Автор Закрепление грунтов методами цементации и силикатизации
Воздействие на грунт, с помощью которого повышается его прочность, называется искусственное закрепление грунта. Прочность грунта заключается в его способности быть неразмываемым, иногда водонепроницаемым, используется с целью создания водонепроницаемых ограждений при отрывке котлованов и траншей, для борьбы с оплыванием откосов и укрепления оснований фундаментов. Поверхностное закрепление грунтов используется в строительстве при работах на глубине менее метра, а глубинное закрепление грунтов — на глубине в несколько метров, закрепление грунта.Способы выполнения искусственного закрепления грунтов: замораживание, цементация, силикатизация, битумизация, термические и электрохимические и др.
Метод цементации имеет место применения для закрепления крупнозернистых, среднезернистых песков и трещиноватых скальных пород путем нагнетания в грунт цементного раствора через инъекторы. В зависимости от размера трещины и пористости песка применяют суспензию с отношением цемента к воде от 1:1 до 1:10, а также цементные растворы с добавками глины, песка и других инертных материалов.
Силикатизация широко применяется при закреплении грунтов в основаниях существующих зданий для ликвидации их просадок. Силикатизация бывает одно- и двухрастворной. Двухрастворная силикатизация представляет собой последовательность нагнетаний в грунт сначала водного раствора силиката натрия, жидкого стекла, затем хлористого кальция, в результате химической реакции которые образуют гель кремниевой кислоты, гидрат окиси кальция, известь и хлористый натрий. Прочность грунта при этом достигает 1,5-3 МПа.
| Технические требования | Предельные отклонения | Контроль (метод и объем) |
| Проверка правильности проектных (расчетных) параметров и технических условий на производство работ путем контрольного закрепления | По проекту; предельные отклонения измеряемых величин не более минус 10% | Измерительный и визуальный, по указаниям проекта. При отсутствии указаний в количестве 3 % от числа инъекторов или технологических скважин и одним шурфом с отбором проб и лабораторным определением характеристик грунтов |
| Характеристики исходных рабочих материалов | По проекту; отклонения — не более 3 % | Измерительный, по указаниям проекта |
| Давление и расход рабочих материалов | То же, не более 5 % | То же |
| Показатели качества закрепленного грунтового массива (сплошность и однородность закрепления, форма и размеры закрепленного массива, прочностные и деформационные характеристики грунтов) | Должны соответствовать проекту | Измерительный, по указаниям проекта. При отсутствии указаний — контрольными скважинами в количестве 3 % действую-щих инъекторов или шурфами из расчета один на 3 тыс.куб.м закрепленного грунта; но не менее двух на объект |
| Линейные отклонения при разбивке мест размещения инъекторов или скважин в плане | По проекту, но не более 3% измеряемого расстояния между точками разбивки | Измерительный, не реже чем через каждые 10 точек разбивки |
| Линейные отклонения инъекторов и скважин от проектного отклонения | ||
| а) при глубине до 5 м; | 1 % глубины | Измерительный, через каждые 5 м скважины |
| б) при большей глубине | 0,5 % глубины | Измерительный, через каждые 5 м скважины |
| Температура жидких реагентов при нагнетании | Не ниже 5 град. С | Измерительный, ежесменно |
| Время гелеобразования для однорастворной двухкомпонентной силикатизации и смолизации | Не более 20 % | Измерительный, на каждой заходке |
| Показатели качества инъекционных растворов при цементации | По проекту | То же |
| Показатели качества цементации скальных грунтов | То же | Измерительный и визуальный (по указанию проекта) |
| Несущая способность илоцементных свай | — | Измерительный, по указанию проекта, не ранее 28 суток после устройства сваи. При отсутствии указаний — в количестве 1% от общего числа свай на объект |
| Технологический режим закрепления илов буросмесительным способом | По проекту и результатам опытных работ | Измерительный и визуальный |
| Температура и давление газов в скважине при термическом закреплении грунтов | По проекту | Измерительный, непрерывно |
| Прочность, деформативность и водостойкость грунта в массиве, закрепленном термическим способом | Не ниже установленных проектом | Измерительный, каждый закрепленный массив |
Закрепление грунтов | Строительная компания Водстрой, Красноярск
Наши специалисты используя многолетний опыт работы по закреплению грунтов и фундаментов, способны выполнить работы используя различные технологии закрепления грунта:
- тампонирование;
- водопонижение;
- шпунтовое ограждение.
Работы по закреплению грунтов и фундаментов выполняются максимально быстро и с высоким качеством работ, закрепление грунтов особенно актуально для грунтов с высоким уровнем подземных вод. АO «Водстрой» выполняет полный цикл работ по укреплению фундаментов.
Немного о закреплении грунтов:
Закрепление грунтов — это искусственное изменение физико-механических свойств грунтов, направленное на увеличение несущей способности основания сооружения, повышение деформационных и прочностных характеристик грунта, водонепроницаемости и сопротивлению размыва, применяется с целью создания водонепроницаемых ограждений при разработке котлованов и траншей, борьбы с оплыванием откосов, а также укрепления основания зданий. Например, это необходимо при реконструции аварийных зданий и сооружений, при строительстве новых зданий на слабом грунтовом основании, при проходке подземных выработок, увеличении несущей способности свай и опор большого диаметра с последующим закреплением основания, ниже существующей длины.
Наиболее распространённая и популярная из технологий по закреплению грунтов-это цементация грунтов. Закрепление грунтов достигается нагнетанием в грунт вяжущих материалов и химических растворов, в одном случае это инъекцирование растворов в грунт поинтервально, в другом-использование энергии высоконапорной струи раствора для разрушения и одновременного перемешивания грунта с цементным раствором при струйной цементации.
Искусственное закрепление грунтов может выполняться замораживанием, цементацией, силикатизацией, битумизацией, термическими и электрохимическими способами.
Компания «Водстрой» производит все работы в соответствии с пособием по химическому закреплению грунтов инъекцией в промышленном и гражданском строительстве к СНиП 3.02.01-83, используя многолетний опыт работы на рынке и высокий уровень квалификации своих специалистов.
Навигация по разделу
Спецработы
16.10.2014Буронабивные сваи диаметром 400 мм. склад завода Дымов
Окончено устройство БНС (буронабивных свай) под склад завода Дымов г.
Красноярск
СМИ о работе ОАО «Водстрой»
Газета «Ангарская правда» о Нашем предприятии
05.02.2014Введён в эксплуатацию Объект Богучанской ГЭС
Строительная компания Водстрой завершила строительство одного из объектов Богучанской ГЭС
Закрепление грунтов
Навигация:
Главная → Все категории → Контроль качества зданий
В целях повышения прочности и устойчивости грунтов или придания им свойств водонепроницаемости следует производить закрепление грунтов способами цементации, глинизации, битумизации, силикатизации, смолизации и термического закрепления. Приемка работ по закреплению грунтов заключается в проверке соответствия требованиям проекта размеров массива и характеристик закрепленного грунта. При приемке работ должны быть представлены: — планы и профили закрепленного массива с обозначением фактического местоположения иньекторов и скважин; — технические паспорта применяемых материалов; — журналы контроля работ по силикатизации и смолизации грунтов, цементации грунтов и термическому укреплению грунтов; — данные о прочности, водонепроницаемости, водоустойчивости и морозостойкости закрепленного грунта.
Количество контрольных скважин и шурфов, мест электрокаротажа и зондирования определяется проектом. К контрольному бурению и вскрытию шурфов следует приступать не ранее двух суток после окончания работ по закреплению грунтов. Цементация, глинизация, и битумизация. Цементацию и глинизацию следует применять как способы постоянного закрепления скальных, песчаных и гравелистых грунтов в основании зданий и сооружений, а также для устройства противофильтрационных завес. Физико-механические свойства цемента, предназначенного для приготовления цементационных растворов, должны быть проверены для каждой партии, поступающей на строительство,, независимо от паспортных данных завода-поставщика. Горячую битумизацию используют как вспомогательный способ для там понирования крупных трещин в скальных грунтах в целях предотвращения вымыва цементных и глинистых растворов при наличии больших скоростей потока грунтовых вод. Процесс нагнетания битума в каждую скважину считается законченным в случае отказа в поглощении битума грунтом при повторных циклах нагнетания.
После сдачи работ производят тампонаж скважин путем бетонирования их или засыпки грунтом с уплотнением. Искусственное замораживание грунтов. В сложных гидрогеологических условиях искусственное замораживание грунтов используется как способ временного укрепления водонасыщенных грунтов путем создания водонепроницаемого ледогрунтового ограждения с замкнутым контуром при строительстве подземных сооружений и фундаментов глубокого заложения. Контроль процесса замораживания осуществляется с помощью контрольных гидрогеологических и термометрических скважин, оборудованных контрольно-измерительными приборами. Приемка ледогрунтового ограждения включает проверку соответствия размеров и температур ледогрунтового ограждения проектным на основании журналов работ, измерений уровня грунтовых вод в гидрологических наблюдательных скважинах и температур грунта в термометрических скважинах. Одновременно должен быть уточнен режим замораживающей станции и рассольной сети для поддержания проектных размеров и температуры ледогрунтового ограждения на срок до окончания всех работ, производимых под его защитой.
Приемка готовых сооружений и конструкций, выполненных методом «стена в грунте», должна производиться с проверкой соответствия всех их показателей по прочности, устойчивости, сплошности и водонепроницаемости, предусмотренным в проекте. Похожие статьи:
Противопожарное оборудование жилых и общественных зданий
Навигация:
Главная → Все категории → Контроль качества зданий
Статьи по теме:
Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум
преимущества, применение — Информационный портал города Мичуринска. Афиша
Методы закрепления грунтов – основные принципы закрепления грунтов, полезная информация от компании «ПК Анкер Гео»
Закрепление грунтов — это мера, при которой уменьшение сжимаемости и повышение прочности происходит за счёт увеличения сцепления между частицами, а не за счёт разрушения структуры грунта с последующим повышением его плотности. Из наиболее популярных методов закрепления грунтов можно выделить:
- термический способ закрепления;
- электрохимический способ закрепления;
- глинизация грунтов;
- цементация грунтов;
- силикатизация грунтов.
Для каждого отдельного случая метод подбирается индивидуально с учётом типа грунта. Рассмотрим 4 основных принципа закрепления.
1. Термический способ закрепления
Данный метод применяется преимущественно к маловлажным грунтам глинистого типа, имеющим высокую степень проницаемости. Его удобно применять, когда ожидаемая просадка превышает по своим значениям допустимую величину осадки сооружения.
В процессе термической обработки прочность связей между частицами макропористого грунта увеличивается, за счёт чего грунт становится непросадочным.
Рекомендуемая температура обработки макропористого глинистого грунта — 300-400 °C. При таких условиях состав скелета грунта быстро меняется: наблюдается существенное сокращение глинистых и шепелеватых частиц. Происходит самое настоящее спекание частиц грунта между собой, за счёт чего и увеличивается его несущая способность.
Термическая обработка способна повысить прочность грунта на одноосное сжатие до 100 кг/см2.
В полевых условиях данный метод производится при помощи скважин диаметром 120-200 мм. Чем больше диаметр, тем лучше проникают продукты горения в подвергаемый закреплению массив. Максимальная глубина, на которую может быть закреплён грунт таким способом, составляет 20 м.
Для того чтобы обеспечить возможность нагнетания воздуха в пробуренные скважины, они герметично закрываются затворами. Таким образом, внутри грунта образуется камера сгорания.
2. Цементация грунтов
Данный метод применяется для закрепления обломочных скальных отложений крупно- и среднезернистых песков, галечниковых отложений, а также для заполнения образованных в грунтах карстовых пустот.
Цементация грунтов производится следующим образом: через перфорированные трубы (инъекторы) нагнетается цементный раствор. Производится данная процедура только в том случае, если в основании грунта коэффициент фильтрации превышает 80 м/сутки. Определить данный показатель поможет оборудование для зондирования грунтов.
Выходя из трубы-инъектора, раствор быстро затвердевает и цементирует грунт. Для лучшего соединения частиц грунта с раствором, непосредственно перед началом цементации скважину промывают, нагнетая в неё чистую воду.
Что касается цементного раствора, то он формируется в водоцементном отношении от 0,5 до 10. В отдельных случаях в него добавляют песок.
Цементация грунтов на большую глубину осуществляется через скважину диаметром 65 мм. Долговечность цементации напрямую зависит от наличия грунтовых вод и скорости их потока.
Широкое применение цементация грунтов получила при заполнении подземных выработок и карстовых пустот. В отдельных случаях к ней прибегают для организации отдельных фундаментов из трещиноватой скалы или закреплённого песка.
3. Силикатизация грунтов
Данный метод применяется для закрепления как водонасыщенных, так и сухих песков, микропористых просадочных, а также некоторых видов насыпных грунтов.
Сущность метода достаточно проста: в лёссы и пески нагнетается жидкое стекло (силикат натрия), который и цементирует поры грунта, повышая тем самым прочность связей между частицами.
Независимо от степени водонасыщения песчаные грунты укрепляют двухрастворным способом. Сперва в ход идёт силикат натрия, а вслед за ним хлористый кальций, значительно ускоряющий процесс образование гелия кремниевой кислоты в воде.
Закрепление грунтов посредством силикатизации может быть применено, если коэффициент фильтрации основания лежит в районе от 3 до 80 м/сутки. Грунты, пропитанные смолами или нефтепродуктами, силикатизации не подлежат.
4. Глинизация и битумизация
Данные методы способны существенно уменьшить водонепроницаемость скальных трещиноватых пород. Смесь подаётся через трубу-инъектор диаметром 20-35 мм. Как и при силикатизации, происходит нагнетание водной суспензии, содержание монтмориллонита в которой составляет порядка 60%.
Для лучшего заполнения раствором пор грунта, непосредственно перед началом глинизации в инъектор нагнетается около 20 дм3 воды под давлением в несколько атмосфер.
Битумизация целесообразна в тех случаях, когда цементация невозможна по причине высокой скорости течения грунтовых вод (90 м/сутки и более).
Как видим, современные технические возможности позволяют осуществлять закрепление грунтов самыми различными способами. Правильно выбрав технологию и неукоснительно соблюдая правила её выполнения, можно произвести закрепление грунтового основания любого типа.
Метод силикатизация грунтов, применяемый компанией URETEK в России. Обработка мягкого грунта специальным химическим составом
Как надежный способ укрепления непрочных грунтов в строительстве успешно применяется метод силикатизации. Данный способ можно использовать как под уже возведенными фундаментами, так и под еще строящимися зданиями. Наиболее часто сфера применения этого способа распространяется на почву с высоким содержанием песка, где коэффициент фильтрации исчисляется 0,5 – 80 м/сут.
Также силикатизация может применяться и на лессовых просадочных почвах, характеризующихся коэффициентом фильтрации в 0,2 – 2,0 м/сут.
Сама суть указанного метода заключается в достижении окаменения грунта при помощи специального химического вещества. После заливания гелеобразного раствора в обозначенном месте происходит его постепенное затвердевание, в результате чего получается плотная структура грунта. Укрепленная таким образом почва не поддается воздействию воды и способна выдержать большие нагрузки.
В чем заключается процесс силикатизации?
Для связки мелких компонентов грунта используют специальное вещество, обладающее способностью склеивать их. После приготовления вещества в нужном объеме его закачивают в грунт через подготовленные заранее отверстия либо через пробуренную скважину.
В зависимости от вида грунта и способа внедрения состава отличают два способа силикатизации.
Однорастворный
Этот способ используется в почве с содержанием мелко и среднезернистого песка, коэффициент фильтрации которого колеблется от 0,5 до 20 м/сут.
При этом способе раствор вводится в виде единого вещества, в результате чего прочность грунта во много раз улучшается.
Двухрастворный
Данный способ заключается в последовательном введении в грунт сначала жидкого стекла, а затем хлористого кальция. В результате химической реакции, происходящей непосредственно в почве, образуется гель кремниевой кислоты. Вначале затвердевание происходит в течение первых 24 часов очень интенсивно, затем несколько снижается. Полностью почва затвердевает по истечении 3 месяцев, повторяя процесс естественного образования песчаников. Показатель прочности грунта на сжатие при этом достигает до 4-5 МПа.
Главные особенности метода
Как и любой другой вид строительной деятельности, способ силикатизации имеет определенные плюсы и минусы. К неоспоримым достоинствам этого метода относят:
— возможность использования несложного оборудования, которое предполагает отсутствие специальной техники;
— существенное улучшение качества грунта;
— достаточно большой радиус закрепления грунтов относительно скважины – до одного метра.
Если говорить о недостатках этого способа, то их значительно меньше, однако они имеют все-таки некоторое значение, а именно:
— дороговизна химических компонентов;
— достаточно длительный процесс затвердевания.
В каких случаях рекомендована силикатизация?
Как уже было сказано, укрепленные при помощи такого метода грунты обладают водонепроницаемыми свойствами, поэтому не поддаются вымыванию. В связи с этим наиболее оптимальной силикатизация является при возведении гидротехнических сооружений. Кроме этого, данный способ хорош и при укреплении выработанных грунтов, а также для уплотнения лессовых почв. Здания, построенные на грунтах с таким укреплением, не будут подвержены просадкам и кренам.
Для того чтобы все-таки несколько уменьшить затратную часть данной технологии, современные разработчики предложили несколько видоизмененный способ укрепления грунтов. Метод Uretek deep injection предусматривает введение другого состава геополимерного типа. Закачивая его в пустоты и поры грунта, можно добиться отличного эффекта, в результате основание не будет проседать.
Таким методом на данный момент уже пользуются строители в более чем 80 странах мира.
Методы закрепления грунтов — новости строительства и развития подземных сооружений
Закрепление грунтов — это искусственное изменение строительных свойств грунтов различными физико-химическими способами. Такое преобразование обеспечивает увеличение их прочности, устойчивости, уменьшение сжимаемости и водонепроницаемости. Существует два основных способа закрепления грунтов: поверхностное и глубинное.
Поверхностное закрепление выполняют на глубину до 1 м. При этом способе грунт предварительно разрыхляется, перемешивается с закрепляющими материалами (вяжущие, цемент, известь и др.) и затем уплотняется. Глубинное закрепление предусматривает обработку грунтов без нарушения их естественного сложения путем инъекции закрепляющих материалов, термообработки и замораживания, с использованием предварительно пробуренных скважин, шпуров или забиваемых инъекторов. Инъекцию производят с использованием вяжущих, силикатных материалов и смол.
Методы глубинного укрепления грунтов
Для повышения несущей способности грунтовых оснований применяют следующие способы искусственного закрепления грунтов:
• Химический (цементация, битумизация и смолизация)
• Термический
• Искусственное замораживание
• Электрический
• Электрохимический
• Механический
Химическое закрепление грунтов
Химическое закрепление грунтов инъекцией в строительстве в настоящее время осуществляется способами силикатизации, смолизации и цементации. Наиболее распространенная и популярная из технологий по закреплению грунтов – это цементация. Цементация — это процесс нагнетания в грунт жидкого цементного раствора или цементного молока по ранее забитым полым сваям. Цементация применяется для закрепления крупно- и среднезернистых песков, трещиноватых скальных пород путем нагнетания в грунт цементного раствора через инъекторы. В зависимости от размера трещины и пористости песка применяют суспензию с отношением цемента к воде от 1:1 до 1:10, а также цементные растворы с добавками глины, песка и других инертных материалов.
Радиус закрепления грунтов составляет в скальных грунтах — 1,2-1,5 м, в крупных песках — 0,5-0,75 м, в песках средней крупности — 0,3-0,5 м. Цементацию производят нисходящими зонами; нагнетание прекращают при достижении заданного поглощения или когда снижение расхода раствора достигнет 0,5 л/мин в течение 20 мин при заданном давлении.
При горячей битумизации в трещины породы или в гравийно-гравелистый грунт нагнетают через скважины горячий битум, который, застывая, придает грунтам водонепроницаемость. При холодной битумизации, в отличие от горячей, нагнетают 35—45-процентную тонкодисперсную битумную эмульсию. Способ используется для очень тонких трещин в скальных грунтах, а также для уплотнения песчаных грунтов.
Смолизацию применяют для закрепления мелких песков и выполняют путем нагнетания через инъекторы в грунт смеси растворов карбамидной смолы и соляной кислоты.
Силикацией закрепляют песчаные и лессовые грунты, нагнетая в них химические растворы. Через систему перфорированных трубок-инъекторов в грунт последовательно нагнетаются растворы силиката натрия и хлористого кальция. Получающийся в результате реакции гель кремниевой кислоты придает грунту значительную прочность и водонепроницаемость.
Термическое закрепление грунтов
Термическое закрепление является результатом сжигания топлива (газообразного, жидкого, сжиженных газов) непосредственно в скважинах, пробуренных на всю глубину закрепляемого грунта. Закрепление грунта в скважине происходит под действием пламени, а в теле массива — от раскаленных газов, проникающих сквозь поры грунта. В результате вокруг скважины образуется столб обожженного грунта, диаметр которого зависит от продолжительности обжига и количества топлива. Этим способом можно закрепить грунты и устранить их просадочность на глубину до 15 м, доведя прочность в среднем до 1 МПа.
Искусственное замораживание грунтов является универсальным и надежным методом временного закрепления слабых водонасыщенных грунтов. Сущность данного метода заключается в том, что через систему замораживающих скважин, расположенных по периметру и в теле будущей выработки, пропускается хладоноситель с низкой температурой, который, отнимая от окружающего грунта тепло, превращает его в ледогрунтовый массив, обладающий полной водонепроницаемостью и высокой прочностью.
В зависимости от вида хладоносителя различаются два способа замораживания: рассольный и сжиженным газом. В первом случае рассол-хладоноситель представляет собой высококонцентрированный раствор хлористого кальция или натрия, предварительно охлажденный в испарителе холодильной машины до температуры минус 25° С. В качестве хладагента в холодильных машинах используются аммиак, фреон или жидкий азот. Во втором случае в качестве хладоносителя сжиженных газов используется главным образом жидкий азот, имеющий температуру испарения минус 196° С.
Электрический способ закрепления грунтов
Электрическим способом закрепляют влажные глинистые грунты. Способ заключается в использовании эффекта электроосмоса, для чего через грунт пропускают постоянный электрический ток с напряженностью поля 0,5-1 В/см и плотностью 1-5 А/кв.м. При этом глина осушается, уплотняется и теряет способностью к пучению.
Электрохимический способ отличается от предыдущего тем, что одновременно с электрическим током через трубу, являющуюся катодом, в грунт вводят растворы химических добавок (хлористый кальций и др.). Благодаря этому интенсивность процесса закрепления грунта возрастает.
Механический способ укрепления грунтов
Механический способ укрепления грунтов имеет следующие разновидности: устройство грунтовых подушек и грунтовых свай, вытрамбовывание котлованов и др.
Устройство грунтовых подушек заключается в замене слабого грунта основания другим, более прочным, для чего слабый грунт удаляют, а на его место насыпают прочный грунт и послойно утрамбовывают. При устройстве грунтовых свай в слабый грунт забивают сваю-лидер. В полученную после извлечения этой сваи скважину засыпают грунт и послойно уплотняют. Вытрамбовывание котлованов осуществляется с помощью тяжелых трамбовок, подвешенных на стреле башенного крана. Этот способ менее сложен, чем способ грунтовых подушек, поскольку не требует замены грунта основания. Также уплотнение котлованов значительных размеров может осуществляться гладкими или кулачковыми катками, трамбующими машинами, виброкатками и виброплитами.
Расскажите о нашей статье своим друзьям,
поделившись ссылкой в социальной сети
Силикатизация
Силикатизация
Осуществляется нагнетанием в грунт через систему инъекторов (рис. 2) р-ра крепителя. При двухрастворном методе С. г. в грунт последовательно нагнетают силикат натрия и хлористый кальций, при однорастворном — р-р силиката натрия с добавлением фосфорной к-ты или др. коагулянта.
Рис. 1. К ст. Силикатизация грунтов. Схема установки для силикатизации грунтов: 1 — цистерна с крепителем; 2 — цистерна с кислотой; 3 — насосы; 4 — смеситель; 5 — пульт управления; 6 — отбойный молоток для погружения ивъекторов 7 в грунт; 8 — контур закрепления
Рис. 2. К ст. Силикатизация грунтов. Инъектор: 1 — наконечник; 2 — перфорированное звено; 3 и 5 — соединительные ниппели; 4 — трубы; б заглушка; 7 — наголовник; 8 — штуцер; 9 — шланг
Силикатизация грунтов применяется для закрепления мелкозернистых сухих и водонасыщенных песков, а также просадочных лёссов и лёссовидных суглинков. Лёссовидные грунты после силикатизации необходимо защищать от высыхания. Технология производства работ по силикатизации аналогична технологии цементации. Для закрепления песков с коэффициентом фильтрации от 2 до 80 м/сут применяется двухрастворный способ силикатизации, который заключается в последовательном (или одновременном из разных скважин) нагнетании в закрепляемый песчаный грунт водного раствора силиката окиси натрия (жидкого стекла) и хлористого кальция. В результате реакции, происходящей в порах грунта, на поверхности песчинок откладывается камнеподобный цемент (гель кремниевой кислоты), который прочно их скрепляет. Для производства работ по силикатизации, помимо инъекторов и разводящей сети труб, применяется специальное оборудование: чаны (силикатоварки) для разваривания жидкого стекла с помощью пара, баки для приготовления раствора хлористого кальция, насосы для нагнетания растворов в сеть, контрольно-измерительная аппаратур? Двухрастворная силикатизация обеспечивает высокую прочность закрепленного грунта и практически полную его водонепроницаемость. Для крепления лёссовидных грунтов с коэффициентами фильтрации от 0,2 до 2,0 л/сутки применяют однорастворную силикатизацию. В этом случае нагнетается только жидкое стекло, так как раствор хлористого кальция имеется в самом грунте. Однорастворная силикатизация применяется также в песчаных грунтах с коэффициентами фильтрации от 0,5 до 2 м/сутки. В качестве закрепляющего раствора используется смесь окиси силиката натрия с серной или фосфорной кислотой. Прочность грунта, получаемая в результате однорастворной силикатизации, составляет 0,3— 0,5 МПа. Электросиликатизация применяется для закрепления глинистых грунтов с коэффициентом фильтрации менее 0,1 м/сутки. Сущность способа заключается в том, что раствор проникает в грунт одновременно под действием напора и постоянного электрического тока. Грунт укрепляется в результате электрохимической реакции. Если на 100 г сухого грунта приходится более 0,013 г растворимых солей, применяется однорастворный способ электросиликатизации, при меньшем количестве солей — двухрастворный. При двухрастворном способе в закрепляемый массив одновременно забивают пять инъекторов, к которым (за исключением среднего) подводится постоянный электрический ток. Крайние инъекторы являются катодами, внутренние — анодами; средний остается нейтральным. Раствор подается в инъекторы, служащие анодами, и в нейтральный. Такая схема ускоряет проникание раствора в грунт и увеличивает радиус закрепляемого грунта. Для получения постоянного тока используется сварочный агрегат типа САК 30—60 В. Пластификация применяется для упрочнения мелкопесчаных и пылеватых грунтов и заключается в нагнетании в последние синтетических смол. В настоящее время пластификация выполняется с использованием водного раствора карбомидной смолы. Коагуляция и затвердение смолы происходят в течение нескольких часов под влиянием 5—10%-ной соляной кислоты, которая добавляется к раствору смолы перед нагнетанием. Технология производства работ такая же, как при силикатизации. Прочность закрепленного грунта от 80 до 400 Н/м2.
Метод силикатизации грунтов — ПроектДон
Способ силикатизации грунтов применяется для закрепления сухих и водонасыщенных песков, просадочных макропористых грунтов и некоторых видов насыпных грунтов.
Закрепление грунтов силикатизацией вначале широко применялось для усиления оснований деформированных зданий и сооружений. В последние годы, несмотря на высокую стоимость, этот метод также находит применение при закреплении грунтов оснований различных зданий и сооружений. Технология закрепления грунтов этими методами проста и доступна, не требует использования сложного оборудования, достаточно апробирована в вышеуказанных грунтовых условиях.
Силикатизация грунтов технология
Силикатизация – это метод, при котором под подошву фундаментов погружают инъекторы из стальных перфорированных труб диаметром 19–38 мм, через которые производится нагнетание раствора жидкого стекла под давлением 0,3–0,6 МПа.
Сущность метода заключается в том, что в массив закрепляемого грунта через специальные перфорированные трубы (инъекторы) нагнетается раствор силиката натрия (жидкого стекла) и некоторых других химических реагентов, в результате чего образовывается гель кремниевой кислоты, который цементирует частицы грунтов и значительно повышает их прочность.
Способы силикатизации
Метод силикатизации реализуется тремя способами: двухрастворным, однорастворным и газовым. Применение того или иного способа закрепления определяется коэффициентом фильтрации и необходимой прочностью закрепляемого грунта. Около одного инъектора закрепляется столб грунта радиусом 0,3–1 м. Грунт в пределах необходимого объема закрепляют, размещая инъекторы в шахматном порядке (двухрастворный метод).
В практике применяются однорастворный и двухрастворный способы силикатизации. Двухрастворный способ используется для закрепления грунтов с коэффициентом фильтрации kf = 2…80 м/сут, а однорастворный для грунтов с коэффициентом фильтрации kf < 2 м/сут. При двухрастворном способе в грунт последовательно нагнетают растворы силиката натрия и хлористого кальция. Радиус закрепления обычно варьируется от 0,3 до 1,0 м, прочность закрепленного грунта может достигать 0,5…3,5 МПа. При однорастворной силикатизации используется раствор, состоящий из силиката натрия и одной из кислот (фосфорной, серной, кремнефтористой).
Основные положения и требования по технологии закрепления, применяемого оборудования и проектирования закрепленных силикатизацией и синтетическими смолами массивов грунтов достаточно широко освещены в научно-технической и нормативной литературе.
Компания «ПроектДон» имеет большой опыт работы в сложных инженерно-геологических условиях. Квалифицированные специалисты готовы в сжатые сроки решить проблемы, связанные с деформациями зданий. «ПроектДон» — надежная точка опоры в вопросе закрепления грунтов Ростова и других регионов юга России. Необходимые консультации можно получить, позвонив по телефону 8(961) 295 28 55 или отправив запрос на электронную почту [email protected]
Закрепление грунтов методами цементации и силикатизации
Воздействие на грунт, с помощью которого повышается его прочность, называется искусственное закрепление грунта. Прочность грунта заключается в его способности быть неразмываемым, иногда водонепроницаемым, используется с целью создания водонепроницаемых ограждений при отрывке котлованов и траншей, для борьбы с оплыванием откосов и укрепления оснований фундаментов. Поверхностное закрепление грунтов используется в строительстве при работах на глубине менее метра, а глубинное закрепление грунтов — на глубине в несколько метров, закрепление грунта.Способы выполнения искусственного закрепления грунтов: замораживание, цементация, силикатизация, битумизация, термические и электрохимические и др.
Метод цементации имеет место применения для закрепления крупнозернистых, среднезернистых песков и трещиноватых скальных пород путем нагнетания в грунт цементного раствора через инъекторы. В зависимости от размера трещины и пористости песка применяют суспензию с отношением цемента к воде от 1:1 до 1:10, а также цементные растворы с добавками глины, песка и других инертных материалов. Радиус закрепления грунтов составляет в скальных грунтах — 1,2-1,5 м, в крупных песках — 0,5-0,75 м, в песках средней крупности — 0,3-0,5 м. Достигают цементации нисходящими зонами, заканчивают нагнетание когда достигается заданное поглощение или при снижении расхода раствора 0,5 л/мин в течение 20 мин при нужном давлении. Способ силикатизации используют в основном с целью повышения прочности, устойчивости и водонепроницаемости песчаных и водонасыщенных грунтов с коэффициентом фильтрации 2 — 80 м/сут.
Силикатизация широко применяется при закреплении грунтов в основаниях существующих зданий для ликвидации их просадок. Силикатизация бывает одно- и двухрастворной. Двухрастворная силикатизация представляет собой последовательность нагнетаний в грунт сначала водного раствора силиката натрия, жидкого стекла, затем хлористого кальция, в результате химической реакции которые образуют гель кремниевой кислоты, гидрат окиси кальция, известь и хлористый натрий. Прочность грунта при этом достигает 1,5-3 МПа.Способ одноразовой силикатизации применим для слабо дренирующих грунтов с коэффициентом фильтрации менее 0,3 м/сут. При этом в грунт закачивается смесь жидкого стекла с отвердителем. Прочность закрепленного грунта в пределах 0,3-0,6 МПа — это наибольшая прочность при одноосном сжатии кубика из закрепленного грунта размером 5x5x5 см. Для этого лессовые грунты укрепляют, запуская в них под определенным давлением раствор жидкого стекла, который вступает в реакцию с имеющимися в этих грунтах солями кальция и образует гель кремниевой кислоты, гидрат окиси кальция и сернокислый натрий.При силикатизации раствор заполняют специальными трубами-инъекторами, которые погружаются раздельно или пакетами по пять штук. Расстояние между инъекторами уточняется экспериментально, так как зависит от типа грунта.
Закрепление грунтов силикатизацией в Москве, цены на укрепление
Компания «ИнъектирЪ» осуществляет закрепление грунтов силикатизацией и гидроизоляцию фундамента, включая сложные случаи! Работаем в Москве и Московской области, выезжаем в другие регионы РФ.
Стоимость услуг
|
Услуга |
Цена |
|---|---|
| Силикатизация грунтов | от 2 000 руб/п.м. инъектора |
Зачем нужна силикатизация
Изначально слабый или давший просадку грунт под фундаментом ослабляет несущую способность здания. Возникают трещины, конструкции деформируются. В особо тяжелых случаях появляется опасность разрушения сооружения.
Повышающийся уровень грунтовых вод или прорыв подземных коммуникаций приводит к капиллярному просачиванию влаги по строительным конструкциям и появлению сырости в помещениях.
Силикатизация грунта – один из способов справиться с обозначенными проблемами.
Как мы работаем
Технология силикатизации
Метод заключается в закачке жидкого стекла под фундамент. Первоначально под фундаментом бурят шурфы. Если фундамент плитный, бурение идет с внутренней стороны здания вертикально насквозь. Если ленточный или столбчатый – с поверхности земли наискосок.
В шурфы устанавливают инъекционные приспособления, через которые насосом для нагнетания раствора закачивают жидкое стекло. В рыхлых грунтах возможен монтаж приспособлений без бурения шурфов, простой забивкой.
Жидкое стекло подается под давлением и заполняет находящиеся вокруг шурфа пустоты. Осуществляется постоянный контроль за тем, чтобы ремонтный состав не ушел в глубину.
Есть несколько вариантов технологии, конкретный выбор зависит от типа грунта.
Способы силикатизации грунта:
- Однорастворный, чистое жидкое стекло. Применяется для закрепления лессовых грунтов с коэффициентом фильтрации 0.1–2 м/сутки.
- Однорастворный, жидкое стекло с примесью фосфорной кислоты. Предназначен для закрепления плывунов с коэффициентом фильтрации 0.5–5 м/сутки.
- Двухрастворный, жидкое стекло и раствор хлористого кальция. Оба раствора подают поочередно. Метод используют для закрепления песчаных грунтов с коэффициентом фильтрации 2–80 м/сутки. Помимо этого двухрастворный способ применяют для увеличения прочности бетонной и каменной кладки.
Процедура силикатизации ведется без использования крупногабаритного оборудования, частичная разборка здания не нужна. Эксплуатация объекта продолжается в прежнем режиме, отселение жильцов не проводится, плотная застройка не является препятствием.
Силикатизация грунта укрепляет основание и устанавливает противофильтрационную завесу для поднимающейся вверх влаги.
Наши преимущества
Богатый опыт
Имеем опыт работы инъекционных работ с 2010 года
Знаем свое дело
Добросовестно выполняем свои работы с пониманием инъекционных процессов, применяемых материалов
Все по нормативам
Имеется техническая и нормативная документация, выбираем наиболее оптимальный способ выполнения работ
Любая сложность
Наши специалисты способны решить даже самые технически сложные задачи
Полная отчетность
Мы предоставляем весь комплекс исполнительной документации
Гарантия 15 лет
Применение композиций на основе ММА позволяет давать гарантию качества на срок не менее 15 лет
Наши услуги
Компания «ИнъектирЪ» проведет полный комплекс работ по закреплению грунтов силикатизацией и гидроизоляции фундамента. Предоставим гарантию, что на следующие 5 лет вы забудете обо всех проблемах.
Перед началом ремонта объект осматривает специалист нашей фирмы и составляет техническое заключение. Выезд сотрудника за пределы Московской области платный, оплачивается согласно прейскуранту. В случае заключения договора уплаченная за выезд сумма возвращается заказчику.
Приблизительная цена работ указана в прайс-листе. Полная стоимость определяется после выезда специалиста и учитывает расположение объекта, возможность проживания, порядок оплаты, другие параметры.
Проверка уплотнения почвы и одометра
Что такое уплотнение почвы?
Уплотнение почвы относится к процессу, при котором объем насыщенной (частично или полностью) почвы уменьшается из-за приложенного напряжения. Термин был введен Карлом фон Терзаги, также известным как «отец механики грунтов и геотехнической инженерии». Терзаги установил теорию одномерной консолидации и изменил определение этого термина, поскольку ранее он ассоциировался (и все еще ассоциируется в геолого-геофизических исследованиях) с уплотнением глинистых отложений, которые образовывали сланцы.
Когда нагрузка прикладывается к грунту с низкой проницаемостью, она первоначально переносится водой, которая существует в пористой части насыщенного грунта, что приводит к быстрому увеличению порового давления воды. Это избыточное давление поровой воды рассеивается, когда вода стекает из пустот почвы, и давление передается на скелет почвы, который постепенно сжимается, что приводит к оседанию. Процедура консолидации длится до тех пор, пока не исчезнет избыточное давление поровой воды.
Увеличение приложенного напряжения, которое вызывает уплотнение, может быть вызвано либо естественными нагрузками (например,грамм. процессы седиментации), или антропогенные нагрузки (например, строительство здания или насыпи над массивом почвы), или даже снижение уровня грунтовых вод.
Продолжительность консолидации
Продолжительность процесса консолидации является критическим вопросом и в значительной степени зависит от проницаемости почвы, подверженной нагрузке, и от дренажных путей. В целом, уплотнение песчаных грунтов — это быстрый процесс (происходящий, возможно, сразу во время строительства), тогда как в глинистых грунтах этот процесс может длиться многие годы или даже десятилетия.
Процедура консолидации обычно разделяется на 3 этапа:
- Начальное уплотнение: быстрая потеря объема массы почвы, связанная с приложением внешнего напряжения, которое сжимает воздух внутри пустот почвы.
- Первичное уплотнение: оседание почвы, во время которого избыточное давление поровой воды передается на каркас почвы
- Вторичное уплотнение: последующая процедура оседания, которая происходит после первичного уплотнения и связана с внутренними изменениями в структуре почвы при почти постоянной нагрузке .Этот процесс обычно называют ползучестью.
Тест одометра
Простейшим рассмотренным случаем консолидации является одномерная консолидация. При этом не учитывается поперечная деформация грунтового массива. Процедура тестирования для количественной оценки критических свойств почвы, связанных с уплотнением почвы, — это тест Oedometer. Термин «одометр» происходит от древнегреческого языка и означает «набухать». Тест является одним из наиболее часто проводимых и важных лабораторных тестов в геотехнической инженерии.Одометрический тест направлен на измерение вертикального смещения цилиндрического насыщенного образца грунта, подвергнутого вертикальной нагрузке, когда он радиально ограничен. В последующем тесте описывается тест консолидации добавочной нагрузки. Обратите внимание, что существует также испытание с постоянной скоростью деформации (CRS), которое в настоящее время становится все более популярным.
Компоненты испытательной установки
Типичная испытательная установка одометра, показанная на рис. 1 , состоит из: i ) — ячейка консолидации , ii) — нагружающая рама , и iii) — механизм измерения деформации .
Ячейка консолидации состоит из следующих компонентов:
- Ограничивающее кольцо, расположенное по окружности вокруг образца для ограничения бокового смещения
- Нагрузочная крышка для передачи нагрузки на образец грунта
- Резервуар, заполненный водой до обеспечить, чтобы почва оставалась по существу насыщенной.
- Пористые камни, которые на несколько порядков более проницаемы, чем типичные образцы мелкозернистого грунта.Эти камни позволяют отводить воду сверху и снизу образца.
- Фильтровальная бумага, помещаемая между камнем и образцом почвы, чтобы предотвратить закупорку почвой пор камня.
Типичный диаметр ( D ) до высоты ( H ) соотношения образцов грунта составляют D / H = 3 — 4 . Площадь поперечного сечения образца грунта может составлять 20, 35 или 50 см 2 ( D = 5-8 см ), а его высота составляет H = 2-2,5 см .
Нагрузочная рама Конфигурация состоит из грузовой балки и собственных грузов. Конфигурация позволяет поддерживать постоянную нагрузку неограниченное время. Приложение нагрузки вызывает деформацию погрузочной рамы, пористых камней и образца грунта. Поскольку испытание предназначено для измерения только деформации почвы, необходимо измерить другие движения (прогиб машины), а затем вычесть их из общей деформации. Это достигается путем измерения прогиба установки с использованием алюминиевого образца, который характеризуется линейно-упругим и, следовательно, известным откликом.
Измерение вертикальной деформации образца грунта выполняется с помощью индикатора часового типа (чаще всего) или электронного прибора.
Рис. 1: Типичная испытательная установка одометра (фото из Афинского национального технического университета)
Процедура испытания
Типичная процедура испытания состоит из следующих шагов:
- Размещение индикатора часового типа (или электронный прибор)
- Измерьте вес, высоту и диаметр ограничивающего кольца
- Измерьте высоту (H) и диаметр (D) алюминиевого образца
- Поднесите образец к ограничивающему кольцу
- Измерьте содержание воды с обрезков
- Взвесьте образец почвы и ограничивающее кольцо.
- Замочите пористые камни и фильтровальную бумагу.
- Поместите ячейку уплотнения в загрузочную раму и отрегулируйте высоту.Загрузочная балка должна быть почти горизонтальной.
- Снимите начальные показания ( R i — показания будут вычтены из всех измерений)
- Установите нагрузку на сиденье
- Добавьте воды в резервуар
Нагрузка поддерживается в течение 24 часов (в для некоторых глин необходимое время составляет 48 часов), в течение которого почва уплотняется дренажем из пористых камней. После этого прилагаемая нагрузка постепенно увеличивается, удваивая прилагаемое напряжение на каждом этапе. Количество ступеней нагрузки и максимальное прикладываемое напряжение зависит от интересующего диапазона напряжений. Во время процесса загрузки в ячейку подается вода, так что образец остается полностью насыщенным. На каждом этапе нагружения систематически снимаются показания деформации для построения кривой времени оседания. То есть после приложения каждой нагрузки деформация измеряется через 6, 15, 30 секунд, затем через 1, 2, 4, 8, 16, 30 минут и через 1, 2, 4, 8 и 24 часа соответственно. .Когда достигается максимальная нагрузка и, возможно, с промежуточным приращением нагрузки, вводится этап разгрузки, который может проводиться в один или несколько этапов; обычно нагрузка уменьшается в 4 раза на каждом шаге. Когда испытание завершено, измеряется окончательная высота образца и содержание в нем воды.
Результаты и параметры, полученные в ходе одометрического теста
Следующие свойства почвы получены на основе одометрического теста:
- Давление предварительного уплотнения : Максимальное эффективное напряжение, которое образец грунта выдержал в своей геологической истории.
- Индекс сжатия C C : C C — это индекс, связанный с сжимаемостью почвы. В частности, он измеряется как наклон кривой между коэффициентом пустотности и эффективным напряжением. Коэффициент пустотности отображается в нормальном масштабе, а эффективное напряжение — в логарифмическом масштабе. Типичная кривая сжатия с точки зрения коэффициента пустотности — эффективного напряжения представлена на рис. , рис. 2 . Наклон «девственной» части кривой обозначает индекс сжатия C C .
Рис. 2: Типичная диаграмма соотношения пустот — корреляция эффективного напряжения, полученная с помощью одометра. Также представлены индексы сжатия C C и рекомпрессии C r .
Следовательно, C C :
C C = Δe / Δlog (σ ‘)
C C обычно находится в диапазоне от 0,1 до 10 и не имеет единиц измерения. Для нормально консолидированных глин индекс обычно находится в диапазоне от 0,20 до 0,50, а для илов — от 0,16 до 0.24. Для песков индекс находится в диапазоне от 0,01 до 0,06, хотя для песка это не особенно значимый параметр.
Вот некоторые эмпирические выражения, которые связывают индекс сжатия C C с пределом жидкости (LL) и индексом пластичности (PI) почвы:
- C c = 0,007 (LL-10 ), (Skempton, 1944)
- C c = 0,009 (LL-10), (Terzaghi and Peck, 1967)
- C c = 0,50 × PI × G s , (Wroth and Wood, 1978 )
- Индекс рекомпрессии C r : C r используется для определения сжимаемости переуплотненного грунта и рассчитывается с использованием наклона кривой отскока-рекомпрессии (Рисунок 2).Для неорганических почв C r составляет 0,1-0,2 от значения C C .
- Коэффициент консолидации C V : C V — это параметр, который описывает скорость, с которой процесс консолидации развивается во время теста. Типовые значения коэффициента уплотнения приведены в Табл. 1 .
Таблица 1: Типичные значения коэффициента C v
ПОЧВА
C v (см 2 / сек) x 10 -4
Мягкая голубая глина (CL-CH)
(Wallace & Otto, 1964)
1.6-26
Chicago Silty Clay (CL)
(Terzaghi & Peck, 1967)
8-11
Mexico City Clay (MH)
(Леонардс и Леонардс 1961)
0,9-1,5
Органические илы и глины (OH)
(Сивакуган, 1990)
1-10
Определение Co
C
V
Коэффициент консолидации C V можно легко оценить по кривой зависимости от времени с помощью графических методов. Наиболее часто используются две методологии:
Метод подгонки логарифма Касагранде (Casagrande and Fadum, 1940):
Коэффициент консолидации, C V , определяется путем оценки времени на уровне 50. % консолидации ( t 50 ), как показано в короткой анимации / презентации ниже. Тогда C V можно оценить как:
C V = 0,917 * (H 2 dr / t 50 )
, где H dr — дренаж. дорожка.Учитывая начальную высоту образца ( H i ) и сжатие образца почвы при 50% консолидации ( ΔΗ ), рассчитывается путь дренажа (для двойного дренажа), H dr как:
H dr = ( H i — ΔΗ ) / 2
Квадратный корень Тейлора метода подгонки времени (Taylor, 1948):
В этом методе показания шкалы откладываются от квадратного корня из времени.Коэффициент консолидации, C V , определяется путем оценки времени при 90% консолидации ( t 90 ), как показано в короткой анимации / презентации ниже. Тогда C V можно оценить как:
C = 0,848 * (H 2 dr / t 90 )
, где H dr — средний путь дренажа ( обычно половина высоты образца).
Источники
Леонардс, Г.А. и Жиро П. (1961). Исследование теста одномерной консолидации, Proc. Пятый Int. Конф. по механике грунтов и найденному. Eng., Paris, Vol. 1, 116-130.
Сивакуган, Н., (1990). Развитие заболоченных территорий в Коломбо, Шри-Ланка, Proc. Десятый Геот Юго-Восточной Азии. Конф., Тайбэй, т. 1, 469-472.
Скемптон, А. У. (1944). Замечания о сжимаемости глин. Q. J. Geol. Soc. Лондон, 100 (1-4), 119-135.
Терзаги К. и Пек Р. Б. (1967). Механика грунтов в инженерной практике, John Wiley & Sons, Нью-Йорк, 729 стр.
Уоллес, Дж. Б. и Отто, В. К. (1964). Дифференциальный расчет на базе ВВС Селфридж, Jnl. Почвенная механика и найдено. Div., ASCE, Vol. 90, № SM5, 197-220.
Рот, К. П. и Вуд, Д. М. (1978). Связь индексных свойств с некоторыми основными инженерными свойствами почв. Канадский геотехнический журнал, 15, 137-145.
Что такое сжимаемость и уплотнение почвы?
Сжимаемость
почва определяется как способность почвы уменьшать свой объем при
механических нагрузок, а уплотнение — сжатие насыщенных
грунт находится под постоянным давлением и возникает в результате вытеснения воды
из почвенных пустот.Сжимаемость и уплотнение почвы имеют решающее значение.
параметры, необходимые при проектировании.
Уплотнение грунта делится на три этапа, включая начальное уплотнение, первичное уплотнение и вторичное уплотнение. Уплотнение почвы зависит от времени, и его анализ обычно основан на теории Терзаги.
Важно
знать скорость консолидации, а также общую консолидацию, которую необходимо
ожидается при проектировании конструкций.Таким образом, дизайнер сможет
установить необходимые меры предосторожности и конструктивные соображения для сохранения урегулирования
до допустимого предела, иначе желание использовать конструкцию может быть нарушено
и расчетный срок службы конструкции может быть сокращен.
Сжимаемость
Почва
Когда массив грунта подвергается сжимающей силе, его объем уменьшается, т.е. дает величину осадки. Свойство почвы, из-за которого происходит уменьшение объема под действием сжимающей силы, известно как сжимаемость почвы.
Сжатие грунта может происходить из-за сжатия твердых частиц и воды в пустотах, сжатия и вытеснения воздуха в пустотах, вытеснения воды в пустотах.
Рис. 1: Сжимаемость грунта
Уплотнение грунта
Сжатие
насыщенный грунт под постоянным статическим давлением называется уплотнением, которое
полностью за счет вытеснения воды из пустот. Консолидация обычно
относится к мелкозернистым почвам, таким как илы и глины.
Грунты крупнозернистые,
такие как песок и гравий, также уплотняются, но гораздо быстрее
из-за их высокой проницаемости. Насыщенные глины затвердевают гораздо медленнее.
скорость из-за их низкой проницаемости.
Процесс уплотнения часто путают с процессом уплотнения. Уплотнение увеличивает плотность ненасыщенного грунта за счет уменьшения объема воздуха в пустотах. Однако консолидация — это связанный со временем процесс увеличения плотности насыщенного грунта за счет слива воды из пустот.
Рис. 2: Уплотнение или уплотнение почвы
Теория консолидации необходима для предсказания обоих
величина и скорость консолидации расчетов до
обеспечить работоспособность конструкций, основанных на сжимаемом слое грунта.
Уплотнение почвы состоит из трех компонентов, которые
включают начальную консолидацию, первичную консолидацию и вторичную консолидацию.
консолидация:
1. Первоначальное объединение
При приложении нагрузки
к частично насыщенной почве уменьшение объема происходит за счет изгнания и
сжатие воздуха в пустотах.Небольшое уменьшение громкости происходит из-за
сжатие твердых частиц.
Уменьшение
объем почвы сразу после приложения нагрузки известен как начальный
уплотнение или начальное сжатие. Для насыщенных почв начальная
уплотнение происходит в основном за счет сжатия твердых частиц.
2. Первичная консолидация
После начального
уплотнение, дальнейшее уменьшение объема происходит за счет вытеснения воды
из пустот. Когда насыщенный грунт подвергается давлению, сначала все
приложенное давление воспринимается водой как избыточное давление поровой воды.А
гидравлический градиент разовьется, и вода начнет вытекать, и
происходит уменьшение громкости.
Это сокращение
объем называется первичным уплотнением почвы. В мелкозернистых почвах
первичное уплотнение происходит в течение длительного времени. Однако в крупнозернистом
почв первичное уплотнение происходит довольно быстро из-за высокой
проницаемость.
3. Вторичная консолидация
Уменьшение объема продолжается с очень медленной скоростью даже после того, как избыточное гидростатическое давление, создаваемое приложенным давлением, полностью рассеивается и первичное уплотнение завершено.
Дополнительное уменьшение объема называется вторичной консолидацией. Вторичное уплотнение становится важным для определенных типов почв, таких как торф и мягкие органические глины.
Подробнее:
Уплотнение против консолидации
Уплотнение почв — Иллинойсский университет Урбана-Шампейн
TY — JOUR
T1 — Уплотнение почв
AU — Mesri, G.
AU — Feng, TW
PY — 2014
1 — 2014
N2 — Первичное сжатие и вторичное сжатие насыщенных грунтов соответствует принципу эффективного напряжения Терзаги.Как первичное сжатие, так и вторичное сжатие, а также связанное с ним оседание и увеличение недренированной прочности на сдвиг являются результатом перегруппировки частиц грунта в более плотную упаковку, чему способствует деформация частиц грунта, сжатие частиц грунта и повреждение частиц грунта. Вторичное сжатие грунтов хорошо объясняется и предсказывается законом сжимаемости Cα / Cc. Дискуссия о независимости соотношения пустот в конце первичной (EOP) и эффективной вертикальной нагрузки от продолжительности первичной консолидации продолжается, несмотря на следующую серию убедительных доказательств: (а) соотношение EOP e и σ’v от лабораторной консолидации. испытания не зависят от продолжительности первичного уплотнения, (b) давление предварительного уплотнения, мобилизованное в поле, равно давлению предварительного уплотнения EOP, определенному в результате лабораторных эдометрических испытаний на образцах ненарушенного грунта толщиной 20 мм, (c) поверхностные и подземные осадки, измеренные в поле во время первичное уплотнение грунта, подверженного нагрузке насыпи, равно осадке, спрогнозированной с использованием зависимости EOP e от σ’v по результатам лабораторных эдометрических испытаний на ненарушенных образцах грунта толщиной 20 мм, и (d) данные о сжимаемости во времени, (∂e / ∂ t) σ’v, объясняют независимость зависимости EOP e от σ’v от продолжительности первичной консолидации. Нет никаких прямых наблюдаемых доказательств, подтверждающих «экстремальную» гипотезу B.
AB — Первичное сжатие и вторичное сжатие насыщенных грунтов согласуются с принципом эффективного напряжения Терзаги. Как первичное сжатие, так и вторичное сжатие, а также связанное с ним оседание и увеличение недренированной прочности на сдвиг являются результатом перегруппировки частиц грунта в более плотную упаковку, чему способствует деформация частиц грунта, сжатие частиц грунта и повреждение частиц грунта.Вторичное сжатие грунтов хорошо объясняется и предсказывается законом сжимаемости Cα / Cc. Дискуссия о независимости соотношения пустот в конце первичной (EOP) и эффективной вертикальной нагрузки от продолжительности первичной консолидации продолжается, несмотря на следующую серию убедительных доказательств: (а) соотношение EOP e и σ’v от лабораторной консолидации. испытания не зависят от продолжительности первичного уплотнения, (b) давление предварительного уплотнения, мобилизованное в поле, равно давлению предварительного уплотнения EOP, определенному в результате лабораторных эдометрических испытаний на образцах ненарушенного грунта толщиной 20 мм, (c) поверхностные и подземные осадки, измеренные в поле во время первичное уплотнение грунта, подверженного нагрузке насыпи, равно осадке, спрогнозированной с использованием зависимости EOP e от σ’v по результатам лабораторных эдометрических испытаний на ненарушенных образцах грунта толщиной 20 мм, и (d) данные о сжимаемости во времени, (∂e / ∂ t) σ’v, объясняют независимость зависимости EOP e от σ’v от продолжительности первичной консолидации.Нет прямых наблюдаемых доказательств, подтверждающих «крайнюю» гипотезу B.
UR — http://www.scopus.com/inward/record.url?scp=84
2537&partnerID=8YFLogxK
UR — http: //www.scopus .com / inward / citedby.url? scp = 84
2537 & partnerID = 8YFLogxK
U2 — 10.1061 / 9780784413265.026
DO — 10.1061 / 9780784413265.026
M3 — Статья
902 9504 M3 — статья
904 — SCOPUS
JO — Специальная геотехническая публикация
JF — Специальная геотехническая публикация
SN — 0895-0563
IS — 233
ER —
.
Закрепление грунтов
Закрепление грунтов представлено группой строительных мероприятий, в результате осуществления которых фиксируется положение объёма грунтов. Делается это при помощи метода искусственных преобразований (физико – химические методы). Проще говоря, данные работы направлены на поддержание прочности грунта для каких – либо строительных или прочих целей. В результате проведения закрепления грунтов, Вы получаете прочную опору под строительство.
Где применяется закрепление грунтов?
Закрепление грунтов получило распространение в строительной сфере. С помощью данного процесса строят промышленные и жилые здания, а также подземные, дорожные, горные гидротехнические сооружения.
Закрепление грунтов применяется для:
- усиления какого – либо основания здания и сооружения;
- придания мощности конструкции выемки дороги и стенки котлована;
- преждевременного нахождения деформированного склона;
- образования противофильтрационной завесы в основаниях гидротехнического сооружения;
- обеспечения действий, направленных на защиту бетонного или каменного сооружения (фундамент) от воздействия внешней среды;
- усиления сваи и анкерного устройства, а также для опоры, имеющей большой диаметр.
Метод закрепления грунтов и прочие рабочие мероприятия
Наша компания производит закрепление грунтов, в результате чего несущая способность грунта соответственно увеличивается. Также при этом увеличиваются прочностные, водопрочностные и водонепроницаемые свойства. Следует отметить, что цементация является самым эффективным методом, позволяющим как можно скорее и качественнее провести рабочие мероприятия, направленные на закрепление грунтов. Такой процесс обычно проходит под контролем строительных фирм, не первый год занимающихся данным видом мероприятий.
(картинка кликабельная)
Закрепление грунтов являет собой нагнетание в область грунта разных материалов, имеющих вязкое состояние. Данные материалы представлены любыми порошкообразными, жидкими и пастообразными материалами, которые превращаются в камневидные тела после того, как в их состав добавляют воду, отвердитель или коагулянт.
Закрепление грунтов методом цементации обычно требует большого количества воды и цемента. Также возможно и внедрение в состав иных добавок:
- песок с молотым шлаком;
- зола уноса и прочие.
Так как мы на протяжении длительного времени занимаемся проведением серьёзных строительных работ, то, обратившись к нам, клиенты получат:
- скорую цементацию грунта;
- оказание услуг на высшем уровне;
- применение техники нового поколения квалифицированными сотрудниками фирмы.
Приемлемые цены и быстрое проведение работ позволит подготовить грунт под строительство будущего здания, развлекательного комплекса, частного дома или какого – либо иного строения, которое также может приносить прибыль. Это позволит большинству бизнесменов избавить себя от хлопот, связанных с поиском команды профессионалов, которая в сжатые сроки может подготовить так называемую «площадку» для воплощения практически любых дальнейших строительных мероприятий.
Закрпеление грунтов, осуществлённых нашей командой, позволит получить крепкую почву для каждого клиента, желающего иметь здание, которое будет стоять и функционировать долгое время.
Закрепление грунтов методом инъекции растворов
Искусственное закрепление грунтов — это такое воздействие на грунт, в результате которого повышается его прочность: он становится неразмываемым, а в некоторых случаях и водонепроницаемым, и применяется с целью создания водонепроницаемых ограждений при отрывке котлованов и траншей, борьбы с оплыванием откосов, а также укрепления оснований фундаментов. В строительстве применяется поверхностное — на глубине менее 1 м, и глубинное — на глубине в несколько метров, закрепление грунта.
Искусственное закрепление грунтов может выполняться: замораживанием, цементацией, силикатизацией, битумизацией, термическими и электрохимическими способами и др.
Цементация применяется для закрепления крупно-, среднезернистых песков и трещиноватых скальных пород путем нагнетания в грунт цементного раствора через инъекторы. В зависимости от размера трещины и пористости песка применяют суспензию с отношением цемента к воде от 1:1 до 1:10, а также цементные растворы с добавками глины, песка и других инертных материалов. Радиус закрепления грунтов составляет в скальных грунтах — 1,2- 1,5 м, в крупных песках — 0,5-0,75 м, в песках средней крупности — 0,3-0,5 м. Цементацию производят нисходящими или восходящими зонами; нагнетание прекращают при достижении заданного поглощения или когда снижение расхода раствора достигнет 0,5 л/мин в течение 10 мин при заданном давлении.
Укрепление грунтов и конструкций путём инъекции раствора на основе особо тонкодисперсных вяжущих (микроцементов)
Микроцементы представляют собой портландцемент очень мелкого помола. Они предназначены специально для инъектирования в твердые породы и грунты.
Благодаря очень мелким частицам микроцементы отлично проникают в микротрещины в твёрдых породах и мелкозернистых грунтах, обеспечивая водонепроницаемость, прочность и долговечность в большинстве случаев инъектирования. Микроцементы могут быть сульфатостойкими и доступны в различных градациях в зависимости от максимального размера частиц. Одной из целей микроцементов является закрепление и уплотнение грунтовых массивов и конструкций путем пропитки их поровой структуры водной суспензией и последующим затвердением массива. Микроцемент является альтернативой органическим инъекционным составам. Как минеральное вяжущее, отличается прочностью, долговечностью и безопасностью для окружающей среды.
Инъекционное закрепление грунтов и материалов является наиболее эффективным технологическим методом усиления оснований и фундаментов зданий и сооружений.
Эффективность инъекционных технологий проистекает из низких затрат и высоких темпов производства работ, что определяется:
— использованием малогабаритного и легкого транспортируемого оборудования
— незначительным объемом буровых работ
— возможностью работ для труднодоступных участков
— возможностью ведения работ в стесненных условиях
— высокой производительностью труда.
Проблемы инъекционного закрепления всегда состояли в гарантированном обеспечении долговечности и прочности закрепляемых массивов грунта или конструкций, в возможности создавать массивы со значительными габаритами, а так же в экологической и санитарной безопасности применяемых инъекционных составов.
Применение микроцементов позволяет сочетать эффективность инъекционных технологий и устранение указанных проблем, так как, являясь минеральным вяжущим с долгим сроком сохранения инъекционных свойств, обеспечивают высокую прочность и долговечность закрепления, позволяет создавать массивы с большими габаритами и является экологически и санитарно безопасным материалом.
В настоящее время для закрепления грунтов и иных конструкций успешно применяются растворы на основе таких микроцементов, как «Микролег d98» (производитель — фирма «Цементоросси», Италия), «Реоцем» (производитель — фирма «БАСФ», германия), «Микродур» (производитель — фирма «Дюкерхоф», Германия), «Инжектоцем-190» (производитель – фирма «Зика», Швейцария) и т.д. Гранулометрический состав этих материалов характеризуется величиной удельной поверхности частиц.
| Материал | Марка | Удельная поверхность частиц, см2/г |
|---|---|---|
|
Микролег |
d98-25мк |
9 000 |
|
Микролег |
d98-10мк |
14 000 |
|
Реоцем |
650 |
6 500 |
|
Реоцем |
800 |
8 000 |
|
Реоцем |
900 |
9 000 |
|
Микродур |
R-X |
24 000 |
|
Микродур |
R-U |
16 000 |
|
Микродур |
R-F |
12 000 |
|
Инжектоцем |
190 |
16 000 |
Типичные области применения
| Технология усиления фундаментов: Усиление ленточных и столбчатых фундаментов на основаниях, сложенных из песчаных грунтов. Инъекционное закрепление грунта прилегающего к фундаментам до прочности 5 — 10 МПа позволяет увеличить ширину и глубину залегания фундаментов, повышая тем самым их несущую способность. |
|
| Технология устройства анкерных свай: Инъекционное закрепление песчаных прослоев грунта позволяет создать грунтобетонные уширения свай в виде габаритной анкерной подушки с прочностью 10 — 15 МПа. Анкерные сваи с габаритным грунтобетонным анкером (до 1,5 м в диаметре) имеют более высокое сопротивление выдергиванию, чем все существующие современные конструкции анкеров, что позволяет минимизировать количество анкерных свай. |
|
| Технология восстановления стены в грунте: Инъекционное укрепление грунта прочностью 5 — 10 МПа за «стеной в грунте» позволяет устранять фильтрацию воды, выход грунта и восстанавливать несущую способность конструкции. Данный метод применяется также в качестве предварительного противоаварийного мероприятия при устройстве «стены в грунте» в водонасыщенных подвижных грунтах. |
|
| Технология устройства искусственного водоупора: Инъекционная стабилизация грунта в виде горизонтального экрана (противофильтрационной завесы) в песчаных прослоях грунта в котлованах, имеющих противофильтрационное вертикальное ограждение (стена в грунте, буросекущие сваи, шпунт и т.д.), но не имеющих естественного водоупора, позволяет выполнять функцию искусственного горизонтального водоупора и уменьшить фильтрацию воды в котлован в тысячи раз. |
|
| Технология устройства свай с опорной пятой: Инъекционное закрепление песчаных прослоев грунта залегающих на глубине в основании зданий позволяет создать грунтобетонные уширения свай в виде опорной пяты с прочностью 10 — 15 МПа. Опорная пята сваи значительно повышает ее несущую способность и позволяет получить значительную экономию за счет уменьшения длины и диаметра сваи. |
|
| Технология углубления подвальных помещений: Инъекционное закрепление песчаного грунта залегающего под ленточными и столбчатыми фундаментами до прочности 15 — 20 МПа позволяет создать новые грунтобетонные фундаментные стены и фундаменты под подошвой существующих фундаментов и устроить (углубить) подвальное помещение. |
Струйная цементация (джет-гроутинг, jet-grouting) применяется для закрепления любых типов грунтов, кроме скальных. Устройство струйной цементации выполняется в два этапа – бурение лидерной скважины диаметром 112 мм и нагнетание цементного раствора под высоким давлением через сопла монитора, расположенного на конце буровой колонны, с одновременным ее вращением и подъемом. Диаметр грунтобетонных свай в зависимости от геологических условий составляет от 600 мм до 1200 мм. Основным преимуществом технологии является возможность производства работ без ударных нагрузок на близко расположенные здания. Кроме того, устройство струйной цементации грунтов позволяет выполнить работы с высокой производительностью, в сжатые сроки, что в современных условиях является особенно важным для инвестора с точки зрения эффективности затраченных финансовых ресурсов.
Силикатизация применяется для повышения прочности, устойчивости и водонепроницаемости песчаных и водонасыщенных грунтов с коэффициентом фильтрации от 2 до 80 м/сут. Способ силикатизации успешно применяется для закрепления грунтов в основаниях существующих зданий в целях ликвидации их просадок. Силикатизация может быть двух- и одно-растворной. Двухрастворная силикатизация заключается в последовательном нагнетании в грунт сначала водного раствора силиката натрия (жидкого стекла), а затем хлористого кальция, которые в результате химической реакции образуют гель кремниевой кислоты, гидрат окиси кальция (известь) и хлористый натрий. При этом прочность грунта достигает проектного значения.
Замораживание применяют в водонасыщенных грунтах (плывунах) при возведении фундаментов, сооружении шахт и др. Для замораживания грунта по периметру котлована погружают замораживающие колонки из труб, соединенные между собой трубопроводом, по которому нагнетают охлаждающую жидкость- рассол с температурой -20…-25 °С. Существенными недостатками метода являются временный эффект замораживания, длительный процесс оттаивания, необходимость разрабатывать весьма прочный мерзлый грунт. Однако технология замораживания хорошо отработана и способ широко применяется.
Уплотнение или уплотнение грунта
🕑 Время чтения: 1 минута
Уплотнение и уплотнение ответственны за уменьшение объема почвы, что связано с характеристиками сжимаемости почвы. Различия между ними представлены в таблице ниже.
Различия между уплотнением и консолидацией грунта
Ниже приведены различия между уплотнением и уплотнением почвы.
| С.№ | Уплотнение | Уплотнение |
| 1 | Уплотнение — это сжатие почвы путем вытеснения воздуха из пустот почвы. | Уплотнение — это сжатие почвы за счет вытеснения воды из пустот почвы. |
| 2 | Это быстрый процесс. | Это медленный процесс. |
| 3 | Требуется кратковременная нагрузка | Требуется длительная нагрузка. |
| 4 | Нагрузка применяется динамически. | Нагрузка статическая и постоянная. |
| 5 | Можно уплотнять любой тип грунта, будь то связный или несвязный. | Уплотнение применяется только к связным грунтам, особенно к глине с низкой проницаемостью. |
| 6 | Степень насыщения уплотняемого грунта должна быть менее 100%. | Степень насыщения уплотняемого грунта должна быть 100%. |
| 7 | Повышается прочность грунта на сдвиг. | Увеличивается прочность грунта на сдвиг. |
| 8 | Коэффициент пустотности, сжимаемость и проницаемость уменьшаются. | Пустотность, сжимаемость и проницаемость уменьшаются. |
| 9 | Несущая способность и расчетные характеристики улучшаются. | Несущая способность и расчетные характеристики улучшаются. |
| 10 | Уплотнение производится специально для получения максимальной сухой плотности почвы. | Уплотнение грунта происходит естественным образом из-за структурных нагрузок от фундамента. |
| 11 | Выполняется перед возведением конструкции. | Начинается естественно вместе со строительными работами. |
| 12 | Для строительства дорог, земляных дамб, насыпей и т. Д. Полезно уплотнение. | Свойства грунта фундамента со временем улучшатся за счет уплотнения. |
Пиковые и остаточные прочностные характеристики цементно-пропитанного грунта, затвердевшего при различных условиях консолидации
https: // doi.org / 10.1016 / j.sandf.2014.06.023Получить права и контентОткрытый архив в партнерстве с Японским геотехническим обществом
открытый архив
Реферат
Прочность на сдвиг цементно-обработанного грунта может быть изменена как путем цементирования, так и консолидации во время ранние стадии твердения из-за гидратации цемента. Основываясь на результатах испытаний на трехосное и неограниченное сжатие, в этой статье описывается влияние изотропного и одномерного напряжения консолидации, приложенного во время периода отверждения, на недренированную пиковую и остаточную прочность на сдвиг обработанного цементом грунта.В качестве образца использовалась смесь мелкозернистого песка и обычного портландцемента. Сразу после обработки цементом было проведено консолидированное недренированное испытание на трехосное сжатие (ICU) образцов. Каждое испытание проводилось при разном давлении консолидации, времени отверждения и времени задержки загрузки. На основании результатов и обсуждений были сделаны следующие выводы: (1) недренированная пиковая прочность на сдвиг обработанного цементом грунта, затвердевшего при различных условиях консолидации, увеличивается с увеличением либо давления консолидации, либо времени отверждения, тогда как она постепенно уменьшается с увеличением увеличение времени отложенной загрузки.(2) Скорость увеличения недренированной прочности в результате консолидации значительно различается для изотропных и одномерных консолидаций. (3) При времени отверждения от одного до семи дней скорость увеличения прочности за счет изотропной консолидации превышает скорость одномерной консолидации. Одновременное изменение объема цементно-обработанного грунта во время уплотнения зависит от напряженного состояния образца, то есть от разницы между изотропным и одномерным уплотнениями.(4) Если испытание не проводится в условиях, близких к местным, прочность на сдвиг без дренажа может быть недооценена, в зависимости от временного интервала между обработкой цементом и началом уплотнения. (5) Прочность на сдвиг в остаточном состоянии зависит от давления консолидации во время отверждения. (6) По мере увеличения давления консолидации во время отверждения образцы демонстрируют более высокую остаточную прочность.
Ключевые слова
Цемент
Отверждение
Изотропное уплотнение
Одномерное уплотнение
Пиковая прочность без осушения
Остаточная прочность без осушки
Рекомендуемые статьи Цитирующие статьи (0)
Copyright © 2014 Japan Geotechnical Society.Производство и хостинг Elsevier B.V.Все права защищены.
Рекомендуемые статьи
Цитирующие статьи
Характеристики прочности и консолидации цементно-связного связного грунта с учетом индекса консистенции
Абиодун А.А., Налбантоглу З. (2017) Исследование на лабораторной модели эффективности применения насыпей извести для морских почв. Mar Georesour Geotechnol 35 (3): 397–644
Статья Google ученый
Aboukhadra A, Zidan AF, Gaber Y (2018) Оценка прочностных характеристик различных египетских почв с использованием ферментных стабилизаторов.Cogent Eng 5: 1–11
Статья Google ученый
Эроусмит Э.Дж. (1978) Дорожные работы, насыпи — точка зрения инженера по материалам. В: Протоколы конференции по заполнению глиной, Институт инженеров-строителей, Лондон, стр. 25–36.
Багдади З.А., Фатани М.Н., Саббан Н.А. (1995) Модификация почвы пылью цементных печей. J Mater Civ Eng ASCE 7 (4): 218–222
Статья Google ученый
Balkıs AP, Macid S (2019) Влияние количества цемента на значения CBR для различных грунтов.Eur J Sci Technol 16: 809–815. 10.31590 / ejosat.588990
Bergado DT, Jamsawang P, Tanchaisawat T, Lai YP, Lorenzo GA (2008) Характеристики усиленных платформ для передачи нагрузки для насыпей, поддерживаемых глубокими сваями для перемешивания цемента. В: GeoCongress 2008: Устойчивое геологическое развитие и снижение геологических опасностей, стр. 628–637
Bouassida M, Porbaha A (2004) Максимальная несущая способность мягких глин, армированных группой колонн для метода глубокого перемешивания. Найдено почв 44 (3): 91–101
Статья Google ученый
Chai JC, Shrestha S, Hino T, Ding WQ, Kamo Y, Carter J (2015) 2D и 3D анализ насыпи на глине, улучшенной грунтово-цементными колоннами.Comput Geotech 68: 28–37
Статья Google ученый
Daniel R, Raquel N, Rafaela C (2016) Влияние содержания воды в UCS грунтово-цементных смесей для различных дозировок цемента. Процедуры Eng 143: 59–66
Статья Google ученый
Dennehy JP (1978) Прочность связных грунтов на сдвиг без дренажа и ее влияние на пригодность насыпи насыпи.В: Труды конференции по заполнению глиной, институт инженеров-строителей, Лондон, стр. 87–94
Eades JL, Grim RE (1960) Реакции гашеной извести с чистыми глинистыми минералами при стабилизации грунта. Бык в высоком разрешении 262: 51–63
Google ученый
Гианен Т., Савита А.Л., Кришна Г. (2013) Лабораторное исследование стабилизации грунта с использованием смесей летучей золы. Int J Eng Sci Innov Technol 2 (1): 477–482
Google ученый
Имран М.С., Гэри К.Ф., Майкл П.Е. (2007) Инновации в цементной стабилизации грунтовых оснований аэродромов.В: Материалы всемирной конференции FAA по передаче технологий в аэропортах, Атлантик-Сити, стр. 6–8.
Джонсон В., Кудо Х (1962) Механика экструзии металла. Manchester University Press, Манчестер
Google ученый
Джонсон В., Меллор ПБ (1962) Пластичность для инженеров-механиков. Ван Ностранд, Лондон
Google ученый
Каябали К., Туфенкчи О.О. (2010) Прочность переформованных грунтов на сдвиг при предельных значениях плотности.Can Geotechn J 47: 259–266
Статья Google ученый
Хан Л.И., Саркер М. (1993) Усиленная ферментами стабилизация почвы и летучей золы. ASCE 36: 43–58
Google ученый
Хандакер М., Анвар Х (2011) Стабилизированные почвы, содержащие комбинацию золы рисовой шелухи и цементной пыли. J Mater Civ Eng ASCE 23 (9): 1320–1327
Квалстад Т.Дж., Фаррох Н., Кайния А.М., Моккельбост К.Х., Бирн П. (2005) Состояние почвы и стабильность склонов на большой территории.Mar Pet Geol 22 (1-2): 299–310
Статья Google ученый
Лоренцо Г.А., Бергадо Д.Т. (2004) Основные параметры нового подхода к цементной глине. Geotech Geoenviron Eng 130 (10): 1042–1050
Статья Google ученый
Медхат Ф., Уайт Иллинойс (1986) Оценка индексных тестов почвы. В: Специальное издание по инженерной геологии, геологическое общество, Лондон, стр. 317–323.
Мьюир-Вуд Д. (1990) Поведение почвы и механика критического состояния почвы. Cambridge University Press
Nagaraj HB, Sridharan A, Mallikarjuna HM (2012) Повторное исследование недренированной прочности в Аттергерге ограничивает содержание воды. Geotech Geol Eng 30: 727–736
Статья Google ученый
O’Kelly BC (2013) Аттерберг ограничивает и изменяет отношения прочности и содержания воды. Geotech Test J 36 (6): 939–947
Google ученый
Саид К.А., Кассим К.А., Хади Нур Х. (2014) Физико-химические характеристики обработанной цементом каолиновой глины ГРАЖЕВИНАР 66 (6): 513–521.10.14256 / JCE.976.2013
Шарма Б., Бора П.К. (2003) Предел пластичности, предел жидкости и прочность грунта на сдвиг без дренажа — переоценка. J Geotech Geoenviron Eng ASCE 129 (8): 774–777
Статья Google ученый
Шреста Р. (2008) Смешивание грунта: исследование брюссельского песка, смешанного со шлакоцементным вяжущим (неопубликованная магистерская диссертация). Гентский университет, Бельгия
Google ученый
Скемптон А.В., Норти Р.Д. (1953) Чувствительность глин.Геотехника 3: 30–53
Статья Google ученый
Скопек Дж., Тер-Степанян Г. (1975) Сравнение предельных значений жидкости, определенных в соответствии с Касагранде и Васильевым. Геотехника 25 (1): 135–136
Статья Google ученый
Шридхаран А., Абрахам Б.М., Хосе Б.Т. (1991) Усовершенствованная методика оценки давления предварительного уплотнения. Геотехника 41 (2): 263–268
Статья Google ученый
Tay JH (1987) Зола шламов в качестве наполнителя для портландцемента.J Environ Eng ASCE 113: 345–435
Статья Google ученый
Тимар А. (1974) Тестирование пластических свойств связных грунтов и грунтов промежуточного типа методом экструзии. Acta Technica ASH 76 (3–4): 355–370
Google ученый
Уддин К., Баласубраманиам А.С., Бергадо Д.Т. (1997) Технические характеристики бангкокской мягкой глины, обработанной цементом. Geotech Eng 28 (1): 89–121
Google ученый
Ван О, Алтаббаа А. (2012) Корреляция лабораторных измерений прочности цементно-стабилизированных грунтов.В: Материалы международной конференции по улучшению грунта и наземному контролю, том II, Research Publishing, Вуллонгонг, Новый Южный Уэльс.
Wang ZF, Bian X, Wang Y (2017) Численный подход к прогнозированию смещения грунта, вызванного установкой горизонтальной струйной колонны для цементирования. Mar Georesour Geotechnol 35 (7): 970–977
Статья Google ученый
Уайт И.Л. (1982) Пластичность и прочность почвы — новый подход с использованием экструзии.Наземный двигатель 15 (1): 16–24
Google ученый
Wroth CP, Wood DM (1978) Корреляция индексных свойств с некоторыми основными инженерными свойствами почв. Can Geotech J 15 (2): 137–145
Статья Google ученый
Яфрат, Нью-Джерси, ДеДжонг Дж. Т. (2005) Соображения при оценке прочности на сдвиг переформованной недренированной конструкции при циклическом цикле полнопоточного пенетрометра. В: Труды о границах в морской геотехнике, Австралия, (стр. 19–21) Перт.Под редакцией С. Гурвенек и М. Кэссиди. Taylor and Francis Group, London., Стр. 991–997
Яфрат, Нью-Джерси, ДеДжонг Дж. Т., ДеГрут Д. Д. (2007) Влияние соотношения площадей полнопоточного пенетрометра на измерения прочности без дренажа. В: Материалы 6-й международной конференции по исследованию морских площадок и геотехнике, Общество подводных технологий, Лондон, стр. 461–468
Яфрат Н., ДеДжонг Дж., ДеГрут Д., Рэндольф М. (2009) Оценка прочности на сдвиг и чувствительности при повторном формовании. из мягкой глины с помощью полнопоточных пенетрометров.J Geotech Geoenviron Eng ASCE 135 (9): 1179–1189
Статья Google ученый
Юсеф М.Ф., Эль Рамли А.Х., Эль Демери М. (1965) Взаимосвязь между прочностью на сдвиг, уплотнением, пределом текучести и пределом пластичности для повторно формованных глин. В: Материалы 6-й международной конференции по механике грунтов и проектированию фундаментов, University of Toronto Press, Toronto, pp 126–129
Zen K, Iwataki K (2006) Прочность на сдвиг без дренирования цементно-обработанных грунтов.Найдено почв 46 (2): 221–232
Статья Google ученый
Зидан А.Ф., Абухадра А.А., Габер Ю. (2019) Повышение модуля упругости связного грунта с помощью ферментного препарата. J Cent South Univ 26: 2596–2608. https://doi.org/10.1007/s11771-019-4197-1
Статья Google ученый
(PDF) Одномерная консолидация обработанного цементом органического грунта
Л.Ф. Йонсен, Д.А. Брюс и М.Дж. Байл. Американское общество
инженеров-строителей, Рестон, Вирджиния, стр. 501–514.
FHWA. 2000. Введение в метод глубокого перемешивания, используемый в геотехнических приложениях
. Федеральное управление шоссейных дорог, Wa-
,, Шингтон, округ Колумбия. Документ № FHWA-RD-99-138.
Хаяси, Х. и Нишимото, С. 2005. Прочностные характеристики
стабилизированного торфа на различных типах вяжущих. В трудах
Международная конференция по передовым методам глубокого перемешивания и
Последние достижения, глубокое перемешивание ’05, Стокгольм, Швеция, 23–25
мая 2005 г.Шведский центр исследований глубокой стабилизации, Линкёп-
, Швеция. Vol. 1. С. 55–62.
Хебиб С. и Фаррелл Э.Р. 2003. Некоторые опыты по стабилизации
ирландского торфа. Канадский геотехнический журнал, 40 (1):
107–120. DOI: 10.1139 / t02-091.
Эрнандес-Мартинес, Ф.Г., и Аль-Таббаа, А. 2005. Прочность
— свойства стабилизированного торфа. В материалах Международной конференции
по передовым методам и последним достижениям глубокого перемешивания,
Deep Mixing ’05, Стокгольм, Швеция, 23–25 мая 2005 г.Шведский
Исследовательский центр глубокой стабилизации, Линчёпинг, Швеция. Vol. 1,
с. 69–78.
Эрнандес-Мартинес, Ф.Г., и Аль-Таббаа, А. 2009. Эффективность
различных вяжущих веществ в стабилизации органических почв. In Proceed —
ings Международного симпозиума по перемешиванию почвы и
стабилизации примесей, Окинава, 19–21 мая 2009 г.
Holm, G. 2005. Основная лекция: На пути к устойчивому обществу —
последние достижения в области глубокого перемешивания .В материалах Международной конференции по передовым методам глубокого перемешивания
и последних достижений
, глубокое перемешивание ’05, Стокгольм, Швеция, 23–25 мая
2005 г. Шведский исследовательский центр глубокой стабилизации, Линчёпинг,
Швеция. Vol. 1. С. K13 – K24.
Хван Дж., Хамфри А., Бобет А. и Сантагата М. 2004.
Стабилизация и улучшение органических почв. Отчет №
FHWA / IN / JTRP-2004/38 для Совместной программы транспортных исследований
, Университет Пердью, Вест-Лафайет, Индиана.
Канг Ю.И. 2011. Напряжение-деформационно-прочностное поведение глины
, обработанной цементом. Кандидат наук. диссертация (в процессе), Школа гражданского строительства,
Университет Пердью, Вест-Лафайет, Индиана
Канг Ю.И. и Сантагата М.С. 2006. Одномерное сжатие
Поведение обработанной цементом глины. В «Модификация грунта» и
«Сейсмическое смягчение», Труды сессий GeoShanghai 6–8
июнь 2006 г., Шанхай, Китай. Под редакцией А. Порбаха, С.-L. Шен, Дж.
,Вартман и Ж.-К. Чай. Специальная геотехническая публикация
№ 152. Американское общество инженеров-строителей, Рестон, Вирджиния, стр.
73–80.
Кассим, К.А., Кларк, Б.Г. 1999. Постоянная скорость деформации
Оборудование и методика уплотнения стабилизированных грунтов.
Журнал геотехнических испытаний, 22 (1): 13–21. DOI: 10.1520 /
GTJ11312J.
Ламбрехтс, Дж. Р., Гансе, М. А., и Лэйхи, К. А. 2003. Перемешивание грунта
для стабилизации органической глины для I-95 Widening, Александрия, Вирджиния.В документе
«Заливка швов и обработка грунта», Труды третьей Международной конференции
, Новый Орлеан, штат Луизиана, 10–12 февраля
2003 г. Специальная геотехническая публикация № 120 Под редакцией Л.Ф.
Йонсен, Д.А. Брюс и М.Дж. Байл. Американское общество гражданского общества
Engineers, Рестон, Вирджиния, стр. 575–585.
Lea, F.M. 2004. Химия цемента и бетона. 4-е изд. Отредактировано П. Хьюлеттом
. Баттерворт-Хайнеманн, Оксфорд, Великобритания.
Лю М.Д., Картер, Дж. П. 1999. Целинное сжатие структурированных почв
. Géotechnique, 49 (1): 43–57. DOI: 10.1680 / geot.1999.49.1.43.
Лю М.Д. и Картер Дж. П. 2000. Моделирование деструктуризации грунтов
во время сжатия целинной зоны. Géotechnique, 50 (4): 479–483. DOI: 10.
1680 / geot.2000.50.4.479.
Лоренцо, Г.А., Бергадо, Д.Т. 2004. Основные параметры
глины с добавлением цемента — Новый подход. Journal of Geotechnical
и Geoenvironmental Engineering, 130 (10): 1042–1050.DOI: 10.
1061 / (ASCE) 1090-0241 (2004) 130: 10 (1042).
Месри Г. и Кастро А. 1987. Ca / Ccconcept и Koduring
вторичное сжатие. Журнал инженерной геологии
Отдел, ASCE, 113 (3): 230–247. DOI: 10.1061 / (ASCE) 0733-
9410 (1987) 113: 3 (230).
Pollard, S.J.T., Montgomery, D.M., Sollars, C.J., and Perry, R. 1991.
Органические соединения при стабилизации / отверждении на основе цемента.Журнал опасных материалов, 28 (3): 313–327.
DOI: 10.1016 / 0304-3894 (91) 87082-D.
Рао, С.Н., Раджасекаран, Г. 1996. Продукты реакции, образованные в
морских глинах, стабилизированных известью. Журнал геотехнической инженерии,
122 (5): 329–336. DOI: 10.1061 / (ASCE) 0733-9410 (1996) 122: 5
(329).
Сантагата, М.С., Бобет, А., Джонстон, К., и Хван, Дж. Х. 2008.
Одномерное сжатие почвы с высоким содержанием органических веществ
.Журнал геотехники и геоэкологии
Engineering, 134 (1): 1–13. DOI: 10.1061 / (ASCE) 1090-0241 (2008)
134: 1 (1).
Шнитцер, М., и Хан, С.У. 1972. Гуминовые вещества в окружающей среде
. Марсель Деккер, Инк., Нью-Йорк.
Спаркс, Д.Л. 2003. Экологическая химия почв, 2-е изд. Academic
Press, Нью-Йорк.
Таунсенд, округ Колумбия, и Клим, Т. 1996. Прочность известково-стабилизированных грунтов
. Запись исследования шоссе, 139: 25–41.
Tremblay, H., Leroueil, S., and Locat, J. 2001. Механическое улучшение
и прогнозирование вертикального предела текучести глинистых грунтов
из восточной Канады, обработанных известью или цементом. Канадский
Геотехнический журнал, 38 (3): 567–579. DOI: 10.1139 / cgj-38-3-567.
USDA. 1998. Исследование почвы округа Типпеканоу. Природные ресурсы
Служба сохранения, Министерство сельского хозяйства США, Вашингтон —
тонны, округ Колумбия
Висса, A.E.Z., Christian, J.T., Davis, E.W., and Heiberg, S. 1971.
Уплотнение при постоянной скорости деформации. Журнал грунта
Отдел механики и основ, ASCE, 97 (10): 1393–1413.
Юсуф, М., Молла, А., Палта, П., Хесс, Т.Р., Вемпати, Р.К., и
Кок, Д.Л. 1995. Химическое и физическое влияние суперпластификатора лигносульфоната натрия
на гидратацию портландцемента
и последствия затвердевания / стабилизации. Цемент
и исследование бетона, 25 (3): 671–682.DOI: 10.1016 / 0008-8846
(95) 00055-H.
Bobet et al. 1115
Опубликовано NRC Research Press
Прочность на сдвиг без дренирования цементно-обработанных грунтов — Университет Кюсю
TY — JOUR
T1 — Прочность на недренированный сдвиг цементно-обработанных грунтов
AU — Kasama, Kiyonobu
ZenAU — , Kouki
AU — Iwataki, Kiyoharu
PY — 2006/4
Y1 — 2006/4
N2 — Для оценки влияния цементации на механические свойства обработанного цементом грунта, серия изотропных уплотнений и испытания на трёхосный сдвиг недренированного сжатия были проведены для обработанных цементом образцов глины Ариаке, песка Акита, песка Рокко Масадо и песка Тоёра.В этой статье оцениваются факторы, влияющие на сопротивление сдвигу этих обработанных цементом грунтов. Сделаны следующие выводы: 1) Обработанный цементом грунт имеет нормально консолидированную линию в пространстве e-ln p ′, которая зависит от содержания цемента в замесе. Предел текучести консолидации p′y цементно-обработанного грунта увеличивается с увеличением содержания цемента и начальной плотности образца. 2) Изменения когезионной прочности из-за обработки цементом могут быть представлены растягивающим эффективным напряжением p′r. Затем прочностные характеристики могут быть нормализованы с помощью увеличенного напряжения консолидации (p′c + p ′ r).3) Прочностные характеристики квази-переуплотненной глины могут быть представлены отношением предела текучести R = (p′y + p′r) / (p′r + p′r). 4) Прочность на сдвиг недренированных грунтов, обработанных цементом, может быть представлена как степенная зависимость отношения предела текучести R и повышенного напряжения консолидации.
AB — Чтобы оценить влияние цементации на механические свойства обработанного цементом грунта, была проведена серия испытаний на изотропное уплотнение и недренированный трехосный сдвиг на сдвиг для обработанных цементом образцов глины Ariake, песка Akita, Rokko Masado и Песок Тоёра.В этой статье оцениваются факторы, влияющие на сопротивление сдвигу этих обработанных цементом грунтов. Сделаны следующие выводы: 1) Обработанный цементом грунт имеет нормально консолидированную линию в пространстве e-ln p ′, которая зависит от содержания цемента в замесе. Предел текучести консолидации p′y цементно-обработанного грунта увеличивается с увеличением содержания цемента и начальной плотности образца. 2) Изменения когезионной прочности из-за обработки цементом могут быть представлены растягивающим эффективным напряжением p′r. Затем прочностные характеристики могут быть нормализованы с помощью увеличенного напряжения консолидации (p′c + p ′ r).3) Прочностные характеристики квази-переуплотненной глины могут быть представлены отношением предела текучести R = (p′y + p′r) / (p′r + p′r). 4) Прочность на сдвиг недренированных грунтов, обработанных цементом, может быть представлена как степенная зависимость отношения предела текучести R и повышенного напряжения консолидации.
UR — http://www.scopus.com/inward/record.url?scp=562437&partnerID=8YFLogxK
UR — http://www.scopus.com/inward/citedby.url?scp=562437&partnerID=8YFLog
У2 — 10.3208 / sandf.46.221
DO — 10.3208 / sandf.46.221
M3 — Артикул
AN — ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ: 562437
VL — 46
SP — 221
EP — 232
JO — Грунты и грунты JF — Грунты и фундаменты
SN — 0038-0806
IS — 2
ER —
Проверка уплотнения почвы и одометра
Что такое уплотнение почвы?
Уплотнение почвы относится к процессу, при котором объем насыщенной (частично или полностью) почвы уменьшается из-за приложенного напряжения.Термин был введен Карлом фон Терзаги, также известным как «отец механики грунтов и геотехнической инженерии». Терзаги установил теорию одномерной консолидации и изменил определение этого термина, поскольку ранее он ассоциировался (и до сих пор ассоциируется в геолого-геофизических исследованиях) с уплотнением глинистых отложений, из которых образовывались сланцы.
Когда нагрузка прикладывается к грунту с низкой водопроницаемостью, она первоначально переносится водой, которая существует в пористой части насыщенного грунта, что приводит к быстрому увеличению порового давления воды.Это избыточное давление поровой воды рассеивается по мере того, как вода стекает из пустот почвы, и давление передается на скелет почвы, который постепенно сжимается, что приводит к оседанию. Процесс уплотнения длится до тех пор, пока не исчезнет избыточное давление поровой воды.
Увеличение приложенного напряжения, которое вызывает уплотнение, может быть связано либо с естественными нагрузками (например, процессами отложения), либо с антропогенными нагрузками (например, со строительством здания или насыпи над массивом грунта) или даже с уменьшением грунта. уровень грунтовых вод.
Продолжительность консолидации
Продолжительность процесса консолидации является критическим вопросом и в значительной степени зависит от проницаемости почвы, подверженной нагрузке, и от дренажных путей. В целом, уплотнение песчаных грунтов — это быстрый процесс (происходящий, возможно, сразу во время строительства), тогда как в глинистых грунтах этот процесс может длиться многие годы или даже десятилетия.
Процедура уплотнения обычно разделяется на 3 этапа:
- Начальное уплотнение: быстрая потеря объема массы почвы, связанная с приложением внешнего напряжения, которое сжимает воздух внутри пустот почвы.
- Первичное уплотнение: оседание почвы, во время которого избыточное давление поровой воды передается на каркас почвы
- Вторичное уплотнение: последующая процедура оседания, которая происходит после первичного уплотнения и связана с внутренними изменениями в структуре почвы при почти постоянной нагрузке . Этот процесс обычно называют ползучестью.
Тест одометра
Простейшим рассмотренным случаем консолидации является одномерная консолидация.В этом случае не учитывается поперечная деформация грунтового массива. Процедура тестирования для количественной оценки критических свойств почвы, связанных с консолидацией почвы, — это тест одометра. Термин «одометр» происходит от древнегреческого языка и означает «набухать». Этот тест является одним из наиболее часто проводимых и важных лабораторных тестов в геотехнической инженерии. Одометрический тест направлен на измерение вертикального смещения цилиндрического насыщенного образца грунта, подвергнутого вертикальной нагрузке, когда он ограничен в радиальном направлении.В последующем испытании описывается испытание консолидации инкрементной нагрузки. Обратите внимание, что существует также испытание с постоянной скоростью деформации (CRS), которое в настоящее время становится все более популярным.
Компоненты испытательной установки
Типичная испытательная установка одометра, показанная на рис. 1 , состоит из: i ) ячейка консолидации , ii) нагружающая рама , и iii) механизм измерения деформации .
Ячейка уплотнения состоит из следующих компонентов:
- Ограничивающее кольцо, расположенное по окружности вокруг образца для ограничения бокового смещения
- Нагрузочная крышка для передачи нагрузки на образец грунта
- Резервуар, заполненный водой до гарантировать, что почва остается по существу насыщенной.
- Пористые камни, которые на несколько порядков более проницаемы, чем типичные образцы мелкозернистого грунта.Эти камни позволяют отводить воду сверху и снизу образца
- Фильтровальная бумага, помещаемая между камнем и образцом почвы, чтобы предотвратить закупорку поры камня грунтом
Типичный диаметр ( D ) до высоты ( H ) для образцов почвы D / H = 3 — 4 . Площадь поперечного сечения образца грунта может составлять 20, 35 или 50 см 2 ( D = 5-8 см ), а его высота H = 2-2,5 см .
Нагрузочная рама Конфигурация состоит из нагрузочной балки и мертвых грузов. Конфигурация позволяет поддерживать постоянную нагрузку неограниченное время. Приложение нагрузки вызывает деформацию погрузочной рамы, пористых камней и образца грунта. Поскольку испытание предназначено для измерения только деформации почвы, необходимо измерить другие движения (прогиб машины), а затем вычесть их из общей деформации. Это достигается путем измерения прогиба установки с использованием алюминиевого образца, который характеризуется линейно-упругим и, следовательно, известным откликом.
Измерение вертикальной деформации образца грунта выполняется с помощью индикатора часового типа (чаще всего) или электронного прибора.
Рисунок 1: Типичная испытательная установка одометра (фото из Афинского национального технического университета)
Процедура тестирования
Типичная процедура тестирования состоит из следующих шагов:
- Установите индикатор часового типа (или электронный прибор)
- Измерьте вес, высоту, диаметр ограничивающего кольца
- Измерьте высоту (H) и диаметр (D) алюминиевого образца
- Вставьте образец в ограничивающее кольцо
- Измерьте содержание воды с обрезков
- Взвесьте образец почвы и ограничивающее кольцо
- Замочите пористые камни и фильтровальную бумагу
- Поместите ячейку уплотнения в загрузочную раму и отрегулируйте высоту.Загрузочная балка должна быть почти горизонтальной.
- Снимите начальные показания ( R i — показания будут вычтены из всех измерений)
- Установите нагрузку для сидения
- Добавьте воды в резервуар
Нагрузка поддерживается в течение 24 часов (в для некоторых глин необходимое время составляет 48 часов), в течение которого почва уплотняется дренажем из пористых камней.После этого прилагаемая нагрузка постепенно увеличивается, удваивая прилагаемое напряжение на каждом этапе. Количество ступеней нагрузки и максимальное прикладываемое напряжение зависит от интересующего диапазона напряжений. В процессе загрузки в ячейку подается вода, так что образец остается полностью насыщенным. На каждом этапе нагружения систематически снимаются показания деформации для построения кривой времени оседания. То есть после приложения каждой нагрузки деформация измеряется через 6, 15, 30 секунд, затем через 1, 2, 4, 8, 16, 30 минут и через 1, 2, 4, 8 и 24 часа соответственно. .Когда достигается максимальная нагрузка и, возможно, с промежуточным приращением нагрузки, вводится этап разгрузки, который может проводиться в один или несколько этапов; обычно нагрузка уменьшается в 4 раза на каждом этапе. Когда испытание завершено, измеряется окончательная высота образца и содержание в нем воды.
Результаты и параметры, полученные на основе одометрического теста
Следующие свойства почвы получены на основе одометрического теста:
- Давление предварительного уплотнения : Максимальное эффективное напряжение, которое образец почвы выдержал за свою геологическую историю.
- Индекс сжатия C C : C C — это индекс, связанный с сжимаемостью почвы. В частности, он измеряется как наклон кривой между коэффициентом пустотности и эффективным напряжением. Коэффициент пустотности отображается в нормальном масштабе, а эффективное напряжение — в логарифмическом масштабе. Типичная кривая сжатия с точки зрения коэффициента пустотности — эффективного напряжения представлена на Рис. 2 . Наклон «девственной» части кривой обозначает индекс сжатия C C .
Рис. 2: Типичная диаграмма соотношения пустот — корреляция эффективного напряжения, полученная с помощью одометра. Также представлены индексы сжатия C C и рекомпрессии C r .
Следовательно, C C :
C C = Δe / Δlog (σ ‘)
C C обычно находится в диапазоне от 0,1 до 10 и не имеет единиц измерения. Для нормально консолидированных глин индекс обычно находится в диапазоне от 0,20 до 0,50, а для илов — от 0,16 до 0.24. Для песков индекс находится в диапазоне от 0,01 до 0,06, хотя для песка это не особенно значимый параметр.
Некоторые эмпирические выражения, связывающие индекс сжатия C C с пределом жидкости (LL) и индексом пластичности (PI) почвы, следующие:
- C c = 0,007 (LL-10 ), (Skempton, 1944)
- C c = 0,009 (LL-10), (Terzaghi and Peck, 1967)
- C c = 0,50 × PI × G s , (Wroth and Wood, 1978 )
- Индекс рекомпрессии C r : C r используется для определения сжимаемости переуплотненного грунта и рассчитывается с использованием наклона кривой отскока-рекомпрессии (Рисунок 2).Для неорганических почв C r составляет 0,1-0,2 от значения C C .
- Коэффициент консолидации C V : C V — это параметр, который описывает скорость, с которой процесс консолидации развивается во время теста. Типовые значения коэффициента уплотнения приведены в Таблице 1 .
Таблица 1: Типичные значения коэффициента C v
ПОЧВА
C v (см 2 / сек) x 10 -4
Мягкая голубая глина (CL-CH)
(Wallace & Otto, 1964)
1.6-26
Chicago Silty Clay (CL)
(Terzaghi & Peck, 1967)
8-11
Mexico City Clay (MH)
(Leonards & Girault, 1961)
0,9-1,5
Органические илы и глины (OH)
(Сивакуган, 1990)
1-10
Определение коэффициента консолидации C
VКоэффициент уплотнения C V можно легко оценить по кривой зависимости от времени оседания с использованием графических методов.Наиболее часто используются две методологии:
Метод подгонки логарифма Касагранде (Casagrande and Fadum, 1940):
Коэффициент консолидации, C V , определяется путем оценки времени на уровне 50. % консолидации ( t 50 ), как показано в короткой анимации / презентации ниже. Тогда C V можно оценить как:
C V = 0,917 * (H 2 dr / t 50 )
, где H dr — дренаж. дорожка.Учитывая начальную высоту образца ( H i ) и сжатие образца почвы при 50% консолидации ( ΔΗ ), рассчитывается путь дренажа (для двойного дренажа), H dr . как:
H dr = ( H i — ΔΗ ) / 2
Квадратный корень Тейлора 1948 (Метод подгонки по времени )
В этом методе показания шкалы откладываются от квадратного корня из времени.Коэффициент консолидации, C V , определяется путем оценки времени при 90% консолидации ( t 90 ), как показано в короткой анимации / презентации ниже. Тогда C V можно оценить как:
C = 0,848 * (H 2 dr / t 90 )
, где H dr — средний путь дренажа ( обычно половина высоты образца).
Источники
Леонардс, Г.А. и Жиро П. (1961). Исследование теста одномерной консолидации, Proc. Пятый Int. Конф. по механике грунтов и найденному. Eng., Paris, Vol. 1, 116-130.
Сивакуган, Н., (1990). Развитие заболоченных территорий в Коломбо, Шри-Ланка, Proc. Десятый Геот Юго-Восточной Азии. Конф., Тайбэй, т. 1, 469-472.
Скемптон, А. У. (1944). Заметки о сжимаемости глин. Q. J. Geol. Soc. Лондон, 100 (1-4), 119-135.
Терзаги К. и Пек Р. Б. (1967). Механика грунтов в инженерной практике, John Wiley & Sons, Нью-Йорк, 729 стр.
Уоллес, Дж. Б. и Отто, В. К. (1964). Дифференциальный расчет на базе ВВС Селфридж, Jnl. Почвенная механика и найдено. Div., ASCE, Vol. 90, № SM5, 197-220.
Рот, К. П. и Вуд, Д. М. (1978). Связь индексных свойств с некоторыми основными инженерными свойствами почв. Канадский геотехнический журнал, 15, 137-145.
Экспериментальная оценка поведения песчано-цементной смеси
1. Введение
Грунты, укрепленные зерном в результате естественных или искусственных процессов, называются цементными грунтами.Песчаные почвы встречаются во многих частях света. Одна из характеристик этих почв — их устойчивость на естественных крутых склонах. Учитывая, что многие здания по всему миру построены на крутых склонах с углом наклона 60 градусов и высотой 100 метров, важно исследовать устойчивость этих склонов. В то время как сила тяжести или другие силы, такие как землетрясения, приводят к разрушению откосов, долговременная стабильность откосов в основном обусловлена адгезионными компонентами цементирования. Устойчивость крутых склонов и устойчивость крупных сколов на строительной площадке городских и дорожных объектов в этих типах почв невозможно изменить, полагаясь только на основные принципы геотехнической инженерии; скорее, также очень необходимо внимание к эффектам цементирования.Цементация или связь между зернами в зернистых почвах обеспечивается небольшим количеством материалов на основе цемента, таких как силикаты, гидроксид железа и карбонаты. Распространение искусственной и расчетной цементации для исправления и улучшения геотехнических характеристик зернистых грунтов в последние годы в основном связано с недавними достижениями в понимании свойств природных цементирующих грунтов и создания плохих связей между зернами почвы за счет явления цементирования.Цементные почвы встречаются в огромных частях мира. Условия окружающей среды, структура почвы и тип частиц являются наиболее важными факторами при цементировании почвы. Обычно цементные почвы производятся с помощью таких процессов, как:
осаждение карбонатов, гидроксидов и органических материалов,
осаждение кремнезема в точке контакта частиц за счет расслоения и повторного осаждения,
холодная сварка в месте контакта частиц под высоким давлением,
рост частиц из-за химического изменения некоторых минералов.
Влияние цементации на поведение зернистых грунтов. Большинство предыдущих исследований предполагало, что добавление цемента к зернистым грунтам увеличивает прочность грунта и, в то же время, делает его поведение более хрупким. Согласно теории Мора – Кулона, прочность почвы на сдвиг является функцией ее сцепления и угла трения, как видно из следующего соотношения:
, где C — величина адгезии, σ — эффективное напряжение, а — угол трения.Хотя сообщается, что цементация грунта увеличивает сцепление с грунтом, в большинстве исследований не сообщается о значительном изменении угла трения грунта. Cloufh [1] изучил область разрушения цементного и нецементного грунта и обнаружил, что результаты совпадают. Лэйд [2] обнаружил, что зона разрушения цементного грунта извилистая. Подчеркивая рыхлость цементного грунта, Cloufh [1] показал, что максимальная прочность этих грунтов достигается при низких деформациях. Очевидно, что цементный грунт имеет большую упругую твердость, чем нецементный грунт.Leroueil [3] заявил, что предел текучести является отличительной чертой цементных почв. Разрушение цементных грунтов видно при различных состояниях нагрузки, таких как изотропное давление, сдвиг и нагрузка. Очень редко полосы цемента среди зерен восстанавливаются и разрушаются после достижения предела текучести. Следует также отметить, что увеличение давления всестороннего отклонения снижает эффект цементирования и вместо этого смещает поведение от рыхлости к более мягкому и трансформируемому.Хуанг [4] показал, что уровень разрушения цементного грунта увеличивается за счет увеличения содержания и процентного содержания цемента. Таким образом, в цементном грунте можно достичь более высоких уровней напряжения. Эта статья направлена на дальнейшее исследование экспериментального изучения поведения цементно-грунтовой смеси.
2. Обзор литературы
Хамиди [5] использовал гипсовый, известковый и портландцемент для изучения их влияния на поведение крупнозернистой почвы. Результаты экспериментов показали, что цементация увеличивает хрупкость образцов; например, образцы с гипсовым цементом оказались более хрупкими, чем другие, образцы, содержащие гипсовый цемент, имели самую высокую степень деформации до разрушения, а образцы, содержащие известковый цемент, показали самую низкую степень деформации до разрушения.
Результаты показали, что образцы, содержащие гипсовый цемент, имели самую высокую объемную скорость диспергирования в испытании на трехосный дренаж. Кроме того, результаты бразильских испытаний показали, что увеличение количества цемента также увеличивает предел прочности на разрыв. Наибольшая прочность на разрыв сначала наблюдалась в образцах, содержащих портландцемент, затем в образцах, содержащих гипсовый цемент, и, наконец, в образцах, содержащих известковый цемент. С другой стороны, результаты одноосного исследования показали, что увеличение процентного содержания цемента увеличивает прочность грунта на сжатие.Точно так же самая высокая прочность на сжатие была обнаружена в образцах портландцемента, а затем в образцах гипса и известняка, соответственно.
Чтобы оценить влияние цемента на механическое поведение почвы, Хамиди [5] использовал консолидированные дренированные трехосные испытания, которые также используются для дренажа. Вариации прочности для насыщенных образцов гипса показали, что вода не только сильно ослабляет цементную связь, но также ослабляет цементный грунт, содержащий гипс, до меньшего, чем цементный грунт, содержащий известь.
Хамиди и Хасанзаде [6] изучали особенности сжимаемости и изменения объема песчано-цементных грунтов в условиях одномерного трехосного уплотнения. Их эксперименты показали, что относительная плотность почвы, процентное содержание и тип фактора цементирования сильно влияют на свойства цементирующих изменений объема почвы. Результаты показали, что увеличение относительной плотности и процентного содержания цемента увеличивает твердость цементного грунта; Другими словами, увеличиваются объемный модуль и давление, необходимое для разрыва лент.Кроме того, увеличение плотности и процентного содержания цемента снижает сжимаемость почвы. Кроме того, напряжение связей в цементно-гипсовых образцах было больше, чем в цементно-цементных образцах. Pantazopoulos [7] реализовал элемент Binder для изучения динамических свойств мелкозернистого материала, используемого для образования цемента в цементно-цементном песке и цементно-цементном песке. Их результаты показали, что увеличение давления по кругу образцов увеличивало начальный модуль упругости и сдвиг цементно-цементных песков.Соотношение W / C цементного раствора сильнее всего влияет на динамические свойства вяжущих песков с точки зрения размера зерна цемента и содержания цемента. В Японии Тарик и Маки [8] оценили механическое поведение образцов цементно-консолидированного песка, рассматривая следующие аспекты: сжимаемость, сжимаемость и поведение при растяжении, упругость и поведение при сжатии, длину зоны разрушения образца и взаимосвязь между давлением и эластичность образцов из вяжущего песка.Результаты испытания на одиночное осевое сжатие, Тарик [8], показали, что максимальное сжимающее напряжение цементного песка не зависит от размера образца. Было также показано, что количество энергии разрушения при сжатии является постоянным параметром и не зависит от отношения высоты к диаметру образцов. Кроме того, количество энергии разрушения при растяжении незначительно из-за отсутствия крупнозернистых компонентов. Пакбаз [9] изучал поведение цементных почв в смесях сухой и влажной почвы и рода портландцемента и извести.Результаты экспериментов показали, что образцы с цементом и влажной смесью прочнее образцов с сухой смесью. Эти результаты противоречат результатам, полученным для образцов смеси почвы и извести. Пакбаз [9] пояснил, что прочность образцов зависит от типа и количества смеси и времени обработки.
Они получили следующие экспериментальные результаты:
- 1. Цементные образцы, укрепленные портландцементом мокрым методом, показали большую прочность на сжатие в ходе 28-дневных испытаний без ограничений, чем образцы, укрепленные сухим методом.Максимальная разница между этими методами составила около 10%.
- 2. Прочность на неограниченное 28-дневное сжатие цементных образцов, укрепленных известью сухим методом, немного выше, чем у той же модели, полученной мокрым методом.
- 3. Прочность на безграничное 28-дневное сжатие цементных образцов, смешанных с цементом и известью сухим методом, была немного больше, чем у образцов, смешанных мокрым методом.
- 4.Скорость увеличения прочности цементных образцов влажным методом на 2–3 минуты больше, чем сухим методом.
- 5. Скорость увеличения прочности цементирующих образцов известью и известью + цемент была намного ниже, чем у образцов, укрепленных портландцементом.
- 6. Величина индекса сжатия уменьшается с увеличением добавок для цементирования.
Consoli [10] оценил влияющие параметры, такие как количество цемента, пористость и отношение пористости к цементу, чтобы исследовать уровень разрушения теории Мора – Кулона искусственно цементирующих песков, сосредоточив внимание на прочности на растяжение и прочности на неограниченное сжатие. .Основываясь на концепциях, уже доказанных в [10], соотношение между отношением прочности на растяжение к прочности на сжатие без давления для каждого цементного песчаного грунта остается постоянным; следовательно, эффективный угол прочности песчаного грунта на сдвиг не зависит от пористости, а количество цемента и эффективная адгезия напрямую зависят от прочности на неограниченное сжатие мелкозернистого материала. Эта концепция была успешно протестирована на мелкозернистом песке, содержащем портландцемент в малых, средних и высоких количествах.Обермайр [11] разработал отдельный элементный метод для численного решения цементных песков. Результаты испытаний на трехосное сжатие на искусственно цементных песчаных грунтах были ранее исследованы, подтвердив, что модель может получить макроскопические характеристики таких материалов. Как упоминалось ранее, прочность и жесткость элемента Тьерри являются параметрами определенной модели, и для определения параметров модели в цементных песчаных грунтах необходим метод обратной калибровки.Таким образом, для этой цели можно использовать испытание на сжатие по трем осям, а локальные параметры определяются по-разному путем испытаний методом проб и ошибок. Применение испытания на трехосное сжатие в цементных песках показывает, что:
- 1. Цементные ленты добавляют материалам дополнительную прочность на сдвиг.
- 2. Расширение считается удовлетворительным, если некоторые связи остаются неизменными и постоянными в течение периода сдвига.
- 3. Коэффициент прочности на сжатие будет контролировать влияние циркулирующего давления (ограничения) на диапазон прочности.
- 4. Модель сможет воспроизвести кривую деформации-растяжения лабораторных испытаний с различной степенью содержания цемента.
- 5. На результаты сильно влияют как свойства соединительного элемента, так и количество первичных связей.
Maghous и Consoli [12] оценили механическое поведение песчаных почв (Osorio), которые были искусственно цементируемыми, с помощью лабораторных характеристик и базовых микромеханических моделей. Их результаты показали, что исследователи изучали искусственно вяжущие почвы с двух важных аспектов: а) предсказания эффективной упругой твердости искусственно вяжущего песка в структуре микромеханического плана и б) линейная гомогенизация образцов.Чжан [13] провел серию экспериментов, чтобы показать, что максимальные нормальные силы при испытаниях на растяжение и давление такие же по размеру, как и частицы цемента, в то время как максимальные силы сдвига или скручивания при сложных испытаниях на нагрузку, таких как испытания на сдвиг и сжатие, испытания на сжатие на кручение и испытания на сжатие на сдвиг и кручение связаны с нормальным усилием и размером частиц цемента.
Li [14] провел лабораторные исследования на искусственно вяжущих песках с различным процентным содержанием портландцемента (1, 3, 5 и 8)%.Они пришли к выводу, что процентное содержание фактора цементирования (Cv) оказывает значительное влияние на механическое и физическое поведение песков. Когда процентное содержание цемента (Cv) находится на верхнем пределе (3, 5 и 8)%, кривая деформации-растяжения демонстрирует гибкое деформационное поведение, а когда процентное содержание коэффициента цементации низкое (1%), деформация — кривая растяжения показывает поведение при деформации упрочнения. Нусит [15] исследовал поведение при разрушении и повреждение цементных песчаных материалов на дорогах.
Используя испытание на неограниченное сжатие, было показано, что оценка разрушения образцов, сделанных из вяжущих песков, зависит от испытаний на равномерное сжатие.Мотамед и Латифи [16] обнаружили, что, как и поведение нецементирующего песка, цементные песчаные почвы полностью зависят от исходного состояния образцов с точки зрения таких показателей, как угол внутреннего трения, сжатие и поведение при расширении. Результаты также показали, что вяжущие пески демонстрируют сжатие при положительном параметре состояния и поведение при расширении при отрицательном параметре состояния.
Мацкявичюс [17] исследовал влияние частиц кальцита на механические свойства цементных песчаных грунтов с цементным раствором и показал, что добавление частиц кальцита к цементному песку снижает прочность на сжатие (плотную прочность) образцов цементного песчаного грунта с цементным раствором через три месяца после цементного раствора. цементация.Хо [18] изучил влияние карбонатов, процентного содержания воды и реакции пуццоланов в условиях сухой смеси на повышение прочности консолидированных грунтов с цементом и показал, что гидратация цемента, реакции пуццолана в почвенной смеси, карбонизация и процентное содержание воды значительно улучшают прочность цементного грунта.
В то время как поведение грунтовых материалов при сжатии всегда было важной темой для инженеров-геологов, многие аспекты, касающиеся влияния процентного содержания и плотности цемента на контакт между частицами во время изотропного давления, должным образом не исследовались.Сравнение нецементных и цементных песчаных грунтов с точки зрения влияния процентного содержания цемента, плотности в сухом состоянии и соотношения пористости может обеспечить разумную основу для лучшего понимания вяжущих материалов с особыми показателями процентного содержания цемента и циркулирующего давления. Дехнави [19] исследовал монотонное поведение морского известкового песка, полученного с северного побережья Ормузского пролива в Персидском заливе.
Результаты испытаний на изотропное сжатие показали, что при приложенном напряжении дробление частиц грунта из-за ограничивающего давления является значительным.Уникальное поведение карбонатных отложений при сдвиговом нагружении стимулировало изучение их геологических и инженерных свойств. Их формы очень разные, от игольчатых до пластинчатых. Следовательно, важно изучить их влияние ткани на реакцию почвы в условиях сдвига. С этой целью была проведена серия мелкомасштабных лабораторных испытаний элементов на песчаном пляже North Cornwall Rock. Были исследованы характеристики нецементированного и цементированного карбонатного песка при нагрузке сжатия и растяжения, а также различной начальной плотности и ограничивающем давлении с образцами, которые были допущены к дренированию. и сравнил.Результаты показывают, что прочность песка на сдвиг при растягивающей нагрузке ниже, чем при сжатии, в отношении анизотропной ткани из-за пластинчатой и игольчатой формы зерен. Анизотропия уменьшается с увеличением ограничивающего давления и начальной относительной плотности с нецементированным песком. Кроме того, наличие цементных связок снижает анизотропию, особенно при низких ограничивающих давлениях, Салехзаде [20]. Шахназари [21] показал, что серия недренированных монотонных и циклических испытаний на простой сдвиг была проведена на насыщенных образцах известнякового песка Хормуз с использованием крутильного аппарата с полым цилиндром.Испытания проводились на образцах с различной относительной плотностью при различных эффективных напряжениях консолидации. На основании результатов представлены данные о создании порового давления, сдвиговых деформаций и напряжения-деформации образцов, которые сравниваются с технической литературой. Кроме того, описывается рассеяние энергии деформации во время циклической нагрузки и ее связь с избыточным давлением поровой воды. Построены кривые циклического сопротивления образцов с различными начальными условиями.Также сравниваются результаты монотонных и циклических испытаний для лучшей интерпретации ормузского известнякового песка при недренированной крутильной нагрузке. Базиар [22] исследовал влияние содержания ила на образование избыточного порового давления воды в илистых песках. Они показали, что увеличение процента содержания ила, проходящего через сито № 200, вызывает увеличение сопротивления разжижению илистых песков, а также, с увеличением процента содержания ила, скорость объемной деформации увеличивается при постоянной относительной плотности.Этот показатель увеличивался с увеличением процентного содержания ила. С другой стороны, для чистого песка такой прирост меньше, чем для илистого песка.
3. Описание материала, подготовка проб и процедуры.
Для проведения лабораторных исследований необходимо было использовать инструменты, которые позволяли модели, созданной в лаборатории, хорошо согласовываться с реальной моделью.
3.1. Материалы
Технические характеристики песка и цемента, использованных в этом исследовании, перечислены ниже.
3.1.1. Используемая почва
Почва, использованная в этом исследовании, имеет однородный размер зерна. Геотехнические характеристики и параметры грунта, используемого в лаборатории, соответствуют стандартам ASTM, а результаты обобщены в таблице 1.
Таблица 1
Геотехнические параметры используемого грунта
Следует отметить, что почва, использованная в этом тесте, была получена из города Ношахр, Иран.
3.1.2. Цемент
В данном исследовании использовался цементтипа 2.
3.2. Подготовка и обработка проб
Образцы были приготовлены в следующие три этапа.
а) Подготовка почвы.
За почвой, использованной для испытаний, внимательно наблюдали, и она имела почти однородные зерна.
б) Подготовка проб.
В ходе испытания CBR смесь грунта и цемента была залита в форму тремя слоями, и каждый слой был раздроблен 56 раз молотком весом 5,4 кг с высоты 30 см.При испытаниях на прямой сдвиг после того, как смесь была залита в форму тремя слоями, цементная почвенная смесь уплотнялась с помощью специального инструмента.
в) Временной процесс.
Образцы для испытаний выдерживали и обрабатывали в нагревателе при 65 ° C в течение 48 часов. В основном это было сделано по двум причинам: используемый цемент приобретает прочность только за счет потери влаги, а потеря влаги ускоряет этот процесс. Условия температуры и влажности окружающей среды меняются в разные дни, в то время как условия, предусмотренные для всех образцов в печи, одинаковы.
3.3. Экспериментальная программа
В этом разделе подробно описан процесс тестирования данного исследования.
3.3.1. Оценочный тест
Тест на градацию проводится на основе размера частиц и процентного содержания различных зерен в массе почвы и является простейшим экспериментом на почве.
3.3.2. Тест на плотность
Назначение плотности — уменьшить пористость почвы (пустое пространство) и тем самым улучшить инженерные свойства почвы.
3.3.3. CBR тест
Тест CBR был введен Портером в 1926 году и позже был расширен в 1929 году Управлением шоссейных дорог штата Калифорния, США. CBR-тест — это наиболее распространенный метод определения относительной прочности грунта для дорожного строительства. Результаты этого эксперимента могут помочь определить грузоподъемность грунтового основания и всех слоев дорожного покрытия, таких как основание и основание, а также толщину этих слоев.
CBR грунта — это отношение силы, необходимой для погружения поршня с определенной величиной, скоростью и глубиной в испытуемый грунт, к силе, необходимой для погружения того же поршня с той же скоростью и глубиной в стандартный материал, как видно из следующих отношений.Стандартные материалы включают в себя щебень со стандартной нагрузкой, соответствующей таблице 2, для проникновения в него стандартного поршня.
Таблица 2
Стандартные значения нагрузки
CBR рассчитывается следующим образом: CBR = (Стандартная нагрузка / нагрузка, использованная в тесте) × 100
3.3.4. Испытание на прямой сдвиг
Понимание прочности почвы имеет решающее значение для достижения надлежащей устойчивости почвы в таких областях, как конструкции фундаментов, ограждающие стены и дамбы.Измерение и определение прочности почвы, особенно липких, важны для стабильности почвы и являются одной из сложных тем механики почвы.
3.3.5. Испытание на одноосное сжатие
Это испытание чаще всего используется для определения прочности грунта на сжатие и сдвиг и является самым быстрым и простым методом испытаний для определения прочности на сдвиг.
4. Результаты и анализ
4.1. Оценка результатов теста
Сортировка песка производилась сухим методом.На рисунке 1 показана кривая сортировки.
Рисунок 1
Кривая градации песка
Рисунок 1: Кривая гранулометрического состава
4.2. Результаты экспериментов по плотности
После четырехкратного проведения теста плотности рассчитывается влажный удельный вес и влажность для каждого эксперимента. Затем определяется удельный вес в сухом состоянии с использованием зависимости. Для этого испытания построена диаграмма зависимости удельного веса в сухом состоянии от влажности. Наконец, по диаграмме определяют максимальный удельный вес в сухом состоянии и оптимальное содержание влаги.
4.2.1. Тест на плотность без добавок
В таблице 3 показаны результаты теста плотности без добавок, а на рисунке 2 показана кривая плотности почвы, которая используется для определения максимального удельного веса в сухом состоянии и оптимального содержания влаги в почве.
Таблица 3
Результаты теста плотности без добавок
Согласно рисунку 2 максимальный удельный вес в сухом состоянии равен 1,81 г / см 3 , а оптимальное содержание влаги составляет 5,75%.
Рисунок 2
Кривая плотности почвы без добавок
4.2.2. Испытание на плотность с 3% цемента
Таблица 4 показывает результаты теста плотности с 3% цемента. Согласно рисунку 3 максимальный удельный вес в сухом состоянии равен 1,85 г / см 3 ., А его оптимальная влажность составляет 4,8%.
Таблица 4: Результаты теста плотности с 3% цемента.
Таблица 4
Результаты теста плотности с 3% цемента
Рисунок 3
Кривая, относящаяся к испытанию плотности с 3% цемента
4.2.3. Тест на плотность с 6% цемента
Таблица 5 показывает информацию, относящуюся к испытанию плотности с 6% цемента. Согласно рисунку 4 максимальный удельный вес в сухом состоянии составляет 1855 г / см 3 , а оптимальное содержание влаги составляет 5,4%.
Таблица 5
Результаты теста плотности с 6% цемента
Рисунок 4
Кривая, относящаяся к испытанию плотности с 6% цемента
4.2.4. Испытание на плотность с использованием 9% цемента
Таблица 6 показывает информацию, относящуюся к испытанию плотности с 9% цемента.Согласно рисунку 5 максимальный удельный вес в сухом состоянии составляет 1855 г / см 3 , а оптимальное содержание влаги составляет 5,8%.
Таблица 6
Результаты теста плотности с 9% цемента
Рисунок 5
Кривая испытания плотности с 9% цемента
4.2.5. Интерпретация результатов испытаний на плотность
На Рисунке 6 показан максимальный удельный вес в сухом состоянии, выраженный в процентном содержании цемента, а на Рисунке 7 показано оптимальное содержание влаги в процентном отношении цемента.
Рисунок 6
Кривая изменения максимального сухого удельного веса при различных значениях цемента
Рисунок 7
Диаграмма оптимального изменения влажности при различных значениях цемента
Диаграмма показывает, что добавление цемента увеличивает максимальный удельный вес в сухом состоянии, а при увеличении цемента максимальный удельный вес в сухом состоянии постепенно уменьшается. Следует отметить, что добавление цемента практически не меняет оптимальную влажность.
4.3. Результаты теста CBR
4.3.1. CBR тест без добавок
Результаты испытаний песка без добавок приведены в Таблице 7.
Таблица 7
Результаты теста CBR без добавок
Согласно диаграмме давления-проникновения, поскольку кривая не имеет поворотной точки, нет необходимости изменять диаграмму на Рисунке 8.
Рисунок 8: Диаграмма давления — проникновения для грунта без добавок
Рисунок 8
Диаграмма давления — проникновения для грунта без добавок
Расчеты
P 2,5 Реформа = ((P 2,5 = 16,546) / 70) · 100 = 23,63
P 5 Реформировать = ((P = 25 508) / 105) · 100 = 29,24
Поскольку второе значение больше первого, тест следует повторить.Повторение теста и получение тех же результатов делает второе число номером CBR. Следовательно: CBR = 29,24
4.3.2. CBR тест с 3% цемента
Результаты испытания песка с 3% цемента описаны в Таблице 8. Согласно диаграмме давление — проникновение на Рисунке 9, кривая должна быть изменена от точки поворота.
Таблица 8
Информация об испытаниях, связанных с испытанием CBR с 3% цемента
Рисунок 9
Диаграмма давления — проникновения для грунта с 3% цемента.
Диаграмма видоизменяется как рисунок 10, а начало диаграммы переносится с 0 на 1. Согласно модифицированной диаграмме получается P 2,5 = 80 и P 5 = 112:
P 2,5 преобразование = ((P 2,5 = 80) / 70) · 100 = 114,28
P 5 преобразовать = ((P 5 = 112) / 105) · 100 = 106,67
Рисунок 10
Диаграмма изменения давления для грунта с 3% цемента
Согласно расчетам:
CBR = 114,28
4.3.3. CBR тест с 6% цемента
Результаты испытаний для песка с 6% цемента приведены в Таблице 9.
Таблица 9: Результаты теста CBR с 6% цемента.
Таблица 9
Результаты теста CBR с 6% цемента
Рисунок 11
Диаграмма проникновения давления для грунта с 6% цемента
Диаграмма видоизменена как рисунок 12, а начало диаграммы перенесено с 0 на 0,5.Согласно модифицированной диаграмме, P 2,5 = 94,5 и P 5 = 135, получается:
P 2,5 Реформа = (P 2,5 = 94, 5/70) · 100 = 135
P 5 преобразовать = (P 5 = 135/105) · 100 = 128,57
Рисунок 12
Модифицированная диаграмма давления — проникновения для грунта с 6% цемента
По расчетам: CBR = 135
Согласно диаграмме давление — проникновение на Рисунке 11, кривая должна быть изменена от точки поворота.
4.3.4. CBR тест с 9% цемента
Результаты испытаний для песка с 9% цемента приведены в Таблице 10.
Таблица 10
Результаты теста CBR с 9% цемента
На основании диаграммы давление — проникновение на Рисунке 13, поскольку кривая не имеет точки поворота, исправлять диаграмму не нужно, получается:
P 2,5 преобразование = ((P 2,5 = 103,4) / 70) · 100 = 147,7
P 5reform = ((P5.= 151,7) / 105) · 100 = 144,47
Рисунок 13
Диаграмма давления для грунта с 9% цемента
По расчетам: CBR = 147,7
4.3.5. Интерпретация результатов теста CBR
На Рисунке 14 показана взаимосвязь между различным процентным содержанием цемента и числом CBR. На основании наклона диаграмм и значений CBR установлено, что добавление минимального количества цемента к образцам (3%) создает мутацию прочности цементирующих образцов, но не прочности нецементных образцов. .
Рисунок 14
Изменения CBR при разном количестве цемента
4.4. Результаты испытаний на прямой сдвиг
Испытание на прямой сдвиг проводится для каждого образца при трех вертикальных нагрузках 20, 40 и 80 кг. Затем вычисляются напряжение сдвига — вертикальное напряжение, коэффициент внутреннего трения и сцепление с грунтом. В результате вертикальное напряжение рассчитывается на основе упомянутых нагрузок, а напряжение сдвига рассчитывается с использованием максимальной силы сдвига, полученной в результате испытания.На рисунке 15 показана диаграмма зависимости напряжения сдвига от вертикального напряжения для песка без добавок.
Рисунок 15
Диаграмма напряжения сдвига — вертикальное напряжение для грунта без добавок
На рисунке 16 показан график зависимости напряжения сдвига от вертикального напряжения для песка с 3-процентным содержанием цемента. Использование одного лишь цемента значительно улучшает механические свойства песка. Результаты испытания на прямой сдвиг с 6% цемента представлены на Рисунке 17.
Рисунок 16
Напряжение сдвига Диаграмма вертикальных напряжений для грунта с 3% цемента
Рисунок 17
Напряжение сдвига Диаграмма вертикальных напряжений для грунта с 6% цемента
С 9% цемента. На Рисунке 18 показана диаграмма напряжения сдвига и вертикального напряжения этого испытания.
Рисунок 18
Диаграмма напряжения сдвига — вертикальное напряжение для грунта с 9% цемента
4.4.1. Интерпретация результатов испытания на прямой сдвиг
На рисунке 19 показаны изменения угла внутреннего трения грунта, а на рисунке 20 показаны изменения сцепления грунта в различных пропорциях цемента, смешанного с грунтом.
Рисунок 19
Изменение угла внутреннего трения грунта при различных значениях цемента.
Рисунок 20
Изменения адгезии грунта при различных значениях цемента.
Видно, что использование цементной смеси значительно улучшает механические свойства песка и увеличивает как угол внутреннего трения, так и адгезию почвы. Использование цемента предотвращает внезапное разрушение почвы и значительно увеличивает ее адгезию. Однако угол внутреннего трения почвы немного уменьшается по сравнению с использованием только цемента.
4.5. Результаты одноосного испытания
Uniaxial используется для адгезивной почвы, потому что семена зернистой почвы не могут иметь форму цилиндра без ограничения.Поскольку цемент, использованный в испытании, после его смешивания с песком, использованным в этом исследовании, делает почву несколько липкой, это испытание может быть применено к упомянутой почве. Поскольку было невозможно провести испытание на песке без добавок, результаты испытаний цементного и нецементного песка были получены с использованием одноосного испытания, в котором оценивался песок с различным процентным содержанием цемента.
На рисунке 21 показана диаграмма осевого растяжения-напряжения для песка без добавок, максимальная прочность на сжатие составляет 0,29 кг / см 2 , а максимальная прочность на сдвиг составляет половину этого значения и равна 0,145 кг / см 2
Рисунок 21
Диаграмма деформации напряжением для песка без добавок
На рисунке 22 показана диаграмма осевого растяжения-напряжения для песка с 3% цемента, максимальная прочность на сжатие составляет 3,68 кг / см 2 , а максимальная прочность на сдвиг составляет половину этого значения и равна 1,84 кг / см. 2 .
Рис. 22:
Диаграмма деформации и растяжения для песка с 3% цемента.
На рисунке 23 показана диаграмма осевого растяжения-напряжения для песка с 6% цемента, максимальная прочность на сжатие составляет 10,18 кг / см 2 , а максимальная прочность на сдвиг составляет половину этого значения и равна 5,09 кг. / см 2 .
Рисунок 23
Диаграмма «Напряжение — напряжение» для песка с 6% цемента.
На рисунке 24 показана диаграмма осевого растяжения-деформации для песка с 9% цемента, максимальная прочность на сжатие составляет 10 кг / см 2 , а максимальная прочность на сдвиг составляет половину этого количества и равна 5 кг / см 2 .
Рис. 24
Диаграмма «Растяжение — деформация» для песка с 9% цемента.
4.5.1. Интерпретация результатов одноосных испытаний
Добавление цемента в песок значительно увеличивает прочность почвы на сжатие и сдвиг. На рисунке 25 показана диаграмма прочности на сжатие, а на рисунке 26 показана диаграмма максимальной прочности почвы на сдвиг при различных процентных долях цемента. Добавление цемента в грунт значительно увеличивает прочность почвы на сжатие и сдвиг.Это увеличение имеет восходящую тенденцию за счет добавления большего количества цемента.
Рисунок 25
Диаграмма изменения прочности грунта на сжатие в процентном содержании цемента.
Рис. 26
Диаграмма изменения прочности грунта на сдвиг в зависимости от процентного содержания цемента.
Согласно рисунку 27 можно сделать вывод, что добавление 3% цемента к смеси увеличивает прочность на сжатие и сдвиг. Кроме того, добавление цемента не только увеличивает прочность, но и изменяет состояние разрушения образца с резкого разрушения на мягкое.
Рисунок 27
Диаграмма деформации при растяжении для песка a без цемента b с 3% цемента
В конце концов, к песку была добавлена смесь из 6 и 9% цемента, чтобы повысить устойчивость образца к влаге и увеличить его гибкость. Одноосные результаты этого случая представлены на рисунках 28 и 29.
Рисунок 28
Диаграмма деформации при растяжении для песка a без цемента b с 6% цемента
Рис. 29
Диаграмма «Растяжение — деформация» для песка а) без цемента, б) с 9% цемента.
Согласно рисункам 28 и 29 можно сделать вывод, что добавление 9% цементной смеси в почву оказывает наибольшее влияние на изменение свойств песка. В результате прочность образца на сжатие и сдвиг увеличивается, пластичность образца увеличивается, а простое разрушение становится мягким и устойчивым к влаге.
5. Вывод
Настоящее исследование основано на лабораторном анализе для оценки влияния цемента на улучшение механических и геотехнических свойств песка.Были проведены эксперименты, чтобы найти оптимальное количество цемента для улучшения CBR, прочности на сжатие и сдвиг. Согласно результатам измерения плотности, добавление 3% цемента в почву увеличивает максимальный удельный вес в сухом состоянии и снижает оптимальное содержание влаги. Увеличение количества цемента постепенно снижает максимальный удельный вес в сухом состоянии и увеличивает оптимальное содержание влаги. Испытания CBR показали, что добавление цемента в песок значительно увеличивает прочность CBR. Результаты испытаний на прямой сдвиг показали, что добавление 3% цемента в значительной степени увеличивает параметры прочности грунта на сдвиг.Испытания на одноосное сжатие показали, что добавление цемента улучшает прочность грунта на сдвиг и сжатие. Также было обнаружено, что смесь 9% цемента с грунтом оказывает наибольшее влияние на коррекцию характеристик песка. Это связано с тем, что прочность образца на сжатие и сдвиг увеличивается, гибкость образца выше, а разрушение образца является мягким и устойчивым к влаге.
6. Ссылки
[1] G.W. Клаф, Н.Ситар, Р. Бах, Н.С. Рад. Цементированные пески при статической нагрузке. Журнал ASCE по геотехнической инженерии, 107 (6): 799–817, 1981.
[2] П.В. Лэйд и Д. Овертон. Эффекты цементирования в фрикционных материалах. Журнал ASCE по геотехнической инженерии, 115 (10): 1373–1387, 1989.
[3] S. Leroueil и P.R. Vaughan. Общие и конгруэнтные эффекты структуры в естественных почвах и слабых породах. Геотехника, 40 (3): 467–488, 1990.
[4] J.T. Хуанг и Д. Эйри.Свойства искусственно цементированного карбонатного песка. Журнал ASCE по геотехнической и геоэнвироментальной инженерии, 124 (6): 492–499, 1998.
[5] А. Хамиди, С.М. Haeri. Концепции критического состояния зацементированного могильного песка. Электронный журнал геотехнической инженерии, 10 (E): 1–12, 2005.
[6] А. Хамиди и А. Гасанзаде. Исследование сжимаемости и изменения объема цементированных песков. Журнал гражданского строительства, Университет Модаррес, 11 (3): 15–26, 2010.
[7] I.А. Пантазопулос, Д.К. Атмацидис. Динамические свойства мелкодисперсных песков в цементных растворах. Динамика почвы и инженерия землетрясений, 42: 17–31, 11 2012.
[8] К.А. Тарик и Т. Маки. Механическое поведение песка, обработанного цементом. Строительство и строительные материалы, 58: 54–63, 2014.
[9] M.S. Пакбаз и М. Фарзи. Сравнение влияния методов перемешивания (сухого и влажного) на механические и гидравлические свойства грунта, обработанного цементом или известью. Прикладная наука о глине, 105, 2015.
[10] N.C. Consoli. Предложен метод оценки границ разрушения цементированных песчаных грунтов. Инженерная геология, 169: 61–68, 2014.
[11] М. Обермайр, К. Дресслер, К. Вреттос и П. Эберхард. Модель со связанными частицами для цементированного песка. Компьютеры и геотехника, 49: 299 — 313, 04 2013.
[12] С. Магхоус, Н. Консоли, А. Фонини и В. Паша Дутра. Теоретико-экспериментальный подход к изучению упругих и прочностных свойств искусственно зацементированного песка. Компьютеры и геотехника, 62: 40–50, 10 2014.
[13] Н. Чжан, Л. Цуй и С. Цзинь. Критерий разрушения сцепления в зависимости от размера для цементированных гранул, основанный на экспериментальных исследованиях. Компьютеры и геотехника, 69, 09 2015.
[14] Д. Ли и Х. Лю. Экспериментальное исследование искусственного цементированного песка, приготовленного на обычном портландцементе с различным содержанием. Материалы, 8: 3960–3974, 07 2015.
[15] К. Нусит и П. Джитсангиам. Поведение к повреждению основного материала, обработанного цементом. Разработка процедур, 143: 161–169, 12 2016.
[16] М. Мотамед и М. Латифи. Экспериментальное исследование влияния цемента на механическое поведение обработанных песков. На 10-м Конгрессе по гражданскому строительству, Тебризский университет. Иран-Тебриз, 2015.
[17] Р. Мацкявичюса, Д. Слизитя и Т. Жилкинаб. Влияние частиц кальцита на механические свойства залитого песчаного грунта. Разработка процедур, 172: 681–684, 2017.
[18] Л. Хо, К. Накараи, Ю. Огава, Т. Сасаки и М. Мориока. Развитие прочности цементно-обработанных почв: влияние содержания воды, карбонизации и пуццолановой реакции в условиях высыхания и отверждения.Строительство и строительные материалы, 134: 703–712, 03 2017.
[19] Я. Дехнави, Х. Шахназари, Х. Салехзаде и Р. Резвани. Сжимаемость и недренированность гормона известкового песка. Электронный журнал геотехнической инженерии, 15 (1): 1684–1702, 01 2010.
[20] Х. Салехзаде, М. Хассанлурад, Д. Проктер и К. Меррифилд. Монотонное нагружение карбонатного песка на сжатие и растяжение. Международный журнал гражданского строительства, 6 (4): 266–274, 12, 2008 г.
[21] H.Шахназари, Ю. Джафарян, М. Тутунчян и Р. Резвани. Недренированное циклическое и монотонное поведение гормона известкового песка с использованием испытаний на простой сдвиг в полом цилиндре. Международный журнал гражданского строительства, 14, 06 2016.
[22] М. Базиар, Х. Шахназари и Х. Шарафи. Лабораторное исследование модели создания порового давления для илистых песков фироузкух с использованием полого испытания на скручивание. Международный журнал гражданского строительства, 9: 126–134, 06 2011.
Заметки автора
h_sharafi @ razi.ac.ir
Альтернативная ссылка
http://servicio.bc.uc.edu.ve/ingenieria/revista/v26n3/art02.pdf (pdf)
.