Определение толщины уплотняемого слоя насыпи для различных типов уплотняющих и трамбующих машин

Толщина уплотняемого слоя грунта катками на пневматических шинах определяется по формуле [18]:

h_пн = 0,18 , (33)

где W - фактическая влажность уплотняемого грунта, доли ед.;

W_о - оптимальная влажность уплотняемого грунта, доли ед.;

m_к - масса катка, приходящаяся на одно колесо, кг;

P_м - давление в шинах, кг / cм²;

ξ – коэффициент жесткости шины, зависящий от давления в ней:

P_м, кг/cм²1 2 3 4 5 6

ξ 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1

Толщина слоя грунта при уплотнении кулачковыми катками

h_кул = 0,65 (L_k +2,5 d – h_p), (34)

где L_k – длина кулачка, см;

d – наименьший поперечный размер опорной поверхности кулачка, см;

h_p – глубина разрыхляемой верхней части слоя грунта, образующегося в период выхода кулачка из слоя, см; зависит от длины кулачка и принимается равной 3 - 4 см.

Вибрационные катки оцениваются критериями отношения возбуждающей силы к их весу: P / Q = K. При определенном соотношении P и Q наступает критическое состояние К_о, когда качественно меняется колебание вибрирующей массы или круглого металлического вальца. При K < К_о поверхность вибрирующей массы не отрывается от уплотняемого слоя, грунт испытывает знакопеременное воздействие и происходит виброуплотнение. В случае K > К_о поверхность вибрирующей массы отрывается от поверхности грунта и уплотнение происходит вибротрамбованием.

Вибрирование способствует поднятию воды из нижней части уплотняемого слоя вверх. Лучшие результаты виброуплотнением и вибро-трамбованием достигаются, когда влажность грунта превышает оптимальную, определенную стандартным уплотнением, на 10 – 20 %.

Масса вибротрамбующей машины выбирается по удельному статическому давлению:

P = 0,1 Q / F, (35)

где P – удельное статическое давление, МПа;

Q – масса уплотняющей машины или масса, приходящаяся на вибровалец, кг;

F – площадь контакта вальца с грунтом, см² .

Таблица 19

Тип уплотняющей машины	Оптимальная толщина уплотняемого слоя в плотном теле, см (в числителе) и количество проходов по одному следу (в знаменателе) при коэффициенте уплотнения
Связные грунты	Несвязные грунты
0,95	0,98	0,95	0,98
Катки прицепные и полуприцепные на пневматических шинах массой, т: 10 - 16 25 - 35 40 - 60	15 – 20 / 6 - 8 30 – 35 / 6 - 8 40 – 45 / 6 - 8 70 - 80	10 – 15 / 8 - 12 25 – 30 / 8 - 10 30 – 35 / 8 - 10 45 - 60	20 – 25 / 4 - 6 30 – 40 / 4 - 6 45 – 50 / 4 - 6 90 - 100	15 – 20 / 6 - 8 25 – 30 / 6 - 8 35 – 40 / 6 - 8 70 - 80
Катки кулачковые прицепные массой 9 и 18 т	20 – 25 / 6 - 8	15 – 20 / 8 - 10	-	-
Катки решетчатые массой 25 т	35 – 40 / 20	25 – 30 / 20	40 – 50 / 20	35 – 40 / 20
Вибрационные катки массой, т: 3 - 5 6 - 8 10 - 12	- - -	- - -	40 – 50 / 12 60 – 70 / 20 80 – 100 / 16	25 – 30 / 12 35 – 40 / 20 40 – 50 / 16
Виброуплотня-ющая плита массой, кг: 125 - 250	- -	- -	20 - 30 35 - 40	10 - 15 20 - 25
Плиты экскаваторные массой 2 - 3 т при падении с высоты 2 - 3 м	80 - 90	50 - 60	100 - 110	70 - 80

Наибольшие глубины уплотнения достигаются для грунтов при удельных статических давлениях, МПа: переувлажненные пески – 0,003 - 0,004, пески оптимальной влажности – 0,006 - 0,01, супеси оптимальной влажности – 0,01 - 0,02.

Толщина уплотняемого слоя зависит от коэффициента уплотнения и массы вибрационного агрегата (табл.20).

Таблица 20

Масса катка, т	Толщина уплотняемого слоя при коэффициентах уплотнения для несвязных грунтов
1,0	1,1
6 - 8 10 - 12	40 - 50 60 - 70 80 - 100	25 - 30 35 - 40 40 - 50

При уплотнении связных грунтов виброкатками эффективность их работы снижается. В зависимости от физико-механических свойств и влажности связных грунтов толщина уплотняемого слоя составляет 35 - 60 см для катков массой 6 - 12 т.

Толщина уплотняемого слоя трамбованием определяется по следующей формуле:

h_тр = 1,1 В_наим (1 – е ^{–3,7 i / i} ), (36)

где h_тр – толщина уплотняемого трамбованием слоя, см;

В_наим - наименьший размер трамбовки в плане, см;

W, W_о – фактическая и оптимальная влажность грунта, доли ед.;

i и i_n – удельный и предельный импульс трамбовки, кг с / см² :

i = . (37)

Здесь М – масса трамбовки, кг;

g – ускорение силы тяжести, см / c²;

h_п – высота падения трамбовки, см;

К – коэффициент, учитывающий опережающее развитие напряжения относительно развития деформации и нелинейности изменения напряжения (1,7 - 2,0);

F – площадь основания трамбовки, т.е. контакта с грунтом, см²;

τ – время удара, с; зависит от массы трамбовки и разновидности грунта (табл. 21).

Таблица 21

Состояние грунта	Время удара трамбовки (с) при массе трамбовки (кг)
для несвязных грунтов	для связных грунтов
Рыхлое	0,024	0,035	0,065	0,076	0,11
Плотное	0,012	0,017	---	---	---

Экспериментально определенные значения предельных импульсов трамбовки i_n для разных грунтов составляют: для песков 0,005 – 0,007, для суглинков легких 0,007 – 0,012, для суглинков тяжелых 0,012 - 0,02, для глин 0,02 - 0,027.

Число ударов трамбовок по одному месту для достижения необходимой плотности при толщине уплотняемого слоя

n = h_тр i_n К / h_о i, (38)

где h_о – оптимальная толщина слоя, см (60 - 80);

К – коэффициент, учитывающий степень уплотнения грунта и его разновидности (табл. 22).

Таблица 22

Требуемая плотность грунта	Связный грунт	Несвязный грунт
0,95 0,98 1,0