Аналіз будівельних властивостей ґрунту

Визначення основних фізичних характеристик ґрунту

Оптимальна вологість ґрунту у відсотках:

%, (2.1)

де – коефіцієнт, який враховує гранулометричний склад ґрунту: для супісків =0,7; для легких суглинків =0,6; для важких суглинків =0,55; для глини =0,50.

Щільність твердої частини ґрунту для глини приймаємо =2,72 г/см³, вміст повітря у ґрунті =0,04.

Максимальна стандартна щільність сухого ґрунту:

. (2.2)

г/см³

Згідно [1] район будівництва у Вінницькій області знаходиться у дорожньо - кліматичній зоні – У-ІІІ. Для ІV-ї категорії дороги, за п.4.11, визначимо найменші коефіцієнти ущільнення ґрунту для елементів земляного полотна:

- для робочого шару насипу (до 1,5 м) =0,98;

- для нижньої частини насипу від 1,5 м до 6 м=0,95; від 6 м – =0,98.

Призначимо для подальших розрахунків найбільший з коефіцієнтів ущільнення для шару земляного полотна =0,98.

Мінімальна потрібна щільність сухого ґрунту для різних елементів земляного полотна

. (2.3)

г/см³.

Коефіцієнт відносного ущільнення ґрунту:

, (2.4).

Граничні значення вологості ґрунтів, при яких ущільнення виконують без додаткових заходів:

(2.5)

де K_w1, K_w2 – коефіцієнти, які характеризують допустимий інтервал вологості, при якому можливе ущільненні W_І – W_ІІ, (табл.1.4) або (табл. 6.5 [1]) (за K_w1 приймається менше із значень за таблицею, для K_w2 приймається більше із значень).

Максимальна вологість ґрунту у річному циклі:

%, (2.6)

де – коефіцієнт, що характеризує вологість ґрунту в період польових обстежень W_п у частинах від максимальної величини. Значення для різних регіонів України наведені у таблиці 2.5 (відповідно до дорожнього районування території України, рис. А.2). Значення та W_п приймають для місяця, у якому проводилися польові обстеження (за завданням).

Вологість ґрунту для кожного місяця року () визначають послідовним множенням значення максимальної вологості в річному циклі на відповідні значення коефіцієнта

. (2.7)

Отримані значення заносимо в таблицю 2.1.

Таблиця 2.1 – Зміна вологості ґрунту W_i в річному циклі

Показники	Місяці

	0,96	0,98	1,0	1,0	0,89	0,76	0,72	0,80	0,84	0,87	0,90	0,95
W_{і, %}	21,33	21,78	22,22	22,22	19,78	16,89	16,00	17,78	18,65	19,33	20,00	21,11

Середня щільність вологого ґрунту в період будівництва:

г/см³ (2.8)

де W _б – вологість ґрунту в період будівництва (в частках одиниці). В курсовому проекті вологість ґрунту в період будівництва W _б приймають рівною верхній межі допустимої вологості (W_ІІ або W_o).

За даними таблиці 2.6 будуємо графік зміни вологості у річному циклі, на графік наносимо наносять межові значення допустимої вологості W₁, W_ІІ, W_o:

Місяці

W₂ W₀ W₁

Рисунок 2.1 – Графік зміни вологості ґрунту в річному циклі

За розміщенням кривої зміни вологості відносно граничних значень робимо висновок: ґрунт потребує додаткового зволоження. При дозволоженні ґрунту необхідно враховувати втрати вологості на випаровування за період між додатковим зволоженням і закінченням процесу ущільнення. Тому ґрунт необхідно дозволожувати не до оптимальної, а до потрібної вологості.

, (2.9)

де a₁ та a₂ – відповідно коефіцієнти, які враховують вплив різновиду ґрунту, температури повітря і швидкості вітру в місяці будівництва (за ДКГ);

– час між додатковим зволоженням та закінченням ущільнення ґрунту, частина доби (приймають 8 годин або 1/3 частина доби).

Необхідна кількість води для дозволоження – витрата води на одиницю об’єму ґрунту (т/м³):

. (2.10)

т/м³

Всі розрахунки зводимо в таблицю.

Таблиця – Фізичні характеристики та технологічні режими ущільнення ґрунту

№	Показник	Одиниця	Позначення	Числові значення
задані	визначені
	Щільність скелету ґрунту	г/см³		1,30
	Щільність твердої частини ґрунту	г/см³		2,72
	Вологість на границі текучості	%		46,0
	Оптимальна вологість ґрунту	%			23,0
	Вміст повітря при максимальній щільності скелету ґрунту	частка одиниці		0,04
	Максимальна щільність скелету при стандартному ущільненні	г/см³			1,61
	Коефіцієнт ущільнення ґрунту для робочого шару земляного полотна	частка одиниці	К_y	0,98
	Мінімальна потрібна щільність скелету ґрунту	г/см³			1,58
	Коефіцієнт відносного ущільнення ґрунту	частка одиниці	К_від		1,22
	Допустима вологість ґрунту в період будівництва	%			21,85 – 24,15
	Необхідна кількість води для дозволоження	т/м³	Р_в		0,055
	Товщина шару при ущільненні: - пневмокотками	см	h_у
	Кількість проходів котка - при роботі скреперів - при роботі екскаваторів		N

Розрахунок технологічних режимів ущільнення ґрунту

Визначення групи ґрунту за трудністю розробки

Рослинний шар ґрунту для різних землерийних машин відноситься до 1 групи за трудністю розробки. Будівельний ґрунт (суглино), типи за ДБН Д.2.2-1-99

Таблиця 2.3 – Розподіл ґрунтів на групи в залежності від трудності їх розробки

Найменування і коротка характеристика ґрунтів

Середня щільність в звичайному заляганні кг/м³

Механічна розробка ґрунтів

Розробка ґрунтів вручну

Розрихлення мерзлих ґрунтів

Нарізка прорізів в мерзлих ґрунтах бурильною машиною

екскаваторами

скреперами

бульдозерами

грейдера ми

Грейдер елеваторами

Бурильно-крановими машинами

одноківшеві

Траншейними цепними

траншейними роторними

Глина

а) м’яко і туго пластичні

3м

2м

Визначення товщини ґрунту, що підлягає ущільненню

Товщина шару ґрунту під час ущільнення його котками на пневматичних шинах (25 т):

см (2.11)

де А – експериментальний коефіцієнт, приймають для пневмоколісних котків А=0,45.

– навантаження на пневмоколесо котка, кг (для 25 т котків – 3125 кг, для 12 т – 1500 кг),

– вологість ґрунту в період ущільнення (у випадку попереднього до зволоження або просушування ґрунту приймають , якщо додаткові заходи не плануються – приймають );

W_o – оптимальна вологість ґрунту.

2.2.3 Визначення кількості проходів котка по одному сліду

Необхідна кількість проходів котка по одному сліду за рис 2.2:

- при скреперних роботах — 19 проходів;

- при транспортуванню ґрунту автосамоскидами — 21прохід.

Рисунок 2.2 – Графік зміни щільності глинистого ґрунту при укочуванні

1 – відсипка ґрунту скреперами; 2 – відсипка ґрунту автосамоскидами

період обтиснення (підкочування) ґрунту, період укочування