CC BY
381
3. Магнушев Р. А. Современные свайные технологии: учебное пособие / Р. А. Мангушев, А. В. Ершов, А. И. Осокин; М.: Издательство АСВ; СПб ГАСУ, 2007. -160 с.
4. Фрейдман Б. Г. Перспективы развития метода вдавливания свай // Геотехника: актуальные теоретические и практические проблемы. Межвузовский теоретический сборник трудов. - СПб.: СПбГАСУ, 2006. -С.174-176.
5. Савинов А. В. Применение свай, погружаемых вдавливанием, для усиления и устройства фундаментов в условиях реконструкции исторической застройки г. Саратова. - Саратов: СГТУ, 2000.-124с.
6. Новский А. В. Опыт возведения и усиления фундаментов в условиях плотной городской застройки г. Одессы / А. В. Новский, В. А Новский,
B. Г. Суханов, Е. И. Мищенко, - СПбГАСУ, 2005. -
C. 62-68.
7. Конаш В. М. Современные технологии усиления оснований и фундаментов // Архитектура и строительство России . - 2008. - №6. - С. 36-39.
STRENGTHENING OF THE BASE BY MEANS OF THE PILE PRESSING METHOD
А. S. Nesterov, V. А. Gritcenco
Foundation walls of memorial pleases reinforced with different technologies scheme and geo materials was tested. The strengthening of the building site wase observer. The main stream of foundation were pile pressing considered.
Keywords: base, steel pile, geo-synthetic materials, foundation reinforced, pile pressing effect.
Bibliographic list
1. Ponomarenko YU. E. History and prospects of development of means of mechanization for cave-in of piles in West Siberian regione./ Yu. E. Ponomarenko, A. S. Nesterov, L. S. Martyushov // Construction Mechanization. - 2003 . - No. 8. - Page 13-17.
2. Ponomarenko YU. E. Use of the equipment for immersion of piles by cave-in in Omsk. / Yu. E.
УДК 625.7
Ponomarenko, A. S. Nesterov. Omsk scientific messenger. - Series: Devices, cars, technologies. -2009 . - №3 (83). - Page 145-148.
3. Magnushev R. A. Modern pile technologies: manual / Ruble. A. Mangushev, A. V. Ershov, A. I. Osokin; M: ASV publishing house; SPb GASU, 2007. -160 p.
4. Freydman B. G. Prospects of development of a method of cave-in of piles // Geotechnics: actual theoretical and practical problems. Interuniversity theoretical collection of works. - SPb.: SPbGASY, 2006. - P. 174-176.
5. Savinov A. V. Application of the piles immersed by cave-in, for strengthening and the device of the bases in the conditions of reconstruction of historical building of Saratov. - Saratov: SGTU, 2000. - 124 p.
6. Novsky A. V. Opyt of construction and strengthenings of the bases in the conditions of dense city building of of Odessa / A. V. Novsky, V. A. Novsky, V. G. Sukhanov, E. I. Mishchenko, -SPbGASY, 2005. - p. 62-68.
7. Konash V. M. Modern technologies of strengthening of the bases and bases // Architecture and construction of Russia. - 2008. - No. 6. - P. 36-39.
Нестеров Андрей Сергеевич - кандидат технических наук, доцент кафедры «Инженерная геология, основания и фундаменты» Сибирской государственной автомобильно-дорожной
академии (СибАДИ). Основные направления научной деятельности - Фундаментостроение. Общее количество опубликованных работ: 33.e-mail: [email protected]
Гоиценко Виталий Алексеевич - ст. преподаватель кафедры «Инженерная геология, основания и фундаменты» Сибирской государственной автомобильно-дорожной
академии (СибАДИ). Основные направления научной деятельности - Обследование фундаментов, инженерно-геологические
изыскания. Общее количество опубликованных работ: 17. e-mail: [email protected]
ПРИМЕНЕНИЕ КАЛИФОРНИЙСКОГО ЧИСЛА НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ И ДИНАМИЧЕСКОГО КОНУСНОГО ПЕНЕТРОМЕТРА ДЛЯ ОЦЕНКИ КАЧЕСТВА УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТА
Т. В. Семенова, Г. В. Долгих, Б. Н. Полугородник
Аннотация. Выполнен анализ стандартного лабораторного CBR-теста, на основании которого сделан вывод, что параметр прочности грунта CBR можно применять не только при разработке эмпирических методов проектирования дорожных одежд, но и при оценке качества уплотнения грунта. Приведены различные корреляционные зависимости между CBR и модулем упругости грунта, глубиной погружения динамического конусного пенетрометра, а так же получены формулы, связывающие CBR с коэффициентом уплотнения грунта.
Ключевые слова: Калифорнийское число несущей способности грунта, CBR, коэффициент уплотнения, модуль упругости, динамический конусный пенетрометр.
Постановка научной задачи
В методах проектирования дорожных одежд [1-4] параметры прочности и деформируемости грунтов характеризуются сцеплением, углом внутреннего трения и модулем упругости. Определение параметров предельной прямой Кулона -Мора может быть выполнено при помощи трехосных испытаний или методом прямого среза. Определение модуля упругости необходимо выполнять в условиях трехосного сжатия, прикладывая к образцу удерживающие напряжения соответствующие возникающим в земляном полотне. В настоящее время известно достаточно большое количество математических моделей, позволяющих рассчитывать величину модуля упругости в зависимости от значений максимального и минимального
В настоящее время известно множество корреляционных зависимостей связывающих СВк с параметрами прочности и деформируемости грунтов. Это позволяет определять величину CBR по данным, полученным при выполнении
экспериментальных работ на строительной площадке.
Вследствие этого появляется
возможность применения CBR как для проектирования дорожных одежд, так и для оценки качества строительных работ.
Методика определения
калифорнийского числа несущей способности в лабораторных условиях (стандарт ASTM D 1883 - 07)
Для определения калифорнийского числа несущей способности применяются машины для CBR испытаний. В соответствии с требованиями стандарта ASTM D 1883 - 07 [10] машина для CBR испытаний должна: обеспечивать измерение деформаций и требуемую скорость деформирования (1,27
главного напряжения [5]. Все эти зависимости получены за рубежом и требуют применения статических и динамических стабилометров.
При помощи полевых штамповых испытаний или лабораторных экспериментов калифорнийское число несущей способности грунта (CBR), представляющее собой отношение давлений, которые необходимо приложить к исследуемому грунту и щебню для того, чтобы деформировать их на одинаковую величину.
Полевые и лабораторные методы определения CBR разработал O.J. Porter в 20-х г. XX в. для Калифорнийского дорожного департамента [6]. Суть методов состоит в определении зависимости деформаций от давлений и последующего использования в эмпирических методах проектирования дорожных одежд (таблица 1).
мм/мин) и быть снабжена средствами, позволяющими снимать показания нагрузки ступенями не более 44 Н.
Лабораторный тест по определению CBR основан на вдавливании в образец грунта цилиндрического плунжера диаметром 5 см и площадью поперечного сечения 19,4 см2 [11]. Предельную глубину принимают 0,1 или 0,2 дюйма (2,5 и 5 мм). Образцы грунта изготавливают в приборах Проктора, используя цилиндрическую форму диаметром 152,4 мм. Изготовление образцов выполняют, соблюдая требования, предъявляемые [12, 13] к оригинальному [12] или модифицированному методу [13]. Авторы отмечают, что максимальные стандартные плотности и оптимальные влажности, полученные оригинальным [12] или модифицированным методом Проктора [13] могут быть пересчитаны в соответствующие значения, получаемые российским методом стандартного уплотнения [14]. Для этого достаточно воспользоваться коэффициентами стандарта [14].
Таблица 1 — Формулы для определения толщины дискретных слоев дорожной одежды
Автор Формула
G.M. Hammit [7] Толщина щебеночного слоя, т (дюйм) / \ Р F h « (0,176 • к N + 0,12)- У V 8,1 • CBR 3,14
S.L. Webster, S.J. Alford [8] Giroud J.P, Noira, L. [9] Толщина щебеночного слоя, т (дюйм) ь _ 0,19 • 1в N ~ СЕЯ°'63
где, N - количество проходов транспортных средств, расч. ед; Р - расчетная нагрузка на колесо, 1Ь (фунты); F - площадь контакта шины с покрытием т2 (дюйм2).
Для изготовления образца используют грунт, прошедший сквозь сито с ячейками 19 мм. Материал, оставшийся на этом сите, отбраковывают, заменяя равным количеством более мелкого материала [10]. Для теста изготавливают три образца с одинаковой влажностью, но при различном количестве ударов уплотняющей нагрузки по слою. Это нужно для того, чтобы из одного и того же грунта изготовить образцы с различной плотностью сухого грунта. Один образец изготавливают при том же числе ударов, что при стандартном уплотнении [12, 13], два других образца при меньшем и большем числе ударов по слою. Последующие испытания таких образцов позволяют определить зависимость CBR от плотности сухого грунта или коэффициента уплотнения.
После выполнения всех
подготовительных процедур начинают прикладывать нагрузку так, чтобы скорость проникновения плунжера составляла 1,27 мм/мин (0,05 дюйма/мин). При проникновении плунжера на требуемые глубины снимают показания нагрузки. Требуемыми значениями глубины проникновения являются значения 0,025, 0,05, 0,075, 0,1, 0,125, 0,15, 0,175, 0,2, 0,3, 0,4 и 0,5 дюйма [10], что соответствует 0,64, 1,27, 1,91, 2,54, 3,18, 3,81, 4,45, 5,08, 7,62, 10,16 и 12,7 мм.
Обработку результатов начинают с построения графика «глубина проникновения -давление» [10]. График получается в виде кривой, начальный участок которой зачастую оказывается вогнутым. Вогнутую часть графика использовать нельзя, она должна быть скорректирована. Для откорректированных величин глубин проникновения определяются соответствующие им значения давления. Величина CBR определяется отношением найденных давлений к стандартным давлениям, которые необходимо приложить для погружения плунжера на 0,1 и 0,2 дюйма (2,54 и 5,08 мм) соответственно в щебень [10]. Полученное отношение умножают на 100 %.
Определив CBR для каждого из трех образцов, выполняют построение графика, отображающего его зависимость от плотности сухого грунта. При помощи
графика определяют величину CBR для максимальной стандартной плотности или требуемой плотности сухого грунта в земляном полотне.
Зависимость между модулем упругости и CBR
Исследования зарубежных специалистов показывают, что модуль упругости коррелирует с величиной CBR. Наиболее простой является эмпирическая зависимость W. Heukelom и C.R. Foster [15], W. Heukelom и A.J.G. Klomp [16], в соответствии с которой модуль упругости вычисляют по формуле:
Е * 10 • CBR; CBR * 0,1 • Е. (1)
Формула (1) применима при CBR<10 %.
В 1961 г. W.P.M Black выполнил исследования, в результате которых появились зависимости подобные формуле
(1), но связывающие CBR с недренированной прочностью грунтов (сопротивление недренированному сдвигу) [17]. Такие линейные корреляционные зависимости широко применялись вплоть до конца XX века. Так G.H. Gregory и S.A. рекомендуют использовать формулу [18]
cu = 1,613 • CBR; CBR = 0,62 • си. (2)
Уравнения (1) и (2) имеют определенные недостатки, связанные с тем, что CBR только косвенно характеризует прочность материалов на сдвиг и их жесткость. При экспериментальном определении CBR реализуются недренированные испытания статической нагрузкой, а дорожные конструкции воспринимают динамические циклические нагрузки. Фактические напряжения в дорожных одеждах меньше, чем в тестируемом образце, когда выполняется определение CBR.
Тем не менее, уравнения подобные (1) и
(2) применяются достаточно широко в работах S. F. Brown, E. T. Selig и M. P. O'Reilly [19, 20], P. A. Garnica, G. N. Pérez и L. A. Gomes [21], F. A. Reyes Lizcano [22], A. Sawangsuriya и T. B. Edil [23].
В таблице 2 приведены эмпирические формулы подобные (1), а также в виде более совершенных степенных зависимостей.
Таблица 2 — Эмпирические формулы для определения модуля упругости
Автор или документ Формула для расчета модуля упругости при измерении в
psi (фунт/дюйм2) кПа
W. Heukelom и A.J.G. Klomp [16] Е = 1,5 ■ CBR Е = 10,342 ■ CBR
Witczak [24], Sukumaran [25], Puppala [26] Е = 1,42 ■ CBR Е = 9,79 ■ CBR
Green and Hall [27] Е = 5,409 ■ CBR °'71 Е = 37,294 ■ CBR °,71
Witczak [24], Sukumaran [25] Е = 3 ■ CBR0,65 Е = 20,684 ■ CBR °,65
Powell et al. [28] Е = 2,555 ■ CBR°,64 Е = 17,616 ■ CBR0,64
Из анализа данных таблицы 2 следует, что модуль упругости и калифорнийское число несущей способности могут быть взаимосвязаны друг с другом линейной или степенной зависимостью.
Е = А ■ CBR CBR = А'1 ■ Е. (3)
Е = А ■ CBRВ CBR = А'1 ■ . (4)
Учитывая связь калифорнийского числа несущей способности с плотностью сухого грунта или коэффициентом уплотнения (см. рис. 1) формулы (3) и (4) можно представить в виде:
СБЯ = f (р „ ) = F (к у );
Е = А ■ ) = А ■ F(ку ); ^ (5)
Е = А ■ Г (р„)= А ■ FВ (ку ).
Из анализа (5) следует, что для вычисления коэффициента уплотнения грунта достаточно установить его взаимосвязь с модулем упругости или калифорнийским числом несущей способности.
Из анализа исследований [29] следует, что взаимосвязь модуля упругости с коэффициентом уплотнения и влажностью грунта можно представить в обобщенном виде
= а ■ kb ■ е(cW2-dW)
E = а ■ к у ■ е
(6)
где № - относительная влажность, определяемая отношением влажности грунта № к влажности на границе текучести №т (№=№/ №т); а, Ь, с и сС - параметры уравнения регрессии, зависящие от вида грунта.
Решая (6) относительно коэффициента уплотнения получим
, 1
ку = —■ ь у а А
E
exp(c ■ W2 - d ■ W)'
(7)
Подставляя в зависимость (7) формулу (4) получим:
, 1
к у = — \
а \
А■CBRB exp(c ■ W2 - d ■ W)'
(8)
Формула (8) является наилучшим приближением коэффициента уплотнения от CBR, относительной влажности и параметров грунта (А, В, а, Ь, си С). Эта зависимость позволяет определять коэффициент уплотнения грунтов в зависимости от величины CBR, измеренной на месте производства работ.
Для оценки калифорнийского числа несущей способности грунта земляного полотна могут быть применены различные установки и портативные приборы для выполнения штамповых испытаний или динамический конусный пенетрометр.
По мнение авторов динамический конусный пенетрометр наиболее
предпочтителен, потому что позволяет проводить испытания на глубину до 80 см и интерпретировать результаты в виде непрерывной по глубине функции изменения коэффициента уплотнения.
Определения калифорнийского числа несущей способности и коэффициента уплотнения по показаниям динамического конусного пенетрометра
При оценке качества строительства земляного полотна применяется большее число приборов, измеряющих параметры прочности и деформируемости грунтов и связывающие эти показатели с коэффициентом уплотнения. Из большого многообразия приборов для экспресс оценки степени уплотнения грунтов особое место занимает динамический конусный пенетрометр. Суть этого метода состоит в измерении глубины проникновения конуса от одного удара груза массой.
Для выявления эмпирической
зависимости калифорнийского числа несущей способности грунта (CBR) от индекса динамического проникновения конуса РСР1) выполнены обширные исследования [30-34]. В таблице 3 приведены корреляционные
зависимости между калифорнийским числом несущей способности грунта (CBR) и сопротивлением проникновению конуса (DSP), равно и индексом динамического проникновения конуса (DCPI).
Таблица 3 — Корреляционные зависимости между CBR и DSPI
Автор Материал Формула
M. Livneh [30] Зернистые материалы и связные грунты log(CBR ) = 2,56 -1,16 • log(DCPI )
M. Livneh [31] log(CBR) = 2,45 -1,12 • log(DCPI)
J. R. Harison [32] log(CBR ) = 2,55 -1,14 • log (DCPI )
S. L. Webster, R .H. Grau и T. P. Williams [33] Различные виды дисперсных грунтов log(CBR ) = 2,46 -1,12 • log(DCPI )
J. Coonse [34] Связные грунты log(CBR) = 2,6 -1,07 • log(DCPI )
Из анализа данных таблицы 3 следует, что коэффициенты эмпирических формул являются индивидуальными параметрами для каждого грунта, но они могут быть установлены испытаниями непосредственно на строительной площадке.
Результаты исследований [30-34] свидетельствуют от том, что корреляционная связь CBR с DCPI может быть записана в общем виде, а именно формулой:
1ов(СЕЯ) = / - g - 1оёфСР1), (9)
где, DSPI - индекс проникновения конуса, мм/удар; f и д - параметры уравнения регрессии, зависящие от вида тестируемого материала.
Используя основные свойства логарифмов и применяя правило антилогарифмирования, получим формулу:
СЕЯ = 101 - DCPI-* .
Подставив (10) в (8) получим
(10)
1
к у ="Í a \
А •(ю f • DCPI ~g )В exp(c • W2 - d • W )
(11)
Зависимость (11) позволяет производить оценку коэффициента уплотнения грунта на месте производства работ.
Заключение
Разработанный метод позволяет производить оценку коэффициента уплотнения по данным измерения либо калифорнийского числа несущей
способности, либо глубины проникновения оригинального динамического конуса пенетрометра от одного удара. Эти испытания могут быть произведены непосредственно на строительной площадке.
Применение динамического конусного пенетрометра позволяет производить непрерывную оценку коэффициентов уплотнения по глубине земляного полотна. Это достигается тем, что от каждого удара измеряется DSPI, по величине которого при известной относительной влажности судят о значении коэффициента уплотнения.
Эти испытания можно рассматривать как дополнительные к регламентируемым нормативными документами, что позволяет сгущать сетку контроля коэффициента уплотнения. Таким образом, появляется возможной улучшить качество контроля степени уплотнения земляного полотна и повысить однородность плотности, прочности и деформируемости грунта в сооружении.
Библиографический список
1. ОДН 218-046-01. Проектирование нежестких дорожных одежд. - М.: ГСДХ Минтранса России, 2001. - 146 с.
2. SN RK 3.03-19-2006. Designing pavements nonrigid type - Astana, 2007. 86 p.
3. INVIAS - Instituto Nacional de Vías. Manual de Diseño de Pavimentos Asfálticos en vías con Bajos, Medios y Altos volúmenes de Tránsito. Bogotá D.C., Colombia. 2002.
4. Sétra-LCPC. French Design Manual for Pavement Structures. 1994. 26 p.
5. Александров А. С. Пластическое деформирование гнейс - и диабаз материалов при воздействии повторяющихся нагрузок /А. С. Александров, Н. Ю. Киселева // Известия высших учебных заведений: Строительство. - 2012. - № 6. -С. 49-59.
6. Porter O. J. Development of the Original Method for Highway Design // in Development of CBR Flexible Pavement Design Method for Airfields. A Symposium ASCE Transactions 115 1950. Pp. 461-467.
7. Hammitt G. M. Thickness Requirements for Unsurfaced Roads and Airfields. Bare Base Support; Project 3782-65 // US Army Corps of Engineers, Technical Report S-70-5, Waterways Experiment Station, Vicksburg, Mississippi. 1970.
8. Webster S. L., Alford S. J. Investigation of Construction Concepts for Pavements Across Soft Ground // Technical Report S-78-6, US Army Corps of Engineers, Waterways Experiment Station, Vicksburg, MS. 1978.
9. Giroud J. P., Noira L. Geotextile - Reinforced Unpaved Road Design // Journal of the Geotechnical Engineering Division, ASCE, Vol. 107, No. GT9, September 1981. Pp. 1233-1254.
10. ASTM D 1883 - 07. Standard Test Method for CBR (California Bearing Ratio) of Laboratory-Compacted Soils.
11. Sathawara J. K., Patel A. K. Comparison between soaked and unsoaked CBR // International Journal of Advanced Engineering Research and Studies (IJAERS) Vol. II / Issue III / April-June, 2013. Pp. 132-135.
12. ASTM D 698-07. Test Method for Laboratory Compaction Characteristics of Soil Using Standard Effort.
13. ASTM D 1557-07. Test Method for Laboratory Compaction Characteristics of Soil Using Modified Effort.
14. ГОСТ 22733-2002 Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности - М.: Госстрой России, ГУП ЦПП, 2003.
15. Heukelom W., Foster C.R. Dynamic Testing of Pavements. Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, ASCE, Vol. 86, No. SM1, 1960. Pp. 1-28.
16. Heukelom W., Klomp A.J.G. Dynamic Testing as a Means of Controlling Pavements During and After Construction. Proc., of 1st International Conference on Structural Design of Asphalt Pavements. 1962.
17. Black W.P.M. A Method of estimating the California Bearing Ratio of cohesive soils from plasticity datarci Geotechnique, 1962. Vol. 12, No. 4, Pp. 271-282.
18. Gregory G. H., Cross S. A, Correlation of California Bearing Ratio with Shear Strength Parameters. 1989. Transportation Research Board, Vol.1. Pp. 148-153.
19. Brown S. F., Selig E. T. The Design of Pavement and Rail Track Foundations. Cyclic Loading of Soils. Capítulo 6, 1991. Pp. 249 - 305
20. Brown S.F., O'Reilly M.P. The Relationship between California Bearing Ratio and Elastic Stiffness for Compacted Clays // Ground Engineering. - 1990. Pp. 27-31.
21. Garnica P. A., Pérez G. N., Gomes L. A. Módulo de Resiliencia en Suelos Finos y Materiales Granulares // Publicación Técnica No. 142, Secretaría de Comunicaciones y Transportes (SCI) - Instituto Mexicano del Transporte (IMT). Sanfandila, México. 2001.
22. Reyes Lizcano F.A. Diseño Racional de Pavimentos // Pontificia Universidad Javeriana y Escuela Colombiana de Ingeniería, 1ra edición, Bogotá D.C., 2003.
23. Sawangsuriya A., Edil T. B. Evaluating Stiffness and Strength of Pavement Materials // Proceedings of the Institution of Civil Engineers, Geotechnical Engineering 158, Issue GE4 2005. Pp. 217-230.
24. Witczak M. W., Qi X., Mirza M. W. Use of Nonlinear Subgrade Modulus in AASHTO Design Procedure // Journal of Transportation Engineering, Vol. 121, No. 3 1995. Pp. 273-282.
25. Sukumaran B., Kyatham V., Shah A., Sheth D. Suitability of Using California Bearing Ratio Test to Predict Resilient Modulus // Proceedings: Federal Aviation Administration Airport Technology Transfer Conference, 2002. 9 p.
26. Puppala A. J. Estimating Stiffness of Subgrade and Unbound Materials for Pavement Design // NCHRP Synthesis 382, Transportation Research Board, National Research Council, Washington, DC 2008. 139 p.
27. Green J. L., Hall J. W. Nondestructive Vibratory Testing of Airport Pavements Volume I: Experimental Test Results and Development of Evaluation Methodology and Procedure // Federal Aviation Administration Report No. FAA-RD-73-205-1 (September 1975).p 214.
28. Powell W. D., Potter J. F., Mayhew H. C., Nunn M. E. The Structural Design of Bituminous Roads // Transport and Road Research Laboratory, TRRL Laboratory Report 1132, Department of Transport, Berkshire, United Kingdom.
29. Сиденко В. М., Батраков О. Т., Покутнев Ю. А. Дорожные одежды с парогидроизоляционными слоями. М.: Транспорт 1984. -144 с.
30. Livneh M. Validation of Correlations between a Number of Penetration Tests and In Situ California Bearing Ratio Tests,. Transp. Res. Rec. 1219. Transportation Research Board, Washington, D.C., 1987 Pp. 56-67.
31. Livneh M., Ishai I. and Livneh N.A. Automated DCP Device Versus Manual DCP Device.. Rd. and Transport Res., 1992. Vol. 1, No. 4.
32. Harison J. R. Orrelation between California Bearing Ratio and Dynamic Cone Penetrometer Strength Measurement of Soils,. Proc. Instn. Of Civ. Engrs., London, Part 2, 1987. Pp. 83-87.
33. Webster S. L., Grau R. H., Williams T. P. Description and Application of Dual Mass Dynamic Cone Penetrometer,. Final Report, Department of Army, Waterways Experiment Station, Vicksburg, MS. 1992.
34. Coonse J. Estimating California Bearing Ratio of Cohesive Piedmont Residual Soil Using the Scala Dynamic Cone Penetrometer. Master.s Thesis (MSCE), North Carolina State University, Raleigh, N.C. 1999.
CALIFORNIA APPLICATION NUMBER OF CARRYING CAPACITY AND DYNAMIC CONE PENETROMETRY TO ASSESS THE QUALITY OF COMPACTED SOIL
T. V. Semenova, G. V. Dolgih, B. N. Polugorodnik
The analysis of standard laboratory CBR-test, on the basis of which concluded that the soil strength parameter CBR can be applied not only in the development of empirical methods of designing
pavements, but also in the evaluation of soil compaction. Shows the different correlations between CBR and modulus of soil, depth of immersion of the dynamic cone penetrometer, as well as derived formulas relating CBR to soil compaction ratio.
Keywords: California Bearing Ratio, CBR, compaction ratio, modulus of elasticity, dynamic cone penetrometer.
Bibliographic list
1. ODN 218-046-01. Designing non-rigid pavements. - M.: GSDH Russian Ministry of Transport, 2001. 146 p.
2. SN RK 3.03-19-2006. Designing pavements nonrigid type - Astana, 2007. 86 p.
3. INVIAS - Instituto Nacional de Vías. Manual de Diseño de Pavimentos Asfálticos en vías con Bajos, Medios y Altos volúmenes de Tránsito. Bogotá D.C., Colombia. 2002.
4. Sétra-LCPC. French Design Manual for Pavement Structures. 1994. 26 p.
5.. Alexandrov A. S Plastic deformation gneiss -diabase and materials when exposed to repetitive stress / A. S. Alexandrov, N. Y. Kiseleva // Proceedings of the institutions of higher education: Building, 2012. Number 6. Pp. 49-59.
6. Porter O. J. Development of the Original Method for Highway Design // in Development of CBR Flexible Pavement Design Method for Airfields. A Symposium ASCE Transactions 115 1950. Pp. 461-467.
7. Hammitt G.M. Thickness Requirements for Unsurfaced Roads and Airfields. Bare Base Support; Project 3782-65 // US Army Corps of Engineers, Technical Report P. 70-5, Waterways Experiment Station, Vicksburg, Mississippi. 1970.
8. Webster S. L., Alford S. J. Investigation of Construction Concepts for Pavements Across Soft Ground // Technical Report S-78-6, US Army Corps of Engineers, Waterways Experiment Station, Vicksburg, MS. 1978.
9. Giroud J. P., Noira L. Geotextile - Reinforced Unpaved Road Design // Journal of the Geotechnical Engineering Division, ASCE, Vol. 107, No. GT9, September 1981. Pp. 1233-1254.
10. ASTM D 1883 - 07. Standard Test Method for CBR (California Bearing Ratio) of Laboratory-Compacted Soils.
11. Sathawara J. K., Patel A. K. Comparison between soaked and unsoaked CBR // International Journal of Advanced Engineering Research and Studies (IJAERS) Vol. II / Issue III / April-June, 2013. Pp. 132-135.
12. ASTM D 698-07. Test Method for Laboratory Compaction Characteristics of Soil Using Standard Effort
13. ASTM D 1557-07. Test Method for Laboratory Compaction Characteristics of Soil Using Modified Effort
14. GOST 22733-2002. Soils. Laboratory methods for determining the maximum density -Moscow: State Committee of Russia, SUE CES 2003.
15. Heukelom W., Foster C. R. Dynamic Testing of Pavements. Journal of the Soil Mechanics and Foundations Division, ASCE, Vol. 86, No. SM1, 1960. Pp. 1-28.
16. Heukelom W., Klomp A. J.G. Dynamic Testing as a Means of Controlling Pavements During and After Construction. Proc., of 1st International Conference on Structural Design of Asphalt Pavements. 1962.
17. Black W. P.M. A Method of estimating the California Bearing Ratio of cohesive soils from plasticity datara Geotechnique, 1962. Vol. 12, No. 4, Pp. 271-282.
18. Gregory G. H., Cross S. A, Correlation of California Bearing Ratio with Shear Strength Parameters. 1989. Transportation Research Board, Vol.1. Pp. 148-153.
19. Brown S. F., Selig E. T. The Design of Pavement and Rail Track Foundations. Cyclic Loading of Soils. Capítulo 6, 1991. Pp. 249 - 305
20. Brown S. F., O'Reilly M. P. The Relationship between California Bearing Ratio and Elastic Stiffness for Compacted Clays // Ground Engineering, 1990. Pp. 27-31.
21. Garnica P. A., Pérez G. N., Gomes L. A. Módulo de Resiliencia en Suelos Finos y Materiales Granulares // Publicación Técnica No. 142, Secretaría de Comunicaciones y Transportes (SCI) - Instituto Mexicano del Transporte (IMT). Sanfandila, México. 2001.
22. Reyes Lizcano F. A. Diseño Racional de Pavimentos // Pontificia Universidad Javeriana y Escuela Colombiana de Ingeniería, 1ra edición, Bogotá D. C., 2003.
23. Sawangsuriya A., Edil T. B. Evaluating Stiffness and Strength of Pavement Materials // Proceedings of the Institution of Civil Engineers, Geotechnical Engineering 158, Issue GE4 2005. Pp. 217-230.
24. Witczak M. W., Qi X., Mirza M.W. Use of Nonlinear Subgrade Modulus in AASHTO Design Procedure // Journal of Transportation Engineering, Vol. 121, No. 3 1995. Pp. 273-282.
25. Sukumaran B., Kyatham V., Shah A., Sheth D. Suitability of Using California Bearing Ratio Test to Predict Resilient Modulus // Proceedings: Federal Aviation Administration Airport Technology Transfer Conference, 2002. 9 p.
26. Puppala A. J. Estimating Stiffness of Subgrade and Unbound Materials for Pavement Design // NCHRP Synthesis 382, Transportation Research Board, National Research Council, Washington, DC 2008. 139 p.
27. Green J. L., Hall J. W. Nondestructive Vibratory Testing of Airport Pavements Volume I: Experimental Test Results and Development of Evaluation Methodology and Procedure // Federal Aviation Administration Report No. FAA-RD-73-205-1 (September 1975).p 214.
28. Powell W. D., Potter J. F., Mayhew H. C., Nunn M.E. The Structural Design of Bituminous Roads // Transport and Road Research Laboratory, TRRL Laboratory Report 1132, Department of Transport, Berkshire, United Kingdom.
29. Sidenko V. M., Hinds O. T., Y. A. Pokutnyi Pavements with parogidroizolyatsionnymi layers. M.: Transport 1984. - 144 p.
30. Livneh M. Validation of Correlations between a Number of Penetration Tests and In Situ California Bearing Ratio Tests,. Transp. Res. Rec. 1219. Transportation Research Board, Washington, D.C., 1987 Pp. 56-67.
31. Livneh M., Ishai I. and Livneh N.A. Automated DCP Device Versus Manual DCP Device.. Rd. and Transport Res., 1992. Vol. 1, No. 4.
32. Harison J. R. Orrelation between California Bearing Ratio and Dynamic Cone Penetrometer Strength Measurement of Soils,. Proc. Instn. Of Civ. Engrs., London, Part 2, 1987. Pp. 83-87.
33. Webster S. L., Grau R. H., Williams T. P. Description and Application of Dual Mass Dynamic Cone Penetrometer,. Final Report, Department of Army, Waterways Experiment Station, Vicksburg, MS. 1992.
34. Coonse J. Estimating California Bearing Ratio of Cohesive Piedmont Residual Soil Using the Scala Dynamic Cone Penetrometer. Master.s Thesis
(MSCE), North Carolina State University, Raleigh, N.C. 1999.
Семенова Татьяна Викторовна - кандидат технических наук, доцент Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (СибАДИ). Основные направления научной деятельности: Проектирование,
строительство и эксплуатация автомобильных дорог. e-mail: [email protected].
Долгих Гзннадий Владимирович - аспирант кафедры СЭД, Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (СибАДИ). Основное направление научной деятельности -Совершенствование методов расчета нежестких дорожных одежд. E-mail: [email protected]
Полугородник Борис Николаевич - студент Сибирской государственной автомобильно-дорожной академии (СибАДИ).
УДК 625.731
СОВРЕМЕННЫЕ КОНСТРУКТИВНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ ПЛАВАЮЩИХ НАСЫПЕЙ
В. В. Сиротюк, Е. А. Носов, Д. Э. Рябов
Аннотация. Рассматриваются современные конструктивно-технологические решения при строительстве плавающих насыпей земляного полотна автомобильных дорог на слабых основаниях. Плавающую насыпь предлагается строить не из блоков пенополистирола заводского изготовления, а в виде монолитной конструкции из вспененного полимерного материала, армированного георешётками.
Ключевые слова: плавающая насыпь, вспененный армированный полимерный материал.
Введение
В соответствии с [1] к слабым следует относить связные грунты, имеющие прочность на сдвиг в условиях природного залегания менее 0,075 МПа (при испытании прибором вращательного среза) или модуль осадки более 50 мм/м при нагрузке 0,25 МПа (модуль деформации ниже 5,0 МПа). Обычно к слабым грунтам относят торф и заторфованные грунты, илы, сапропели, глинистые грунты с коэффициентом консистенции свыше 0,5, иольдиевые глины, грунты мокрых солончаков и т.п.
Слабым считается основание, в пределах активной зоны которого имеются слои слабых грунтов мощностью не менее 0,5 м. Основные проблемы при строительстве автомобильных дорог на слабых основаниях связаны со значительными, неравномерными и продолжительными осадками оснований и деформациями дорожных конструкций.
Известен ряд конструктивно-
технологических решений при сооружении земляного полотна, зависящих от строительных свойств слабого основания и категории дороги [2]:
- насыпи, опирающиеся на прочное минеральное дно (свайные эстакады, насыпи с полным удалением слабого грунта из основания и заменой его кондиционным грунтом);
- проведение мероприятий, улучшающих строительные свойства слабого основания (частичное удаление слабого грунта, устройство вертикальных дрен и дренажных прорезей, глубинное уплотнение слабых грунтов грунтовыми сваями, химическое укрепление слабых грунтов, укрепление основания геосинтетическими материалами);
- земляное полотно, проложенное непосредственно на поверхности слабого основания - плавающие насыпи.
