Эффективность уплотнения грунтов

Экспериментальные исследования в полевых условиях показывают, что эффективность уплотнения просадочных грунтов тяжелыми трамбовками зависит от многих факторов и в основном определяется: количеством ударов, весом, диаметром трамбовки, шириной уплотняемой площади, физико-механическими характеристиками уплотняемых грунтов.

Накопление остаточных деформаций сжатия уплотненного грунта при трамбовании происходит по мере увеличения количества ударов трамбовки. При этом наряду с увеличением общего понижения уплотняемой поверхности происходит повышение степени плотности и глубины уплотнения грунта. Результаты уплотнения лессовых просадочных суглинков трамбовкой весом 4,5 тс диаметром основания 1,4 м показывают (см. рис. 53), что глубина уплотнения при минимальном значении объёмной массы скелета грунта 1,6 т/м3 после 8 ударов трамбовки составляет 1,7 м, а при 12 и 20 ударах соответственно 2 и 2,5 м. При этом по мере увеличения количества ударов свыше необходимого для уплотнения до отказа (в данном случае 12 ударов) объемная масса скелета грунта при его пониженной влажности в верхней части уплотненной зоны может несколько снижаться за счет динамических разгружающих напряжений, возникающих при ударах.

С увеличением веса трамбовки и, главным образом, удельного статического давления на грунт, представляющего собой отношение массы к площади трамбовки, быстрее происходит формирование уплотненной зоны и повышается эффективность уплотнения грунта. Наибольшее влияние на степень плотности грунтов оказывают вес и удельное статическое давление при уплотнении грунтов с пониженной влажностью.

Увеличение диаметра трамбовки в 2 раза ( с 1,2 — до 2,4 м) приводит к повышению глубины уплотнения в 2,75 раза, т. е. до 5,5 м (рис. 55). Выполненные исследования показали, что с увеличением ширины уплотняемой площади увеличивается глубина уплотнения и понижение трамбуемой поверхности, которая при площади 3X3 следа достигает максимальных значений.

На эффективность уплотнения грунтов тяжелыми трамбовками весьма существенно влияют физико-механические характеристики и структура грунтов. Многочисленные экспериментальные исследования и опыт строительства показывают, что наибольшая эффективность уплотнения грунтов достигается при их оптимальной влажности. При снижении влажности ниже оптимальной требуется большая энергия на разрушение существующей и формирование новой структуры, в связи с этим при некотором повышении степени уплотнения происходит снижение глубины уплотнения. Снижение влажности ниже оптимальной на 0,04—0,05 в лессовых грунтах приводит к уменьшению глубины уплотнения на 20—25%.
Повышенная степень плотности уплотняемого грунта за счет необходимой затраты большей энергии на разрушение существующей структуры приводит к уменьшению глубины уплотнения. Особенно это сказывается при уплотнении грунтов с естественной природной структурой. В насыпных глинистых грунтах глубина уплотнения тяжелыми трамбовками на 20—40% выше, чем в глинистых грунтах природного сложения.

При уплотнении грунтов трамбовками лишь часть энергии ударов их о грунт расходуется на остаточные деформации, т. е. уплотнение грунта. Остальная часть энергии переходит в упругие колебания грунта, интенсивность которых зависит от энергии удара, т. е. веса высоты сбрасывания трамбовки, ее площади. Исследования колебаний при уплотнении трамбовкой весом 3,5— 5,5 т, диаметром 1,3—1,4 м сбрасываемых с высоты 5—7 м лессовидных суглинков с влажностью 0,15—0,2 м и объемной массой скелета 1,5—1,7 т/м3 позволили установить, что амплитуда колебаний грунта по мере удаления от места удара трамбовки уменьшается и распространяется на 15—30 м. Для приближенной оценки можно принять, что при энергии удара 30—40 т/м сейсмичность в баллах распространяется на расстояния: 8 баллов — 3,5—4 м; 7 баллов — 5—7 м и 6 баллов — 9—10 м.