стандартного уплотнения. Этот прибор может быть как ручным, так и полуавтоматическим, что удобнее

8) По результатам проведённых испытаний построим график зависимости плотности грунта от влажности:

По наивысшей точке графика определим значения максимальной плотности сухого грунта ρdmax (в данном случае 1,87 г/см³) и соответствующее ей значение оптимальной влажности wopt 9,9 %.

9) Вот теперь мы можем определить коэффициент уплотнения грунта в каждой точке отбора по формуле:

k_com=ρ_d/ρ_dmax_.

10) Остаётся только сравнить данные экспресс-метода с результатами, полученными методом режущего кольца, и оценить степень уплотнения грунта на всём участке опробования.

Коэффициент относительного уплотнения грунта

Подготавливаясь к строительным или дорожным работам, осуществляются различные действия по выявлению характеристик почвы, грунта и важным параметром является коэффициент уплотнения грунта. Выполнение специальных задач для выявления характеристик земли позволяет точно определить технические данные и показатели территории обработки для выполнения соответствующих строительных и дорожных работ. Какой коэффициент уплотнения грунта должен быть для конкретного вида земельных работ? Для этих целей используются специальные расчётные нормативы, регламентные положения и стандарты надзорных ведомств.

Процесс уплотнения грунта

Определение по техническим стандартам

Коэффициент уплотнения грунта является условным безразмерным показателем или величиной, который по своей сути ведёт отсчёт из реального соотношения данных плотности имеющегося вещества\ к плотности почвы max(условный показатель максимума грунта). Если мы посмотрим на землю, как на объективный тип материала, то заметим, что его структура имеет микроскопические видимые и невидимые поры, заполненные естественным воздухом или обработанный влагой. Учитывая закон уплотнения сжимаемости грунта, в процессе выработки пор становится очень много, и рыхлость является основным показателем, где общая насыпная характеристика плотности будет значительно меньшим показателем, чем коэффициент уплотнения грунта в утрамбованном виде. Этот важнейший параметр необходимо учитывать при возведении земляных подушек под основание фундамента объекта, а также при проведении дорожных работ. Если не производить трамбовку почвы, то в будущем имеет место появления риска усадки здания, дефектов на готовом дорожном полотне.

Ниже приведена таблица, исходя из которой, можно оперировать данными при расчёте коэффициента уплотнения грунта по таблице СНИП.

Тип земли\почвы	Оптимальные показатель влажности	Параметр максимальной плотности из расчёта т\м³
Песчаные	0,08/0,12	1,80-1,88
Супесчаные	0,09/0,15	1,85-2,08
Супесчано-пылевидные	0,16/0,22	1,61-1,80
Суглинистые	0,12/0,15	1,65-1,95
Тяжёлые, кат. суглинистые	0,16/0,20	1,67-1,79
Пылевидные, кат. суглинистые	0,18/0,21	1,65-1,74
Глиняные	0,19/0,23	1,58-1,80

«При проведении расчёта и определения уплотнения коэффициента грунта, нужно помнить, что для насыпной категории плотность будет меньше, чем для аналогичных характеристик утрамбованной почвы.»

Методика расчёта

При проведении строительных работ не следует избегать данных параметров, особенно для подготовки песчаной или земляной подушки под основание строящегося объекта. Непосредственный параметр коэффициент уплотнения грунта будет фиксирован в диапазоне расчёта от 0 до коэффициента 1, например, для подготовки бетонного типа фундамента, показатель должен быть >0,98 коэффициентного балла от расчётной нагрузки.

Для каждой категории земляного полотна имеется свой уникальный показатель определения коэффициента уплотнения грунта по ГОСТ исходя из оптимальных характеристик влажности материала, в результате которого можно добиться максимальных характеристик уплотнения. Для более точных определений данных используется лабораторный метод расчёта, поэтому, каждая строительная или дорожная компания в обязательном порядке должны иметь собственную лабораторию.

Зависимость плотности грунта от влажности

Реальная методика, позволяющая ответить на вопрос как рассчитать коэффициент уплотнения грунта измеряется только после того, как будет произведена процедура трамбовки прямо на месте. Специалисты и эксперты в области строительства называют данный метод, как система режущих колец. Попробуем разобраться, как определить коэффициент уплотнения грунта по данному методу.

В землю забивается определённого диаметра лабораторное кольцо из металла и ведомой длины сердечник;
Внутри кольца фиксируется материал, который потом взвешивается на весах;
Далее высчитываем массу используемого кольца, и перед нами имеется масса готового материала для расчёта;
Далее имеющийся показатель разделим на известный объем металлического кольца — в результате имеем фиксированную плотность материала;
Делим фиксированную плотность вещества на табличный показатель максимальной плотности.
В итоге имеем готовый результат стандартного уплотнение грунта ГОСТ 22733-2002.

В принципе, это и есть стандартный метод расчёта, который используется строителями и дорожниками при выявлении коэффициента относительного уплотнения грунта согласно общепринятым нормам и стандартам по расчёту.

Технические регламенты и стандарты

Стандартный закон уплотнения грунта мы знаем еще со времён школьной парты, но данную методику используют только при проведении производственных работ в строительной и дорожной сфере. В 2013-2014 годах произошла актуализация данных расчёта по СНиП, где уплотнение грунта ЕНИР указано в соответствующих пунктах регламентного положения 3.02.01-87, а также в части методики применения для производственных целей СП 45.13330.2012.

Типологии определения характеристик материала

Коэффициент уплотнения грунта предусматривает применение нескольких типологий, главной целью которых является формирование окончательной процедуры технологического вывода кислорода из каждых слоёв почвы, учитывая соответствующую глубину трамбовки. Так, для выявления коэффициента уплотнения грунта при обратной засыпке используют как поверхностный метод расчёта, так и универсальную глубинную систему исследования. Эксперт при выборе методики расчёта должен определить первоначальный характер почвы, а также конечную цель трамбовки. Реальный коэффициент динамичности при ударном уплотнении грунтов может быть определён при помощи использования специальной техники, например — пневматический тип катка. Общая типология метода определения параметров вещества определяется следующими методами:

Статический;
Вибрационный вариант;
Технологически ударный метод;
Комбинированная система.

Некоторые категории почвы имеют сложную структуру, поэтому приходится исследовать характеристики разными методами, например, для определения коэффициента уплотнения скального грунта.

Зачем нужно определять коэффициент уплотнения почвы?

Частично некоторые из вышеперечисленных методик используется в частном домостроении, но как показывает практика, необходимо обратиться к специалистам, чтобы можно было избежать ошибок при возведении фундамента. Высокая нагрузка несущих конструкций на некачественную трамбовку материала может со временем вылиться в серьёзную проблему, например, усадка дома будет иметь существенный характер, что приведёт к неминуемому разрушению строения.

В промышленных масштабах трамбовка является обязательным условием, и лабораторная методика определения параметров коэффициентов для уплотнения вещества является необходимым условием соблюдения технического задания и паспорта объекта строительства или дорожного полотна. Помните одну простую вещь, если вы используете в производственном цикле земляной материал, то лучшим вариантом будет применение материала с наивысшими показателями максимальной плотности вещества.

Есть еще один существенный момент, который влияет на расчёты, это географическая привязка. В данном случае необходимо учитывать характер почвы местности исходя из данных геологии, а также рассматривая погодные и сезонные характеристики поведения почвы.

Марина

Дата публикации:

Сентябрь 12, 2017

Рейтинг статьи:

Загрузка…

Понравилась статья?

Поделиться статьей

Как рассчитать коэффициент уплотнения грунта

Люди, занимающиеся благоустройством участка, в первую очередь подготавливают поверхность земли. Они знают, что техника преобразования напрямую зависит от того, что в дальнейшем будет находиться на этой территории. Например, для спортивных площадок нужна минимальная растительность и максимальная плотность. Площадь под газоны покрывается растительным или плодородным грунтом, засыпка должна быть ровной и не глубокой. А вот для клумб, огородов, теплиц очень важно, чтобы был глубокий объем насыщенной всевозможными питательными веществами земли. В этой статье мы ответим на популярные вопросы: «Что такое плодородный грунт?» и «Как рассчитывается коэффициент его уплотнения?»

Плодородный грунт — земля с богатым составом

Такой грунт относится к растительному виду, обогащенному различными добавками: песок, торф, перегной и т.п., которые способствуют быстрому и качественному росту растительных культур. По своему составу плодородный грунт должен соответствовать некоторым требованиям:

быть насыщенным макро и микроэлементами;
иметь нейтральную кислотность;
по структуре — комковатый;
отлично пропускать через себя воздух и воду.

Благодаря этим качествам, плодородный грунт широко используют растениеводческие предприятия, фермеры, агротехнические компании. Ценят его за достаточно хороший состав, который способствует значительному повышению качества почвы, а также цена на плодородный грунт очень доступна. Растения в такой среде постоянно получают питание, следовательно, каждая стадия роста проходит без проблем, что ни может не радовать агронома.

Состав грунта

Для каждого вида растения возможен индивидуальный подбор полезных составляющих. Наша компания «Werton» предлагает купить плодородный грунт с вашими корректировками по составу. Если вы не знаете чего и сколько надо, то наши специалисты подберут необходимое процентное соотношения компонентов.

Чаще всего берут грунт с классическим составом:

Песок — 20%;
Чернозем — 30%;
Торф — 50%.

К этим компонентам добавляют минералы и воду.

Совет! Пойменная земля, обладающая высокими характеристиками, верхний слой почвы с луга или поля отлично подходит для основы состава плодородного грунта. Но чтобы этот плодородный состав работал на вас, необходимо перед его засыпкой провести расчет коэффициента уплотнения грунта.

Что такое коэффициент уплотнения и зачем он нужен?

Коэффициент уплотнения — это показатель, который не имеет размерность, другими словами — исчисление соотношения максимальной плотности грунта к плотности данного грунта. Рассчитывают его, учитывая геологические показатели. Как писалось выше, плодородный грунт пористый, пронизанный микроскопическими пустотами, заполненными водой и воздухом. Во время выработки почвы объем пустот возрастает в несколько раз, из-за этого повышается рыхлость породы. Помните, что коэффициент насыпной породы будет ниже, чем у утрамбованного грунта. Его расчет определит необходимость подготовки территории перед строительством здания. После определения показателя идет подготовка песчаных подушек под фундамент, одновременно уплотняя грунт. При упущении этой детали, почва слеживается и проседает под весом конструкции, что ведет к разрушению постройки.

Для чего необходим расчет коэффициента уплотнения?

Расчет показателя проводят для:

Контроля количества доставленного вам стройматериала;
Купить нужный объем песка, щебня и т.д. для засыпки ямы;
Расчет усадки грунта при закладке фундамента, строительстве дорог;
Расчет количества бетона.

Как определяют коэффициент грунта?

В первую очередь проводят измерение общей или насыпной плотности материала. Насыпная плотность — это соотношение массы и объема грунта. Далее, проба встряхивается или прессуется и вычисляется максимальная плотность. После этих вычислений получаем два соотношения — коэффициент уплотнения грунта.

Плодородный грунт имеет показатель от 0 до 1. В идеале он должен быть 0,95.

На значение коэффициента уплотнения могут повлиять такие факторы:

Транспортировка. При перевозке материала по неровностям может приводить к его дополнительному уплотнению;
Фракционный состав. Неоднородность состава и лещадность делает показатель меньше, а мелкие частички — больше;
Влага. Каждый грунт имеет свою оптимальную степень влажности, при которой достигается максимальное уплотнение. Эту влагу определяют в лаборатории в исследовании грунта при разной влажности. Чем больше влаги в составе, тем меньше показатель уплотнения;
Трамбовка. Вручную — уплотнение слабое, чем при применении специальной техники;
Насыпная плотность.

Наша строительная компания учитывает эти нюансы в доставке, поэтому к вам на объект приедет столько материала, сколько вы заказали.

Способ определения коэффициента среди строителей

Специалисты в области строительства для определения этого показателя используют систему режущих колец, имеющая такие этапы:

Лабораторное кольцо и сердечник забивают в землю.
В кольце фиксируют материал, после фиксации его взвешивают весами.
Рассчитывают массу кольца, которая в результате будет массой готового материала для последующих вычислений.
Этот показатель делим на объем кольца из чего следует фиксированная плотность сырья.
Фиксированная плотность делится на максимальную плотность вещества (берём из специальной таблицы).
Получаем стандартный результат, который соответствует ГОСТ.

Компания «Werton» рекомендует относиться с серьезностью к коэффициенту уплотнения грунта от этого напрямую зависит долговечность вашей конструкции.

Коэффициент уплотнения грунта. Определение плотности грунта :: BusinessMan.ru

Подготавливаясь к застройке, проводят специальные исследования и тесты, определяющие пригодность участка к предстоящей работе: берут пробы грунта, вычисляют уровень залегания подземных вод и исследуют другие особенности почвы, которые помогают определить возможность (или ее отсутствие) строительства.

Проведение таких мероприятий способствует повышению технических показателей, вследствие чего решается ряд проблем, возникающих в процессе строительства, например, проседание почвы под тяжестью конструкции со всеми вытекающими последствиями. Первое ее внешнее проявление выглядит как появление трещин на стенах, а в совокупности с другими факторами к частичному или полному разрушению объекта.

Коэффициент уплотнения: что это?

Под коэффициентом уплотнения грунта имеют в виду безразмерный показатель, который, по сути, является исчислением из отношения плотность грунта/плотность грунта_max. Коэффициент уплотнения грунта рассчитывается с учетом геологических показателей. Любой из них, независимо от породы, пористый. Он пронизан микроскопическими пустотами, которые заполняются влагой или воздухом. При выработке почвы объем этих пустот увеличивается в разы, что приводит к повышению рыхлости породы.

Важно! Показатель плотности насыпной породы намного меньше, чем те же характеристики утрамбованного грунта.

Именно коэффициент уплотнения грунта определяет необходимость подготовки участка к строительству. Опираясь на эти показатели, подготавливают песчаные подушки под фундамент и его основание, дополнительно уплотняя грунт. Если эту деталь упустить, он может слеживаться и под весом конструкции начнет проседать.

Показатели уплотнения грунта

Коэффициент уплотнения грунта показывает уровень уплотненности почвы. Его значение варьируется в рамках от 0 до 1. Для основания бетонного ленточного фундамента нормой считается показатель в >0,98 балла.

Специфика определения коэффициента уплотнения

Плотность скелета грунта, когда земляное полотно поддают стандартному уплотнению, вычисляется в лабораторных условиях. Принципиальная схема исследования заключается в помещении образца почвы в стальной цилиндр, который сжимается под воздействием внешней грубой механической силы – ударов падающего груза.

Важно! Наивысшие показатели плотности грунта отмечаются у пород с влажностью чуть выше нормы. Эта зависимость изображена на графике ниже.

Каждое земляное полотно имеет свою оптимальную влажность, при которой и достигается максимальный уровень уплотнения. Этот показатель также исследуют в лабораторных условиях, придавая породе разную влажность и сравнивая показатели уплотнения.

Реальные данные – это конечный результат исследований, измеряющийся по окончании всех лабораторных работ.

Методы уплотнения и вычисления коэффициента

Географическое расположение определяет качественный состав грунтов, каждый из которых обладает своими характеристиками: плотностью, влажностью, способностью к проседанию. Потому так важно разработать комплекс мер, направленный на качественное улучшение характеристик для каждого типа почвы.

Вам уже известно понятие коэффициента уплотнения, предмет которого изучается строго в лабораторных условиях. Проводят такую работу соответственные службы. Показатель уплотнения почвы определяет методику воздействия на грунт, вследствие которой он получит новые прочностные характеристики. Проводя такие действия, важно учитывать процент усиления, прикладываемого для получения необходимого результата. Исходя из этого вычитывается коэффициент уплотнения грунтов (таблица ниже).

Типология методов уплотнения грунта

Существует условная система подразделения методов уплотнения, группы которых формируются исходя из способа достижения цели — процесса выведения кислорода из слоев почвы на определенной глубине. Так, различают поверхностное и глубинное исследование. Исходя из типа исследования, специалисты подбирают систему оборудования и определяют способ его применения. Методы исследования почвы бывают:

статическими;
вибрационными;
ударными;
комбинированными.

Каждый из типов оборудования отображает метод применения силы, например пневматический каток.

Частично такие методы применяются в малом частном строительстве, другие исключительно при построении крупномасштабных объектов, возведение которых согласовано с местной властью, так как некоторые из таких строений могут оказывать влияние не только на заданный участок, но и на окружающие объекты.

Коэффициенты уплотнения и нормы СНиП

Все операции, связанные со строительством, четко регламентируются законом, потому строго контролируются соответствующими организациями.

Коэффициенты уплотнения грунтов СНиП определяет пунктом 3.02.01-87 и СП 45.13330.2012. Действия, описанные в нормативных документах, были обновлены и актуализированы в 2013-2014 годах. В них описываются уплотнения для разного рода почвы и грунтовых подушек, использующихся при возведении фундамента и строений разного рода конфигураций, в том числе и подземных.

Как определяют коэффициент уплотнения?

Проще всего определить коэффициент уплотнения грунта по методу режущих колец: металлическое кольцо выбранного диаметра и определенной длины забивают в грунт, во время чего порода плотно фиксируется внутри стального цилиндра. После этого массу приспособления измеряют на весах, а по окончании взвешивания вычитывают вес кольца, получая чистую массу грунта. Это число делят на объем цилиндра и получают окончательную плотность грунта. После чего ее делят на показатель максимально возможной плотности и получают вычисляемое – коэффициент уплотнения для данного участка.

Примеры вычисления коэффициента уплотнения

Рассмотрим определение коэффициента уплотнения грунта на примере:

значение максимальной плотности грунта — 1,95 г/см³;
диаметр режущего кольца – 5 см;
высота режущего кольца – 3 см.

Необходимо определить коэффициент уплотнения почвы.

С такой практической задачей справиться намного легче, чем может показаться.

Для начала забивают цилиндр в грунт полностью, после чего извлекают его из почвы так, чтобы внутреннее пространство оставалось заполненным землей, но снаружи никакого скопления грунта не отмечалось.

При помощи ножа грунт извлекают из стального кольца и взвешивают.

К примеру, масса грунта составляет 450 грамм, объем цилиндра 235,5 см³. Рассчитав по формуле, получаем число 1,91г/см³ – плотность почвы, откуда коэффициент уплотнения почвы – 1,91/1,95 = 0,979.

Возведение любого здания или конструкции — ответственный процесс, которому предшествует еще более ответственный момент подготовки застраиваемого участка, проектирования предполагаемых построек, расчета общей нагрузки на грунт. Это касается всех без исключения построек, которые предназначены для длительной эксплуатации, срок которой измеряется десятками, а то и сотнями лет.

Определение коэффициента уплотнения грунта – стоимость услуг

При планировании строительных работ в Москве и области большую роль играет прочность и плотность почвенного горизонта, а значит, и методы контроля данных характеристик. Один из таких методов состоит в определении коэффициента уплотнения грунта, и он никогда не потеряет актуальности.

Зачем знать этот показатель?

Существует множество разных типов почв, однако этим сложности при проектировании строительства не ограничиваются. Есть множество факторов, которые влияют на состояние почвенных горизонтов.

На грунт оказывают воздействие:

количество растений с длинными корнями;
наличие или отсутствие подземных вод вблизи;
история предыдущей эксплуатации.

Если раньше это была не тронутая человеком земля, важно учитывать, какой там был ландшафт, и какие природные факторы могли оказать влияние. Конечно, среди всей этой аналитической и вычислительной деятельности коэффициент уплотнения грунта – лишь небольшой «штрих», но очень важный.

Вычислив эту величину, можно определить, как правильно дальше проводить строительство здания или инженерного сооружения. Так, еще на стадии заложения основы будущей постройки можно избежать серьезных ошибок и пустых затрат.

Такой коэффициент применяется не к природному, нетронутому грунту, а к земляным сооружениям, когда уже известна плотность земли на участке. Он помогает убедиться, что сооружения готовы к дальнейшему строительству.

Что показывает коэффициент уплотнения грунта

Эта величина говорит об отношении плотности сухого грунта к максимальной плотности такового. Речь, конечно, о почве для эксплуатации под сооружениями. Это соотношение показывает, насколько можно будет уплотнить грунт в будущем.

От данного параметра напрямую зависит:

будет ли здание устойчивым;
не возникнет ли трещин в стенах;
не пострадают ли коммуникации, проложенные в фундаменте.

Неправильно определенный коэффициент уплотнения грунта может приводить к критическим последствиям, даже несмотря на правильность остальных расчетов. Вот почему так важно знать, как грамотно находить эту величину.

Специфика определения

Для опытного строителя в этом нет ничего сложного. Потребуется только получить исходные данные путем проведения исследований местности и применить их в соответствующей формуле.

Первый шаг – сбор информации. Участок обследуется еще до проведения любых работ. На данном этапе определяется плотность грунта, то есть отношение массы к объему. Но этот показатель включает и воду, которая содержится в порах. Для вычисления коэффициента требуется узнать плотность сухого грунта, равно как и его максимальную плотность. Так что опытный образец земли подвергают соответствующей обработке и проводят измерения.

Стандартный метод оценки уплотнения регулируется ГОСТ 22733-2002, который подразумевает, что:

Грунт забирается с помощью кольца.
Проходит взвешивание.
Высушивается от 6 до 8 часов при 105 градусах Цельсия.
Определяется влажность.
Высушенную землю измельчают.
Проводят стандартное уплотнение.

Так что и влажность, и коэффициент уплотнения возможно получить не раньше, чем через один день. Это важно учитывать при планировании работ, чтобы не возникало неожиданных промедлений.

Формула расчета

Непосредственно определение коэффициента уплотнения грунта происходит по следующей формуле: Ку = pd/pdmax. Здесь pd – плотность сухой почвы, а pdmax – ее максимальная плотность. Ку всегда применяется для обозначения этого коэффициента.

Важно учитывать, что применение методики актуально, если уплотнение является стандартным. Такая величина соответствует ГОСТ 22733-2002. При нарушении технологии сбора образца и его анализа данные расчетов не будут верны.

И максимальная, и обычная плотность сухого грунта находится в процессе экспериментальных исследований, а не вычислений. Так что необходимо обеспечить нормальные условия для работы лаборатории, потому что любой из факторов среды может сильно повлиять на точность результата, а значит, и расчета.

Величина коэффициента уплотнения

Существует не только Ку, но и Ксот. Так обозначается самый малый коэффициент уплотнения. Для земляных сооружений гражданского и промышленного строительства он определяется по СНиП 3.02.01-87. Если же речь идет об автотрассах, используется СНиП 2.05.02-85. В случае, если вдруг не получается точно рассчитать коэффициент уплотнения, Москва – город, где можно быстро найти специалистов по этому вопросу.

Всегда соблюдается следующее условие: Ку ≥ Ксот. Оно означает, что иногда наименьший коэффициент и является искомой величиной. Самое главное – сверяться с нормативными документами, чтобы вовремя заметить ошибку и заново сделать расчеты.

Если нет времени

Не всегда получается потратить целые сутки на то, чтобы определить искомый коэффициент. В этих случаях помогают способы оперативного контроля. Они позволяют быстро установить степень уплотнения земляных сооружений, не прибегая к продолжительным исследованиям в лаборатории. К оперативным методам относится статическое и динамическое зондирование.

Вот преимущества таких технологий:

Возможность в кратчайшие сроки получить результат.
Отсутствие необходимости транспортировки грунта в лабораторию.
Меньше вероятность ошибок.

Для статического зондирования используется статический плотномер. Его минус в том, что он не позволяет осуществлять контроль уплотнения верхней части земляного сооружения. Динамическое зондирование производится при помощи динамического плотномера и забивного зонда. Оно уже подходит для всех операций и дает наиболее полную информацию об уплотнении.

Однако если соответствующее оборудование отсутствует, остается только применять обычный анализ почв и вычислять коэффициент. И если нет спешки, это рациональный вариант. Особенно при ограниченном бюджете. Нет ничего сложного в том, чтобы организовать неподалеку мобильную лабораторию и точно провести вычисления. Так делали раньше и будут делать в будущем.

Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что коэффициент уплотнения грунта является необходимостью при любом строительстве, если не пользоваться оперативными методами. Своевременное и точное его определение позволяет понять, точно ли выбранное место подходит для возведения той или иной постройки, и какой именно фундамент станет оптимальным решением. Обращайтесь в ГЕО50Регион, мы работаем в Москве и области

Как рассчитать отчет об испытаниях на уплотнение

Это продолжение предыдущей статьи, которую я опубликовал, Как провести испытание на уплотнение или испытание плотности на месте, о расчете отчета об испытании на уплотнение . Здесь мы собираемся вычислить насыпную плотность песка до степени уплотнения грунта.

Я действительно хотел бы продолжить эту статью, чтобы полностью показать весь процесс получения результатов теста от использования образцов в расчетах.Таким образом, каждый инженер участка , инженер проекта, консультант, инспектор, а также студенты инженерных специальностей должны знать, как это делается. Это будет руководство и поможет им изучить процедуры.

Вот шаги расчетов для определения теста на уплотнение или отчета об испытании плотности на месте.

1. Вычислить объемную плотность песка

Расчет насыпной плотности песка должен быть произведен в лаборатории перед переходом на площадку.Вот значения, указанные в таблице ниже.

Значения взяты из лаборатории
V	0,00785 м³	Объем калибровочной емкости
M1	17050 г	Масса песка перед заливкой в контейнер
M2	3,425 г / м	Среднее значение массы песка в конусе
M3	2192 г	Среднее значение массы песка, оставшегося в разливочном цилиндре

Затем рассчитайте массу песка Ms, для заполнения контейнера.Из формулы в статье, указанной выше.

Ms = 17, 050 — 3, 420 — 2, 192

Следовательно, Ms = 11, 438 г.

Насыпная плотность песка, ρs = 11, 438 г / 0,00785 м³

Следовательно, ρs = 1,457,07 кгм / м³.

2. Рассчитайте объемную плотность почвы

После получения всех значений фактического испытания на уплотнение на месте. Перейдем непосредственно к расчетам, потому что нас действительно волнует, «как получить степень уплотнения?» и как это вычисляется? Так что, если у вас есть прямо сейчас отчет об испытаниях из сторонней лаборатории , вы можете попробовать использовать решения, которые мы сделали здесь, чтобы знать, как рассчитывается отчет об испытаниях.

Ниже приводится параметр для расчета объемной плотности грунта, который был получен в результате фактического испытания на уплотнение на месте. Из пункта , п. 5 «Как провести испытание на уплотнение или определение плотности на месте», извлеченный из ямы грунт следует поместить в чистый контейнер или пластиковый контейнер. Он будет взвешен как масса вынутого грунта (Me).

Значения взяты на месте
Me	10, 345 г	Масса вынутого грунта
M1	17, 050 г	Масса песка перед заливкой в скважину
M2	3, 425 г	Масса песка в конусе (среднее значение)
M4	5, 155 г	Масса песка после заливки в скважину (среднее значение)

Mf = 17, 050 — 3, 425 — 5, 155

Следовательно, Mf = 8, 470 г

Насыпная плотность грунта, ρso = (10, 345 г / 8, 470 г) x 1.45 мг / м³ = 1,78 мг / м³

3. Расчет влажности.

Ниже представлен лабораторный анализ того же образца, взятого с сайта.

Wc = 177,5 г. — Масса контейнера в граммах.

W1 = 1045,7 г. — Контейнер для массы и влажный образец в граммах.

W2 = 975,6 г. — Масса контейнера и высушенного в печи образца в граммах.

Масса воды

Ww = W1 — W2 = 1, 045,7 — 975,6 = 70,1 г.

Масса твердой частицы

Ws = W2 — Wc = 975.6 — 177,5 = 798,1 г.

Содержание влаги

MC = (Ww / Ws) x 100 = (70,1 / 798,1) x 100

Следовательно, MC = 8,78%

4. Расчет сухой плотности почвы

После получения результата содержания влаги вы можете рассчитать ρd по формуле, написанной в разделе «Как провести испытание на уплотнение или испытание плотности на месте».

ρd = (100 x 1,78) / (100 + 8,78)

Следовательно, ρd = 1,64 Мг / м³

5.Рассчитайте степень уплотнения

Степень уплотнения является основой или окончательной приемкой после ее прохождения. В спецификации обычно говорится: «Степень уплотнения должна быть не менее 95 процентов от максимальной плотности в сухом состоянии (MDD)».

Обратите внимание, что сначала вы должны взять образец почвы, где вы собираетесь провести испытание на уплотнение, и протестировать его на «Тест Проктора» , где вы получите максимальную плотность в сухом состоянии или MDD, которая будет использоваться при расчете степени уплотнения. Уплотнение.

MDD, например, который будет использоваться в этом расчете, составляет 1,7 Mg / m3, но MDD может варьироваться в зависимости от типа вашего грунта . Ниже приведен расчет степени уплотнения .

DOC = (1,64 / 1,7) x 100

Следовательно,

Степень уплотнения, DOC = 96,5%

Испытание на уплотнение пройдено и является удовлетворительным, поскольку 96,5 процента выше предела в 95 процентов. Теперь можно продолжить последующее действие.

Если вам понравилась эта статья, поделитесь ею в своей любимой социальной сети над этой статьей.

Спасибо!

Об авторе

Ноэль

Привет! Добро пожаловать на мой блог. Меня зовут Ноэль Мадес, и я автор сайта qualityengineersguide.com. По профессии я инженер-строитель, но я специализировался и прошел путь в области инженерии качества. Я проработал инженером по качеству в известных компаниях Объединенных Арабских Эмиратов почти одиннадцать лет.

Коэффициент уплотнения грунта (значения)

Коэффициент уплотнения грунта — отношение фактической плотности грунта (каркаса грунта) в насыпи к максимальной плотности грунта (каркаса грунта).

Пример:

Что означает коэффициент уплотнения почвы 95%?

Коэффициент уплотнения почвы 95% означает, что фактическая плотность почвы составляет 95% от максимально возможной плотности почвы (почва определяется в лаборатории).

Этот коэффициент определяется следующими методами:

1. Метод врезного кольца — образцы грунта отбираются из уплотненного слоя и испытываются в грунтовой лаборатории в соответствии с ГОСТ 5180-2015 «Грунты.Методы лабораторного определения физических характеристик ». Основной недостаток метода: длительные испытания (транспортировка и лабораторные испытания) [Российский стандарт]

2. Динамический плотномер грунта (ДПГ) — принцип действия основан на методе падающей нагрузки, при котором измеряются сила удара и деформация грунта. Он используется вместе с методом врезного кольца для ускорения определения коэффициента уплотнения почвы.

На начальном этапе ДПГ калибруется на нескольких участках отбора проб по данным испытаний методом врезного кольца (ГОСТ 5180-2015) [Российский стандарт]

Затем по данным калибровки определяется коэффициент уплотнения в оставшихся точках, что позволяет получить результат сразу на месте.

Требуемый коэффициент уплотнения грунта (согласно СНиП 3.02.01-87) для засыпки или насыпи представлен в таблице 1.

Таблица 1. Коэффициент уплотнения грунта

Тип почвы	Факторы уплотнения грунта к _ком,%
	под нагрузкой на поверхность уплотненного грунта, МПа (кг / см ²)
	0				0,05 — 0,2 (0,5 — 2)				св. 0,2 (2)
	при общей мощности насыпного грунта, м
	до 2	2,01-4	4,01-6	св.6	до 2	2,01-4	4,01-6	св. 6	до 2	2,01-4	4,01-6	св. 6
Глина	92	93	94	95	94	95	96	97	95	96	97	98
Песок	91	92	93	94	93	94	95	96	94	95	96	97

Например, значение коэффициента уплотнения грунта обратной засыпки из песка, вместимость засыпки 2.5 м и нагрузка на насыпь 0,3 МПа 95%

Уплотнение

Уплотнение — это процесс, который приводит к увеличению на почвенного слоя. плотность или удельный вес , сопровождающееся уменьшением объема воздуха на . Обычно содержание воды не изменяется. Степень уплотнения измеряется по массе сухой единицы и зависит от содержания воды и усилия уплотнения (вес молота, количество ударов, вес катка, количество проходов).Для данного уплотняющего усилия максимальный вес сухой единицы достигается при оптимальном содержании воды .

Уплотнение

Назначение и процессы уплотнения

Уплотнение — это процесс увеличения плотности почвы и удаления воздуха, обычно с помощью механических средств. Размер отдельных частиц почвы не меняется, вода не удаляется.

Целенаправленное уплотнение предназначено для повышения прочности и жесткости пачкаться.Может произойти последовательное (или случайное) уплотнение и, следовательно, оседание. из-за вибрации (сваи, движение и т. д.) или собственного веса сыпучей засыпки.

Цели уплотнения и обрабатывает

Уплотнение как строительный процесс

Уплотнение применяется при строительстве дорожных оснований, взлетно-посадочных полос, земляных дамб, насыпи и армированные земляные стены. В некоторых случаях для подготовки уровня может использоваться уплотнение. поверхность для строительства.

Грунт укладывается слоями, обычно толщиной от 75 до 450 мм. Каждый слой уплотняется до указанного стандарта с использованием катков, вибраторов или трамбовок.

См. Также Типы уплотнительных установок и Технические условия и контроль качества

Цели уплотнения и обрабатывает

Объекты уплотнения

Уплотнение может применяться для улучшения свойств существующий грунт или в процессе укладки насыпи.Основные цели:

увеличивает прочность на сдвиг и, следовательно, подшипник вместимость
увеличить жесткость и, следовательно, уменьшить будущее поселок
уменьшить коэффициент пустотности и, следовательно, проницаемость, тем самым уменьшая возможное морозное пучение

Цели уплотнения и обрабатывает

Факторы, влияющие на уплотнение

На достижимую степень уплотнения влияет ряд факторов:

Характер и тип почвы, т.е.е. песок или глина, градуировка, пластичность
Содержание воды во время уплотнения
Условия площадки, например погода, тип участка, толщина слоя
Компактное усилие: тип установки (вес, вибрация, количество проходов)

Цели уплотнения и обрабатывает

Типы уплотнительных установок

Строительный транспорт, особенно на гусеничном ходу транспортных средств, также используется.

В Великобритании. дополнительную информацию можно получить в Министерстве транспорта и в справочниках по методы гражданского строительства.

Типы уплотнительных установок

Каток гладкий

Самоходные или буксируемые стальные катки массой от 2 до 20 тонн
Подходит для: песчаников и гравий с хорошей фракцией.
илов и глин с низкой пластичностью.
Непригодно для: однородных песков; илистые пески; мягкие глины

Типы уплотнительных установок

Сетчатый ролик

Буксируемые агрегаты с рулонами стержней 30-50 мм, с промежутками 90-100 мм
Диапазон масс от 5 до 12 тонн
Подходит для: мелкодисперсных песков; мягкие породы; каменистые почвы с мелкой фракцией
Непригодно для: однородных песков; илистые пески; очень мягкие глины

Типы уплотнительных установок

Ролик овчинный

Также известен как «трамбующий ролик»
Самоходные или буксируемые агрегаты с полым барабаном с выступающими булавовидными ножками
Диапазон масс от 5 до 8 тонн
Подходит для: мелкозернистых почв; песок и гравий с мелкими частицами> 20%
Непригоден для: очень крупных почв; равномерный гравий

Типы уплотнительных установок

Каток с пневмошинами

Обычно контейнер на двух осях с резиновыми колесами.
Колеса выровнены для создания катящейся колеи на всю ширину.
Добавлены статические нагрузки для получения массы 12-40 тонн.
Подходит для: самых крупных и мелких почв.
Непригодно для: очень мягкой глины; сильно изменчивый почвы.

Типы уплотнительных установок

Виброплита

Диапазон от машин с ручным управлением до более крупных комбинаций катков
Подходит для: большинства почв с низким и средним содержанием мелочи
Непригоден для: больших объемов работ; мокрый глинистый почвы

Типы уплотнительных установок

Трамбовка силовая

Также называется «траншейный тампер»
Пневматический трамбовщик с ручным управлением
Предназначен для: засыпки траншей; работать в закрытых помещениях
Не подходит для: больших объемов работ

Уплотнение

Лабораторные испытания на уплотнение

Изменения уплотнения в зависимости от содержания воды и усилия уплотнения сначала устанавливаются в лаборатории.Затем указываются целевые значения для сухой плотности и / или содержания воздушных пустот, которые должны быть достигнуты на месте.

Лабораторные испытания на уплотнение

Соотношение сухой плотности / влажности

Целью испытания является определение максимальной сухой плотность, которая может быть достигнута для данной почвы стандартным количеством уплотняющее усилие. Когда серия образцов грунта уплотняется при разных График содержания воды обычно показывает отчетливый пик.

Максимальная плотность в сухом состоянии достигается при оптимальном содержании воды
Кривая построена с осями сухой плотности и содержания воды, а контрольные значения — это значения, считанные:
r _d (макс.) = максимальная плотность в сухом состоянии
w _opt = оптимальное содержание воды
Получены разные кривые для разных уплотняющие усилия

Плотность в сухом состоянии / содержание воды отношение

Пояснение к форме кривой

Для глин
Недавно выкопанные и обычно насыщенные куски глинистой почвы имеют относительно высокую прочность на сдвиг без дренажа при низком содержании воды и их трудно уплотнять.В виде увеличивается содержание воды, комки ослабевают и размягчаются и, возможно, легче уплотняются.

Для грубых почв
материал ненасыщен и приобретает прочность за счет всасывания поровой воды, которая собирает при контактах зерна. По мере увеличения содержания воды всасывание и, следовательно, эффективные напряжения уменьшаются. Почва слабеет, и поэтому легче уплотняется.

Для обоих
При относительно высокое содержание воды, уплотненный грунт почти насыщен (почти все воздуха был удален), и поэтому уплотняющее усилие действует на недренированную нагрузку. и поэтому объем пустот не уменьшается; по мере увеличения содержания воды уплотняемая плотность достигнутое будет уменьшаться, а содержание воздуха останется почти постоянным.

Плотность в сухом состоянии / содержание воды отношение

Выражения для расчета плотности

Уплотненный образец взвешивают для определения его массы: м (граммы)
Объем формы составляет: V (мл)
Части образцов взяты в определить содержание воды: Вт
Расчеты:

Рабочий пример

Образец уплотненного грунта был взвешен со следующими результатами:
Масса = 1821 г Объем = 950 мл Содержание воды = 9.2%
Определите насыпную и сухую плотность.

Насыпная плотность r = 1821/950 = 1,917 г / мл или

мг / м

Плотность в сухом состоянии r _d = 1,917 / (1 + 0,092) = 1,754 мг / м

Лабораторные испытания на уплотнение

Плотность в сухом состоянии и воздушные пустоты

Полностью насыщенная почва не содержит воздуха. На практике даже довольно влажная почва будет иметь небольшое содержание воздуха.

Максимальная плотность в сухом состоянии определяется как содержанием воды, так и содержанием воздушных пустот.Кривые для различного содержания воздушных пустот могут быть добавлены к графику r _d / w, используя следующее выражение:

Содержание воздушных пустот, соответствующее максимальной плотности в сухом состоянии и оптимальному содержанию воды, можно считать по графику r _d / w или рассчитать по выражению (см. Рабочий пример).

Рабочий пример

Определите плотность сухого образца уплотненного грунта при содержании воды 12%, с нулевым, 5% и 10% содержанием воздушных пустот.(G _s = 2,68).

Лабораторные испытания на уплотнение

Эффект повышенного уплотняющего усилия

Усилие уплотнения будет больше при использовании на стройплощадке более тяжелого катка. или более тяжелая трамбовка в лаборатории. С большим усилием уплотнения:

максимальное увеличение сухой плотности
оптимальное содержание воды уменьшается
Содержание воздушных пустот практически не изменилось.

Лабораторные испытания на уплотнение

Влияние типа почвы

Хорошо гранулированный гранулированный грунт можно уплотнять до более высокой плотности, чем однородные или илистые почвы.
Глины с высокой пластичностью могут иметь содержание воды более 30% и достигать аналогичные плотности (и, следовательно, прочности), с более низкой пластичностью с содержание воды ниже 20%.
По мере увеличения процента мелких частиц и пластичности почвы уплотнение кривая становится более пологой и, следовательно, менее чувствительной к содержанию влаги.Точно так же максимальная плотность в сухом состоянии будет относительно низкой.

Лабораторные испытания на уплотнение

Интерпретация лабораторных данных

Во время теста собираются данные:

Объем формы (V)
Масса формы (M _o)
Удельный вес зерна почвы (G _s)
Масса плесени + уплотненный грунт — на каждый образец (M)
Содержание воды в каждом образце (мас.)

Сначала рассчитываются плотности (r _d) для образцов с разные значения содержания воды, тогда кривая r _d / w построены вместе с кривыми воздушных пустот.

Максимальная плотность в сухом состоянии и оптимальное содержание воды считываются с графика.

Содержание воздуха при оптимальном содержании воды либо считывается, либо рассчитано.

Интерпретация лаборатории данные

Пример данных, собранных во время теста

При типичном испытании на уплотнение могли быть собраны следующие данные:
Масса формы, M _o = 1082 г
Объем формы, V = 950 мл
Удельный вес зерен почвы, G _s = 2.70

Масса плесени + грунт (г)	2833	2979	3080	3092	3064	3027
Содержание воды (%)	8,41	10,62	12,88	14,41	16,59	18,62

Метод определения содержания воды см. В описании и классификации почв

Интерпретация лабораторных данных

Расчетная плотность и кривая плотности

Используемые выражения:

Насыпная плотность, r (Мг / м)	1.84	2,00	2,10	2,12	2,09	2,05
Содержание воды, w	0,084	0,106	0,129	0,144	0,166	0,186
Плотность в сухом состоянии, r _d (Мг / м)	1,70	1,81	1,86	1.851	1,79	1,73

Интерпретация лаборатории данные

Кривые воздушных пустот

Используемое выражение:

Содержание воды (%)	10	12	14	16	18	20
r _d когда A _v = 0%	2.13	2,04	1,96	1,89	1,82	1,75
r _d когда A _v = 5%	2,02	1,94	1,86	1,79	1,73	1,67
r _d когда A _v = 10%	1,91	1,84	1,76	1.70	1,64	1,58

Оптимальное содержание воздушных пустот для — это значение, соответствующее максимальной плотности в сухом состоянии (1,86 мг / м3) и оптимальному содержанию воды (12,9%).

Уплотнение

Технические условия и контроль качества

Достигаемая на строительной площадке степень уплотнения в основном зависит от:

Компактное усилие: тип установки + количество проходов

Содержание воды: можно увеличить, если сухо, и наоборот

Тип почвы: повышенная плотность с хорошо структурированными почвами; мелкие почвы имеют более высокое содержание воды
Конечный результат Спецификации требуют предсказуемых условий
Спецификации метода являются предпочтительными в Великобритании.

Спецификация и контроль качества

Технические характеристики конечного результата

Целевые параметры указаны на основании результатов лабораторных испытаний:

Оптимальный рабочий диапазон содержания воды, т. Е. 2%
Оптимальный допуск по содержанию воздушных пустот, т.е. 1,5%

Для почв более влажных, чем w _opt, можно использовать цель A _v, например
10% для насыпных земляных работ
5% за важную работу

Метод конечного результата не подходит для очень влажных или изменчивых условий.

Спецификация и качество контроль

Технические характеристики метода

Уточнена процедура участка с указанием:

вид растения и его масса
максимальная толщина слоя и количество проходов.
Этот тип спецификации больше подходит для почв более влажных, чем w _opt, или для условий местности. переменные — это часто бывает в Великобритании. Департамент транспорта публикует широко используемую спецификацию метода для использования в Великобритании.

Уплотнение

Значение влажности

Это процедура, разработанная Лабораторией дорожных исследований с использованием только одной пробы, что позволяет ускорить и упростить лабораторные испытания на уплотнение. Определяется минимальное усилие уплотнения для почти полного уплотнения. Грунт, помещенный в форму, уплотняется ударами трамбовки высотой 250 мм; проникающая способность после каждого удара измеряется.

Значение состояния влажности

Аппарат и размеры

Цилиндрическая форма с проницаемой опорной пластиной:: внутренний диаметр = 100 мм, внутренняя высота не менее 200 мм
Трамбовка с плоской поверхностью:: диаметр торца = 97 мм, масса = 7.5 кг, высота свободного падения = 250 мм
Грунт:: 1,5 кг через сито 20 мм

Значение состояния влажности

Методика испытаний и график

Сначала опускают трамбовку на поверхность почвы. и позволял проникать под собственным весом
Затем трамбовку устанавливают на высоту 250 мм и упал на землю
Степень проникновения измеряется до 0.1 мм
Высота трамбовки сбрасывается на 250 мм и повторяется до тех пор, пока не прекратится дальнейшее проникновение, или пока не произойдет 256 капель
Изменение проникновения ( Dp ) регистрируется между данное количество ударов ( n ) и что для 4n ударов
Построен график Dp / n и линия, проведенная через самый крутой участок.
Значение влажности (MCV) определяется по формуле пересечение этой линии и специальная шкала

Величина состояния влажности

Пример графика и определение MCV

После нанесения Dp на количество ударов n, проводится линия через самый крутой участок.

Пересечение этой линии и линия проникновения 5 мм дают MCV

Определяющее уравнение: MCV = 10 log B
(где B = количество ударов, соответствующих 5 мм пробитию)

На примере графика здесь указано MCV, равное 13.

Значение состояния влажности

Значение MCV в земляных работах

Тест MCV является быстрым и дает воспроизводимые результаты, которые хорошо коррелируют с техническими характеристиками.В связь между MCV и содержанием воды в почве близка к прямой, за исключением сильных переуплотненные глины. желаемое значение недренированной прочности или сжимаемости может быть связано с ограничение содержания воды, и поэтому MCV можно использовать в качестве контрольного значения после калибровки MCV по сравнению с w для почвы. An приблизительная корреляция между MCV и прочностью на сдвиг без дренажа была предложена Парсонс (1981).

Лог с _u = 0,75 + 0,11 (MCV)

Коэффициент уплотнения почвы | Civil4M

Коэффициент уплотнения в разных случаях может достигать более 100% и иметь разные значения.

, прежде чем перейти к коэффициенту уплотнения, давайте посмотрим, как он выглядит.

Мы действительно рассчитываем уровень уплотнения на основе испытаний, которые мы провели на фактически уплотненной земле, и сравниваем его с тем, который мы отправили на тестирование в стороннюю лабораторию для получения значений MDD и OMC.

Когда мы отправляем образец почвы / земли / муррума в стороннюю лабораторию.
они проводят испытание на уплотнение при разном содержании в нем влаги.

Данные результата теста затем наносятся на график.

, как мы знаем, плотность уплотнения может увеличиваться с увеличением содержания в нем воды до некоторой степени, при превышении которой плотность почвы начинает снижаться.

это создает кривую на графике миллиметровой бумаги, где мы ищем наивысшую достигнутую плотность и соответствующее ей содержание влаги.

Наибольший охват на графике — это максимальная плотность материала в сухом состоянии, обозначенная как MDD

, для достижения оптимального содержания влаги, обозначенного как OMC.выше и ниже OMC значение плотности будет падать.

Теперь мы знаем свойства материала, который мы используем для заполнения конструкции.

Если материал, который мы используем для заполнения, отличается от материала, который мы тестировали ранее, на его свойства, будет разница в плюсовой или минусовой стороне коэффициента уплотнения.

Коэффициент уплотнения

— это достигнутый нами уровень уплотнения по сравнению со стандартным значением, достигнутым нами при лабораторных испытаниях.

Расчет содержания влаги в образце также является важным параметром. Если вычисленное значение окажется неверным, это также повлияет на расчет коэффициента уплотнения.

Когда мы обнаруживаем, что во время тестирования произошла ошибка, мы должны повторно протестировать это, выполнив выборку в другом месте в том же патче.

Факторы, которые могут повлиять на результат коэффициента уплотнения
1. Материал, используемый для заполнения, отличается от материала, который мы тестировали в сторонней лаборатории или собственной лаборатории для MDD и OMC.
2. При проведении испытания на замену песка необходимо проверять плотность стандартного песка перед каждым испытанием, а также повторно проверять значение массы песка в конусе.
3. Содержание влаги в материале следует рассчитывать правильно, так как это напрямую влияет на сухую плотность почвы.
4. Ошибка на весах также может повлиять на результаты.
5. Если происходит некоторое перемешивание или, скажем, в материал, взятый из испытательной ямы, попали камни, это также повлияет на результат с положительной стороны (когда мы работаем практически на строительной стороне, есть вероятность смешивания других материал в материале, который мы используем для заполнения.это не мелкомасштабная работа, где мы можем быть уверены, что в ней не будет никакого загрязнения другим материалом) — в таких случаях мы можем проверить, исследуя образец, взятый из испытательной ямы, только в том случае, если коэффициент уплотнения положительный.

Перед использованием любого материала для наполнения важно проверить его свойства, такие как MDD и OMC.

При отсутствии этих значений или относящихся к ним значений, которые не относятся к этому материалу, вы получаете результаты либо на гнойной, либо на отрицательной стороне, и разница может быть реальной разницей в тех свойствах материала, которые могут быть меньшими или очень большими.

Расчеты выемки и насыпи для земляных работ

Я потратил некоторое время на изучение разделов земляных работ, которые появятся в частях теста по ширине и глубине строительства, и понял, что в книгах приводятся формулы в некотором смысле запутанно. Я придумал способ, который помогает мне легко запоминать формулы, и эти проблемы должны быть простыми бесплатными точками на реальном тесте.

Во-первых, несколько определений (у них много разных имен, которые означают одно и то же).

На месте, береговая мера: почва, как сейчас на площадке. Это почва, которая предположительно некоторое время находилась в покое. Даже если он изначально был уплотнен, он постепенно расширился до своего текущего состояния покоя.

Насыпной размер, вздутие, транспортный размер, рыхлый, расширенный, выкопанный: Это грунт, который был выкопан и рыхлый. Это используется для расчета объема, используемого при транспортировке или при свободном размещении в куче.

Уплотненный, усадка: Это окончательный объем грунта после его размещения и уплотнения.Его объем меньше, чем в условиях на месте, из-за того, что он более уплотнен, чем в состоянии покоя, и намного меньше объема на месте.

Запросы о проблемах для них всегда будут давать коэффициент сжатия и коэффициент объемного .

Мне не нравится, как в книгах показано, как использовать эти коэффициенты, уравнения, которые я видел, имеют коэффициент с одной стороны и дробь с другой. Кажется, я никогда не могу вспомнить, что входит в дробь, и не могу понять, что стоит в числителе и знаменателе.

По этой причине я даже не помню уравнение деления. Мне легче запомнить уравнения как умножение, например:

Попробуй. Коэффициент (объемная ИЛИ усадка) всегда применяется к объему на месте . На выходе всегда получается окончательный объем, в зависимости от того, какой коэффициент вы использовали .

Помните, что коэффициент объемности увеличит объем на месте, поэтому он будет на больше 1. Если вам дан коэффициент объемности 0,15, используйте 1,15 в уравнении, чтобы почва стала на 15% больше.

Коэффициент усадки сделает объем на месте меньше, поэтому он будет на меньше, чем 1. Если вам дан коэффициент усадки 0,20, используйте 0,80 в уравнении, чтобы почва стала меньше на 20%.

Это намного легче запомнить, и это может сэкономить драгоценное время на решении этих простых задач, которое будет лучше использовано для решения более сложных и длительных задач.

Я расскажу об объемных расчетах и работе с транспортировкой вынутого грунта в другом отчете.Эти темы идут рука об руку, и их также нужно быстро запомнить и использовать на тесте.

Измерение степени уплотнения мелкозернистого грунтового основания с помощью светового динамического пенетрометра

Для определения степени уплотнения грунтового основания, заполненного мелкозернистым грунтом, были проведены испытание на уплотнение и испытание светодинамическим пенетрометром (LDP) для слабой жидкости. -предельные образцы глины с различным содержанием воды в лаборатории. Затем было построено прогнозное уравнение коэффициента проникновения (PR), определяемого как глубина падения молота LDP, степень уплотнения ( K ) и содержание воды ( ω ).После этого были выкопаны существующие мелкозернистые грунтовые основания по результатам полевых испытаний на основе ТБД. Были получены значения PR на месте, влагосодержание и степень уплотнения откосов. Расчетные степени уплотнения с использованием уравнения прогнозирования сравнивались с измеренными значениями степени уплотнения в полевых условиях. Результаты показывают, что между ними существует хорошая согласованность, и была получена ошибка в пределах 3,5%. Кроме того, содержание воды должно быть определено в первую очередь при использовании уравнения прогноза, которое предлагается в этом исследовании.Поэтому был разработан численный метод определения содержания воды в земляном полотне, и было проведено сравнение прогнозируемого и измеренного содержания воды, что показывает относительно высокую относительность. Затем степень уплотнения мелкозернистого грунтового основания может быть рассчитана в соответствии с уравнением прогнозирования, которое включает коэффициент проникновения (PR) и численно рассчитанное содержание воды в качестве входных данных вместо измеренного значения в поле.

1. Введение

В гражданском строительстве исследование прочности и целостности каждого земляного полотна шоссе становится необходимым для оптимизации структурных характеристик и безопасности дорожного покрытия [1].Степень уплотнения является важным показателем исследования для достижения цели контроля качества на месте / обеспечения качества зернистых слоев дорожного покрытия (земляного полотна, основания и основания) [2–4]. Если результаты исследования не соответствуют требованиям по уплотнению в конструкции, несущая способность земляного полотна будет ниже, и тогда возникнут некоторые проблемы, такие как оседание земляного полотна и растрескивание покрытия [5]. Традиционно одним из мероприятий во время исследования земляного полотна является определение степени уплотнения с помощью различных полевых и лабораторных испытаний, таких как метод песчаного конуса [6] и метод врезного кольца [7, 8].Хотя эти методы оценки являются лучшими и надежными, они включают относительно сложные этапы и требуют много времени для получения конечного результата [9]. Кроме того, образцы грунта при использовании этих методов необходимо просверлить или выкопать на земляном полотне, что является разрушительным и может существенно повлиять на характеристики дорожного покрытия [10]. Для преодоления этих недостатков было разработано множество неразрушающих и экономящих время методов и оборудования [11–13].

Как неразрушающий, эффективный, быстрый и надежный метод контроля, динамический конусный пенетрометр (DCP) был введен в качестве критерия для проверки прочности фундамента в спецификациях Американской ассоциации государственных служащих автомобильных дорог и транспорта (AASHTO) и Южной Африки. [14].Это устройство обеспечивает непрерывные и непрерывные стратиграфические данные, когда его конусный зонд вводится в почву по вертикальной глубине. Данные, полученные с помощью DCP, получили сильное теоретическое признание и могут быть использованы для всесторонней оценки грунта основания. Применение DCP было дополнительно исследовано предыдущими исследователями. Siekmeier et al. [15], Джордж и др. [16] и Мукаби [17] построили эмпирическую формулу, сочетающую коэффициент проникновения (PR) DCP с модулем упругости и коэффициентом несущей способности (CBR) для Калифорнии.Mohammadi et al. [18], Альгамди [19], Эмре и др. [20], а также Ян и др. [21] получили некоторые полезные результаты для оценки плотности земляного полотна с помощью DCP, и была установлена корреляция между степенью уплотнения, коэффициентом проникновения и содержанием воды. Преимущество использования DCP заключается в проверке свойств почвы при ее естественной плотности и влажности. Эти применения теории и метода DCP были приняты для различных почв, и они обеспечивают возможность эмпирических корреляций, основанных на статистическом анализе полевых испытаний и свойств почвы.

Световой динамический пенетрометр (LDP) также является неразрушающим методом оценки характеристик слоя почвы, принцип работы которого аналогичен принципу работы DCP. По сравнению с DCP, его молот легче, а расстояние падения меньше, что удобно и быстро для полевых испытаний земляного полотна с использованием LDP вместо DCP. Таким образом, цель данной статьи — проверить степень уплотнения мелкозернистого грунтового основания с помощью LDP. Сначала были представлены принципы и этапы тестирования на основе LDP.Испытания на уплотнение и LDP типичной глины с низким пределом текучести были проведены в лаборатории, и квадратное уравнение прогнозирования между степенью уплотнения ( K ), коэффициентом пенетрации (PR) и содержанием воды ( ω ). ) было установлено. Затем справедливость этого уравнения была проверена полевыми испытаниями мелкозернистых грунтовых оснований. Наконец, был предложен и апробирован численный метод расчета влагосодержания грунтовых оснований. Таким образом, степень уплотнения мелкозернистого грунтового основания может быть рассчитана согласно квадратному уравнению прогнозирования, которое использует коэффициент проникновения (PR) и численно рассчитанное содержание воды вместо измеренного значения в поле.

2. Устройство и метод испытаний LDP

Легкий динамический пенетрометр (LDP), малогабаритный портативный пенетрометр для испытаний грунта на месте, состоит из молотка (вес 10 кг и расстояние падения 500 мм), проникающий стержень (длина 1000 мм, всего 4 стержня) и коническая головка (диаметром 40 мм и 60 ° на коническом наконечнике), как показано на рисунке 1. Когда полевые испытания проводятся с использованием LDP, глубина и капли молотка LDP регистрируются, когда наконечник конуса вбивается в грунт молотком.Коэффициент проникновения (PR), определяемый как глубина удара молота, может отражать свойства слоев почвы.

Когда проводится испытание с использованием LDP, необходимо выполнить следующую процедуру: (1) Испытательная площадка должна быть плоской, и также должен быть подготовлен журнал записей. (2) Конический наконечник и стержень для проникновения со шкалой должны быть собраны и подключены. Во время испытания стержень для проникновения всегда должен быть перпендикулярен поверхности земли. (3) Во время испытания стержень для проникновения должен удерживаться одним тестером.Молоток следует поднять и отпустить вдоль стержня проникновения. При этом необходимо регистрировать частоту и глубину проникновения.
3. Лабораторные испытания на основе LDP и прогноз степени уплотнения
3.1. Лабораторный тест на основе LDP
Образцы почвы были взяты в рамках проекта расширения скоростной автомагистрали Наньчан-Чжаншу в провинции Цзянси. Предел жидкости, предел пластичности, оптимальное содержание влаги, максимальная плотность в сухом состоянии и анализ размера частиц были проведены для классификации почвы и основных свойств.Их предел жидкости и предел пластичности составляют 35,8% и 22,8% соответственно. Согласно тесту на уплотнение, оптимальное содержание влаги и максимальная плотность в сухом состоянии составляют 13,0% и 1,954 г / см ³ соответственно. Анализ размера частиц показывает, что процент прохождения 0,075 мм образцов почвы составляет 82,2%. Таким образом, образец почвы был отнесен к категории глины с низким пределом текучести в соответствии со стандартом «Методы испытаний грунтов для дорожного строительства » (JTG E40-2007) в Китае.
Чтобы изучить влияние содержания воды на PR, измеренное LDP, были приготовлены различные образцы почвы с 5 начальным содержанием воды и 5 плотностями в сухом состоянии.Содержание воды в образцах почвы было установлено на 9%, 13%, 16%, 19% и 23%, что охватывает возможный диапазон влажности грунтов земляного полотна в Китае. Степень уплотнения земляного полотна составляет 96% и 93% соответственно, согласно требованиям действующей спецификации в Китае. Для повышения точности теста на основе LDP были выбраны степени уплотнения 82%, 86%, 90%, 94% и 98% образцов грунта. Образцы 152 мм × 220 мм (диаметр × высота) были приготовлены методом статического давления в 5 слоев, как показано на рисунке 2.Зависимости между содержанием воды и PR с различной степенью уплотнения были изогнуты на рисунке 3. На рисунке 3 можно увидеть, что минимальное значение PR находится рядом с оптимальным содержанием воды для той же степени уплотнения, а значения PR уменьшаются. с увеличением степени уплотнения значения при неизменном содержании воды. Как упоминалось выше, коэффициент проникновения (PR) LDP может отражать плотностные свойства слоев почвы. Таким образом, зависимость между PR, степенью уплотнения ( K ) и влагосодержанием ( ω ) почв может быть построена в соответствии с результатами LDP [18–21], как показано в следующем уравнении: где — степень уплотнения почвы (%), — степень пенетрации (мм / капля), — влажность почвы (%).

3.2. Полевые испытания на основе LDP
Был выбран типичный участок K24 + 600, из которого были взяты образцы грунта. Испытания светодинамического пенетрометра (LDP) проводились в верхней части 96-й зоны (т.е. степень уплотнения 96%), 94-й зоны и 93-й зоны существующего земляного полотна с глубиной проникновения 360 см, как показано на рисунке. на рисунке 4. Данные испытаний были записаны для каждых 20 см глубины проникновения.
На рисунке 5 показаны значения PR для различных программ тестирования.Из Рисунка 5 видно, что значения PR постепенно увеличиваются с увеличением глубины, что указывает на то, что степень уплотнения грунта откосов земляного полотна постепенно уменьшается с увеличением глубины. Значение PR составляет около 13 мм на ход молота на глубине 100 см откоса земляного полотна и распределяется относительно равномерно. Причина в том, что полевые испытания на основе ТБД проводились летом, и влажность поверхности склона была относительно низкой. Значения PR постепенно увеличиваются и составляют от 14 мм до 20 мм за удар на глубине от 100 см до 360 см.Кроме того, из рисунка 5 видно, что хотя V1, V2 и V3 начинались с вершины разных зон, их значения PR почти одинаковы на глубине 100 см. Это показывает, что нет явной разницы в свойствах земляного полотна в этом объеме, несмотря на то, что их начальные степени уплотнения различны. Кроме того, на Рисунке 5 показано, что значения PR для секции V3 больше, чем для двух других секций, что указывает на то, что содержание воды в нижнем земляном полотне больше, чем в верхнем земляном полотне.

3.3. Измерение степени уплотнения и содержания воды на откосе земляного полотна
Для исследования изменений степени уплотнения и содержания воды на откосе земляного полотна К24 + 600 вручную выкопали канаву шириной 50 см и шириной 510 см. глубина по сечению V1. Степень уплотнения и влагосодержание измеряли методом испытания врезного кольца в горизонтальных плоскостях с вертикальным расстоянием 20 см. Самая низкая горизонтальная плоскость находится на дне канавы.Для каждой горизонтальной плоскости были отобраны два образца грунта на расстоянии 20 см в продольном направлении (параллельно направлению движения транспорта), как показано на Рисунке 6. Их средние значения были приняты в качестве окончательных значений для этого местоположения.

На рис. 7 показаны измеренные значения содержания воды и степени уплотнения. На Рисунке 7 (а) видно, что содержание воды постепенно увеличивается с увеличением глубины и становится относительно стабильным ниже глубины 200 см. Содержание воды составляет от 18% до 27% на глубине 200 см и от 21% до 27% на глубине 200 см.Это связано с тем, что содержание воды на верхней глубине контролируется климатом, а на нижней глубине — грунтовыми водами. Первое резко меняется для разных сезонов, второе стабильно с сезонными изменениями. На Рисунке 7 (б) видно, что степень уплотнения резко изменяется от 80% до 93% на глубине 200 см. На глубине менее 200 см степень уплотнения относительно стабильна: от 82% до 88%.
3.4. Сравнение прогнозируемых и измеренных степеней уплотнения
Расчетные степени уплотнения с использованием (1) и измеренные значения показаны на рисунке 8.На рисунке 8 видно, что они относительно согласованы. Среднеквадратичные ошибки между расчетными и измеренными степенями уплотнения на вертикальных участках V1, V2 и V3 составляют 3,44%, 3,24% и 3,31% соответственно, а среднее значение среднеквадратичных ошибок составляет 3,33%. Следовательно, различия между расчетной и измеренной степенями уплотнения являются приемлемыми, что означает, что уравнение прогнозирования степеней уплотнения на основе PR и содержания воды имеет удовлетворительную точность.
4. Степень уплотнения согласно числовому содержанию влаги
Согласно вышеуказанному исследованию, степень уплотнения грунта откосного земляного полотна на разных глубинах может быть рассчитана на основе значения PR и измеренного содержания воды. Первое можно быстро получить с помощью LDP, а второе требует времени. Следовательно, быстрый метод определения содержания воды является ключом к вычислению степени уплотнения с использованием (1). Содержание воды в грунте откосов земляного полотна можно рассчитать с помощью численного моделирования, которое, как доказали некоторые исследователи с помощью программного обеспечения GeoStudio, является рациональным [22–25].
4.1. Параметры теста
Для этого моделирования требуются некоторые параметры, включая гидравлические свойства, термодинамические свойства, физиологические параметры и метеорологические параметры почвы. Все необходимые параметры приведены в таблице 1. Их значения можно найти в литературе [22].
тепло на единицу объема 90 042 D _R
Категория параметра Соответствующий параметр Символ Единица
Гидравлические свойства Характеристическая кривая грунтовых вод SWCC —
Коэффициент насыщенной инфильтрации k _ws м / с
Термодинамические свойства Коэффициент теплопроводности λ _т — λ _v Дж / (м ³ · ° C)
Физиологические параметры растительности Индекс площади листа LAI —
Индекс глубины корня M
Метеорологические параметры Среднесуточная температура T ° C
Суточная относительная влажность RH %
Суточная относительная скорость ветра U м / с
Среднесуточное количество осадков P _r мм
4.2. Расчетные и измеренные значения влагосодержания
Затем было выполнено численное моделирование откоса земляного полотна К24 + 600 в соответствии с методикой, описанной в литературе [22, 26, 27]. Содержание воды было рассчитано с использованием параметров, упомянутых выше, и результаты расчетов значений содержания воды в почве показаны на Рисунке 9. Измеренные значения для участка K24 + 600 также показаны на Рисунке 9. Это можно увидеть на Рисунке 9. что рассчитанные и измеренные содержания воды в секциях V1, V2 и V3 в целом хорошо совпадают.Из-за неоднородности земляного полотна и погрешностей измерений некоторые данные разрознены. Помимо дискретных точек, среднеквадратичные ошибки между измеренными и рассчитанными содержаниями воды в секциях V1, V2 и V3 составляют 1,19%, 1,53% и 1,34% соответственно, а их среднее значение составляет 1,35%. Он показывает относительно высокую точность для инженерной практики. Следовательно, влажность земляного полотна на разной глубине может быть рассчитана численным методом.
4.3. Степень уплотнения на основе рассчитанного и измеренного содержания воды
Кроме того, чтобы исследовать точность степени уплотнения из (1) с использованием рассчитанного и измеренного содержания воды, они показаны на Рисунке 10.Из рисунка 10 видно, что расчетные степени уплотнения земляного полотна, основанные на численном содержании воды, как правило, существенно не отклоняются от измеренных значений. Из-за неоднородности земляного полотна и погрешностей измерений некоторые контрольные точки разбросаны. Помимо трех дискретных точек, среднеквадратичные ошибки между расчетной и измеренной степенями уплотнения составляют 2,80%, 3,53% и 2,46% для участков V1, V2 и V3 соответственно, а их среднее значение равно 2.93%. Он показывает, что для существующего земляного полотна эти степени уплотнения, оцененные по формуле (1) в соответствии с числовым и измеренным содержанием воды, почти эквивалентны. Поскольку содержание воды на любой глубине в земляном полотне может быть определено численным методом в этом исследовании без выемки откосов земляного полотна, что значительно экономит время, чем измерения в полевых условиях, PR и численное содержание воды можно использовать для прогнозирования степень уплотнения с помощью (1) быстро.
5.Выводы
Испытания на уплотнение и светодинамический пенетрометр (LDP) были проведены для образцов глины с низким пределом текучести с различным содержанием воды в лаборатории. Содержание воды и степень уплотнения были измерены для типичного откоса земляного полотна K24 + 600 с помощью испытания LDP в полевых условиях. Затем было построено и проверено прогнозное уравнение коэффициента проникновения (PR), степени уплотнения ( K ) и содержания воды ( ω ). Чтобы избежать выемки грунта на откос для измерения его содержания воды, был предложен численный метод определения содержания воды в откосе земляного полотна.Его можно использовать для замены измеренного содержания воды. Некоторые основные выводы можно сделать следующим образом: (1) Была установлена и проверена квадратичная функция между степенью уплотнения, PR и содержанием воды, измеренными для глины с низким пределом текучести. Среднеквадратичная ошибка между расчетной и измеренной степенью уплотнения была в пределах 3,5%, что доказывает обоснованность взаимосвязи, предложенной в этом исследовании. (2) Трудно измерить содержание воды без выемки откосов земляного полотна.Предложен и апробирован численный метод водности грунтов откосов земляного полотна. Результаты показывают, что они имеют относительно удовлетворительную точность. Следовательно, этот численный метод можно использовать для расчета содержания воды в грунтовом грунте, что позволяет сэкономить гораздо больше времени, чем измерение на месте. (3) В соответствии с числовым содержанием воды значение PR, полученное в ходе полевых испытаний на основе LDP. , а также взаимосвязь между степенью уплотнения, PR и влагосодержанием, построенная в этом исследовании, степень уплотнения может быть определена быстро.Эффективность этого метода была подтверждена сравнением рассчитанного и измеренного содержания воды.
Доступность данных
Данные, использованные для подтверждения выводов этого исследования, можно получить у соответствующего автора по запросу.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Благодарности
Авторы выражают признательность за финансовую поддержку Национальной программе ключевых исследований и разработок Китая (2017YFC0805307), Национальному фонду естественных наук Китая (51478054), Молодежному фонду естественных наук провинции Хунань (2018JJ1026), Ключевой проект Департамента образования провинции Хунань (17A008), Программа Департамента коммуникаций Цзянси (2013C0011) и Открытый исследовательский фонд Государственной инженерной лаборатории технологий содержания автомобильных дорог Чаншанского университета науки и технологий (kfj150103).
Насыпная плотность — Измерение | Информационные бюллетени
Ключевые моменты
Насыпная плотность — это вес почвы в заданном объеме.
Почвы с насыпной плотностью выше 1,6 г / см3 имеют тенденцию ограничивать рост корней.
Насыпная плотность увеличивается с уплотнением и имеет тенденцию к увеличению с глубиной.
Песчаные почвы более склонны к высокой насыпной плотности.
Насыпную плотность можно использовать для расчета свойств почвы на единицу площади (например, кг / га).
Фон
Объемная плотность почвы (BD), также известная как насыпная плотность в сухом состоянии, представляет собой вес сухой почвы (M _{твердых веществ}), деленный на общий объем почвы (V _почвы).Общий объем почвы — это совокупный объем твердых частиц и пор, которые могут содержать воздух (V _воздух) или воду (V _вода) или и то, и другое (рисунок 1). Средние значения содержания воздуха, воды и твердого вещества в почве легко измерить и являются полезным показателем физического состояния почвы.
BD почвы и пористость (количество поровых пространств) отражают размер, форму и расположение частиц и пустот (структуру почвы). И BD, и пористость (V _поры) дают хорошее представление о пригодности для роста корней и проницаемости почвы и жизненно важны для системы почва-растение-атмосфера (Cresswell and Hamilton, 2002; McKenzie et al., 2004). Обычно желательно иметь почву с низким BD (<1,5 г / см ³) (Hunt and Gilkes, 1992) для оптимального движения воздуха и воды через почву.

Рисунок 1: Структурный состав почвы, содержащий фракцию почвы (V _{твердых веществ}) и поровое пространство для воздуха (V _воздух) и воды (V _вода).
Измерение насыпной плотности
Измерение насыпной плотности может быть выполнено, если вы подозреваете, что ваша почва уплотнена, или как часть планов управления удобрениями или орошением (см. Информационный бюллетень «Насыпная плотность — использование на ферме»).Чтобы учесть изменчивость, полезно провести несколько измерений в одном и том же месте с течением времени и на разной глубине в почве, например на глубине 10, 30 и 50 см, чтобы посмотреть как на поверхность почвы, так и на подпочву. Также полезно измерить объемную плотность при сравнении методов управления (например, возделываемых и не возделываемых), поскольку физические свойства почвы часто меняются (Hunt and Gilkes, 1992).
Наиболее распространенный метод измерения BD почвы — это сбор известного объема почвы с помощью металлического кольца, вдавленного в почву (неповрежденная сердцевина), и определение веса после высыхания (McKenzie et al., 2004).
Отбор проб почвы
Этот метод лучше всего подходит для влажных почв без гравия. При отборе проб летом можно увлажнить почву вручную, чтобы не повредить сердцевину насыпной плотности. Для этого поставьте бездонную бочку на почву и залейте водой, дав ей естественное увлажнение в течение 24 часов.
Используя соответствующие инструменты (см. Информационное окно), подготовьте ровную горизонтальную поверхность в почве с лопатой на глубине, на которой вы хотите взять пробы.Вдавите или аккуратно вбейте стальное кольцо в почву. Для защиты кольца можно использовать брусок. Не толкайте кольцо слишком далеко, иначе почва уплотняется. Выкопайте вокруг кольца, не нарушая и не разрыхляя почву, которую оно содержит, и осторожно удалите его, оставив почву неповрежденной (рис. 2). Удалите излишки почвы с внешней стороны кольца и срежьте ножницами все растения или корни на поверхности почвы). Насыпьте почву в полиэтиленовый пакет и закройте его, отметив дату и место взятия пробы.Распространенными источниками ошибок при измерении BD являются разрушение почвы при отборе проб, неточная обрезка и неточное измерение объема кольца. Гравий может затруднить обрезку керна и дать неточные значения, поэтому лучше брать больше образцов, чтобы уменьшить ошибку таким образом.

Рисунок 2: Кольцо насыпной плотности с неповрежденной сердцевиной почвы внутри.
Расчеты
Объем грунта
Объем почвы = объем кольца
Для расчета объема кольца:
i.Измерьте высоту кольца линейкой в см с точностью до миллиметра.
ii. Измерьте диаметр кольца и уменьшите это значение вдвое, чтобы получить радиус®.
iii. Объем кольца (см ³) = 3,14 x r ² x высота кольца.
Если диаметр кольца = 7 см и высота кольца = 10 см Объем кольца = 3,14 x 3,5 x 3,5 x 10 = 384,65 см ³
Масса сухой почвы
Для расчета сухой массы почвы:
т.Взвесьте жаростойкий контейнер в граммах (W ₁).
ii. Осторожно удалите всю почву из мешка в контейнер. Просушите почву 10 минут в микроволновой печи или 2 часа в обычной духовке при 105ºC.
iii. Когда почва высохнет, взвесьте образец на весах (W ₂).
iv. Вес сухой почвы (г) = W ₂ — W ₁
Насыпная плотность
Насыпная плотность (г / см ³) = Вес сухой почвы (г) / Объем почвы (см ³)
Насыпная плотность обычно выражается в мегаграммах на кубический метр (Мг / м ³), но также используются числовые эквивалентные единицы г / см ³ и т / м ³ (1 Мг / м ³ = 1 г / см ³ = 1 т / м ³) (Cresswell and Hamilton, 2002).
Критические значения уплотнения
Критическое значение объемной плотности для ограничения роста корней зависит от типа почвы (Hunt and Gilkes, 1992), но в целом объемная плотность выше 1,6 г / см ³ имеет тенденцию ограничивать рост корней (McKenzie et al. , 2004 ). Песчаные почвы обычно имеют более высокую насыпную плотность (1,3–1,7 г / см ³), чем мелкие илы и глины (1,1–1,6 г / см ³), потому что они имеют большие, но меньшие поровые пространства.В глинистых почвах с хорошей структурой почвы больше порового пространства, потому что частицы очень маленькие, и между ними помещается много маленьких пор. Почвы, богатые органическим веществом (например, торфяные почвы), могут иметь плотность менее 0,5 г / см ³.
Насыпная плотность увеличивается с уплотнением (см. Информационный бюллетень о уплотнении недр) на глубине, и очень плотные грунты или сильно уплотненные горизонты могут превышать 2,0 г / см. ³ (NLWRA, 2001; Cresswell and Hamilton, 2002).
Грунты с крупными обломками
Фракция почвы, которая проходит через сито 2 мм, является фракцией мелкозема.Остающийся на сите материал (частицы> 2 мм) представляет собой крупные фрагменты и гравий. Наличие гравия существенно влияет на механические и гидравлические свойства почвы. Общее поровое пространство уменьшается в почве с большим количеством гравия, и растения более восприимчивы к эффектам засухи и заболачивания. Если в почве> 10% гравия или камни имеют размер> 2 см, обычные показания насыпной плотности будут неточными, так как большинство крупных фрагментов имеют насыпную плотность 2,2–3,0 г / см ³ (McKenzie et al., 2002). Это важно понимать при использовании измерений объемной плотности для расчета уровней питательных веществ на основе площади, поскольку это приведет к завышению оценки.
Метод выемки грунта или замены воды полезен для почв, которые слишком рыхлые, чтобы собрать неповрежденный керн или комок, или для почв, содержащих гравий. Как неповрежденный комок, так и методы раскопок подробно описаны Cresswell and Hamilton (2002).
Информацию об интерпретации результатов насыпной плотности и ее использовании в расчетах общего содержания питательных веществ и углерода см. В информационном бюллетене «Насыпная плотность — использование на ферме».
Дополнительная литература и ссылки
Крессвелл HP и Гамильтон (2002) Анализ размера частиц. В: Физические измерения и интерпретация почвы для оценки земель . (Редакторы NJ McKenzie, HP Cresswell и KJ Coughlan) Издательство CSIRO: Коллингвуд, Виктория. pp 224-239.
Хант Н. и Гилкс Р. (1992) Справочник по мониторингу фермерских хозяйств . Университет Западной Австралии: Недлендс, Вашингтон.
Маккензи Н., Кофлан К. и Крессвелл Х. (2002) Физические измерения и интерпретация почвы для оценки земель .Издательство CSIRO: Коллингвуд, Виктория.
McKenzie NJ, Jacquier DJ, Isbell RF, Brown KL (2004) Австралийские почвы и ландшафты Иллюстрированный сборник . Издательство CSIRO: Коллингвуд, Виктория.
NLWRA (2001) Австралийская оценка сельского хозяйства 2001 г. Национальный аудит земельных и водных ресурсов.
Авторы: Кэтрин Браун (Университет Западной Австралии) и Эндрю Верретт (Департамент сельского хозяйства и продовольствия Западной Австралии).
Этот информационный бюллетень gradient.org.au был профинансирован программой «Здоровые почвы для устойчивых ферм», инициативой Фонда природного наследия правительства Австралии в партнерстве с GRDC, а также регионами WA NRM Совета водозабора Avon и NRM Южного побережья. через инвестиции в Национальный план действий по засолению и качеству воды и Национальную программу по уходу за землей правительства Западной Австралии и Австралии.
Главный исполнительный директор Департамента сельского хозяйства и продовольствия штата Западная Австралия и Университет Западной Австралии не несут никакой ответственности по причине халатности или иным образом, возникшей в результате использования или разглашения этой информации или любой ее части.