Машины и оборудование для уплотнения грунтов. Расчет эксплутационных показателей.

Большинство земляных сооружений уплотняется искусственно, так как насыпные грунты не имеют требуемой плотности и равномерности последующей осадки.

Различают следующие способы уплотнения грунтов: укатывание, трамбование, вибрация.

Для уплотнения связных и малосвязных грунтов - суглинков и супесей - может быть рекомендован способ укатки.

Уплотнять несвязные грунты - песчаные, гравелистые и галечные - лучше всего трамбованием и вибрацией.

Машины для уплотнения грунтов классифицируются на следующие группы: катки статического действия (с гладкими вальцами, с кулачковыми вальцами, с пневматическими шинами, с вибровальцами); трамбующие машины - с вальцами, с падающим грузом, с трамбующими плитами, с виброплитами.

По способу передвижения катки разделяют на прицепные, самоходные и полуприцепные. Самоходные катки с гладкими вальцами делят на легкие (массой 2—5 т), средние (6—9 т) и тяжелые (10—15т). Прицепные и полуприцепные катки на пневматических шинах выпускаются массой вместе с балластом от 10 до 100т. Вибрационные самоходные катки имеют массу от 1,4 до 6 т без балласта и до 8тс балластом.

Для уплотнения грунта необходимо на поверхности создать такие удельные давления (напряжения), чтобы после снятия нагрузки грунт остался деформированным. Необходимо, чтобы напряжения, которые развиваются на поверхности контакта рабочих органов машин с уплотняемым грунтом, не превышали предела прочности грунта.

Для эффективного уплотнения величина удельного давления должна быть близка к пределу прочности. Лучше, если оно составляет 0,9-1 предела прочности σ_В.

По мере уплотнения грунта увеличиваются его прочность и плотность. Следовательно, чтобы повысить эффективность уплотнения, необходимо увеличивать удельные давления. Однократное наложение напряжения не обеспечивает необходимого уплотнения, поэтому приходится прилагать нагрузки на грунт несколько раз.

Чтобы повысить эффективность уплотнения, его следует вести группой катков, причем вначале уплотнять легкими катками, а затем тяжелыми. Легкими катками рекомендуется делать 30—40% общего количества проходов. Если грунт имеет плотность 0,9 а_тах, его уплотняют одними тяжелыми катками.

Катками с гладкими вальцами и пневмоколесными катками можно уплотнять грунты слоями около 0,15 м. Количество проходов для связных грунтов колеблется от 8 до 12.

Кулачковыми катками можно уплотнять грунт слоями 0,2-0,25 м.

Остаточные деформации в грунте при одних и тех же удельных давлениях зависят от скорости перемещения катков. Первые и последние проходы следует выполнять на скоростях, меньших, чем промежуточные проходы.

При уплотнении трамбованием в грунте напряжения возникают в результате действия веса рабочего органа, которым может являться свободно падающий груз или плита (трамбовка).

Величина напряжения:

где J = Qv/g — полный импульс, кгс-с (Н-с); Q — вес рабочего органа, кг; v — скорость в момент соударения рабочего органа с грунтом, м/с; F — площадь трамбующего рабочего органа, м.

Производительность катков

где L - длина укатываемого участка; В - ширина укатываемой полосы; А - величина перекрытия смежных проходов, А = 0,2 м; Н_о - глубина уплотнения, м; k_в - коэффициент использования рабочего времени, k_в = 0,85; u - скорость движения катка, м/ч; t = 0,02 ч - время разворота тягача с катком на конце участка; m - необходимое число проходов по одному месту.