Общие понятия

Деформационные и прочностные свойства, водопроницаемость и капиллярность грунтов в большой степени зависят от их плотности. Чем выше плотность грунта, тем больше его прочность, меньше деформации (при одинаковом давлении). Увеличение плотности грунта сопровождается уменьшением его водопроницаемости и капиллярности. Учитывая это, строители широко используют искусственное уплотнение, как наиболее простой метод улучшение грунта.

Уплотнение трехфазного грунта, который, как правило, используется для возведения насыпных сооружений, происходит за счет уменьшения объема воздуха, содержащегося в порах грунта. При этом искусственное уплотнение можно представить как процесс сближения и проникновения мелких частиц и агрегатов в промежутки между крупными. Под действием внешней нагрузки (статическая, ударный или вибрационный) этот процесс протекает до тех пор, пока объем воздуха, в порах грунта не достигает определенного минимума (4-6%), то есть грунт будет представлять, по существу, двухфазную систему. Дальнейшее уплотнение грунта практически нецелесообразно, так как возможно только за счет выдавливания воды, что требует длительного воздействия постоянной нагрузки.

В качестве показателя степени уплотнения используется плотность скелета r_d, который, как известно, является функцией плотности данного грунта и не зависит от его влажности.

Главными факторами, влияющими на уплотненность грунтов, являются:

1) влажность;

2) степень дисперсности грунта;

3) работа, затраченная на уплотнение.

Влияние влажности на плотность грунтов при уплотнении их постоянной ударной нагрузкой показано на рисунке 1.

При незначительной влажности, когда в грунте содержится прочносвязанная вода, уплотнение грунта затруднено из-за повышенной вязкости этой воды. По мере увеличения влажности, возрастает содержание рыхлосвязанной воды, что повышает подвижность грунтовых частиц, а следовательно, и уплотняемость грунта.

Увеличение влажности сопровождается повышением уплотняемости до появления в порах грунта свободной воды, которая препятствует сближению грунтовых частиц. При дальнейшем повышении влажности расстояния между частицами грунта увеличивается, а плотность его уменьшается.

Таким образом, объективно существует оптимальная влажность W_o, которая обеспечивает максимальную уплотняемость грунта при заданной работе уплотнения.

Оптимальной влажности уплотнения соответствует наибольшая плотность скелета r_dmax данного грунта.

Оптимальная влажность близка к максимальной молекулярной влажности W_мм.

Величина W_o возрастает, а r_dmax уменьшается с увеличением дисперсности грунта.

При определении в лабораторных условиях оптимальной влажности затрачивают работу уплотнения, которая зависит от вида грунта и увеличивается с возрастанием дисперсности грунта.