Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Введение
Процесс в геотехнической инженерии для повышения плотности грунта.
Process in geotechnical engineering to increase soil density
В геотехнической инженерии уплотнение грунта – это процесс, при котором приложенное к грунту напряжение вызывает его уплотнение за счет вытеснения воздуха из пор между частицами грунта. Если напряжение приводит к уплотнению вследствие вытеснения воды (или другой жидкости) из межчастичного пространства грунта, то происходит консолидация, а не уплотнение. Обычно уплотнение достигается путем сжатия грунта тяжелой техникой, но оно также может возникать, например, под воздействием копыт животных. В почвоведении и агрономии уплотнение грунта обычно представляет собой сочетание инженерного уплотнения и консолидации, поэтому может происходить из-за недостатка влаги в грунте, когда приложенное напряжение обусловлено внутренним всасыванием, вызванным испарением воды, а также прохождением животных. Уплотненные почвы хуже поглощают осадки, что увеличивает поверхностный сток и эрозию. Растениям трудно расти в уплотненной почве, поскольку минеральные частицы сжаты друг с другом, оставляя мало места для воздуха и воды, необходимых для роста корней. Роющим животным также сложно выживать в такой среде, поскольку более плотный грунт труднее проникать. Способность почвы восстанавливаться после такого уплотнения зависит от климата, минералогического состава и фауны. Почвы с высокой степенью пучения и усадки, такие как вертизоли, быстро восстанавливаются после уплотнения при переменчивых условиях влажности (периоды засухи приводят к сжатию и растрескиванию грунта). Однако глины, такие как каолинит, которые не растрескиваются при высыхании, не могут восстановиться от уплотнения самостоятельно, если в них не обитают почвенные животные, например дождевые черви. Почвенная серия Cecil является примером. Перед уплотнением грунта в полевых условиях необходимо провести ряд лабораторных испытаний для определения его инженерных свойств. Среди различных свойств важнейшими являются максимальная сухая плотность и оптимальное влагосодержание, которые определяют требуемую степень уплотнения грунта в полевых условиях.
In geotechnical engineering, soil compaction is the process in which stress applied to a soil causes densification as air is displaced from the pores between the soil grains. When stress is applied that causes densification due to water (or other liquid) being displaced from between the soil grains, then consolidation, not compaction, has occurred. Normally, compaction is the result of heavy machinery compressing the soil, but it can also occur due to the passage of, for example, animal feet. In soil science and agronomy, soil compaction is usually a combination of both engineering compaction and consolidation, so may occur due to a lack of water in the soil, the applied stress being internal suction due to water evaporation as well as due to passage of animal feet. Affected soils become less able to absorb rainfall, thus increasing runoff and erosion. Plants have difficulty in compacted soil because the mineral grains are pressed together, leaving little space for air and water, which are essential for root growth. Burrowing animals also find it a hostile environment, because the denser soil is more difficult to penetrate. The ability of a soil to recover from this type of compaction depends on climate, mineralogy and fauna. Soils with high shrink–swell capacity, such as vertisols, recover quickly from compaction where moisture conditions are variable (dry spells shrink the soil, causing it to crack). But clays such as kaolinite, which do not crack as they dry, cannot recover from compaction on their own unless they host ground dwelling animals such as earthworms—the Cecil soil series is an example. Before soils can be compacted in the field, some laboratory tests are required to determine their engineering properties. Among various properties, the maximum dry density and the optimum moisture content are vital and specify the required density to be compacted in the field.
В строительстве
Уплотнение грунта является важной частью строительного процесса. Оно используется для обеспечения устойчивости конструкций, таких как фундаменты зданий, дороги, пешеходные дорожки и подпорные сооружения, и не только. Для каждого типа грунта определенные свойства могут делать его более или менее подходящим для эффективной работы в конкретных условиях. В целом, выбранный грунт должен обладать достаточной прочностью, быть относительно несжимаемым, чтобы избежать значительной осадки в будущем, стабильным к изменению объема при изменении влажности или других факторов, долговечным и устойчивым к разрушению, а также иметь надлежащую водопроницаемость. При засыпке или обратной засыпке грунт укладывается слоями, называемыми подъемами. Способность правильно уплотнить первые слои засыпки будет зависеть от состояния естественного грунта, который засыпается. Если неподходящий материал остается на месте и засыпается сверху, он может сжиматься под весом засыпки в течение длительного времени, вызывая трещины в засыпке или в любой конструкции, опирающейся на нее. Чтобы определить, выдержит ли естественный грунт первые слои засыпки, можно провести динамическое зондирование (профороль). Динамическое зондирование заключается в использовании тяжелой строительной техники для проезда по площадке засыпки и наблюдении за деформациями. Эти участки будут выявлены по образованию колеи, наплывов грунта или пучения грунта. Для обеспечения достаточного уплотнения грунта в проектной документации указывается требуемая плотность грунта или степень уплотнения, которой необходимо достичь. Эти требования обычно разрабатываются геотехническим инженером в геотехническом отчете. Тип грунта – то есть гранулометрический состав, форма зерен грунта, удельный вес твердых частиц грунта, количество и тип глинистых минералов – оказывает значительное влияние на максимальный сухой вес единицы объема и оптимальное содержание влаги. Он также оказывает значительное влияние на то, как следует уплотнять материалы в конкретных ситуациях. Уплотнение осуществляется с использованием тяжелой техники. В песках и гравиях оборудование обычно вибрирует, чтобы изменить ориентацию частиц грунта и создать более плотную структуру. В суглинках и глинах часто используется виброкаток (ролик с «бараньей ногой»), который создает небольшие зоны интенсивного сдвига, вытесняющие воздух из грунта. Оценка достаточного уплотнения проводится путем определения плотности грунта in situ и сравнения ее с максимальной плотностью, полученной в лабораторных условиях. Наиболее распространенным лабораторным испытанием является испытание на уплотнение по Проктору, и существует два метода определения максимальной плотности: стандартный и модифицированный Проктор; модифицированный Проктор используется чаще. Для небольших плотин стандартный Проктор все еще может использоваться в качестве ориентира.
Soil compaction is a vital part of the construction process. It is used for support of structural entities such as building foundations, roadways, walkways, and earth retaining structures to name a few. For a given soil type certain properties may deem it more or less desirable to perform adequately for a particular circumstance. In general, the preselected soil should have adequate strength, be relatively incompressible so that future settlement is not significant, be stable against volume change as water content or other factors vary, be durable and safe against deterioration, and possess proper permeability. When an area is to be filled or backfilled the soil is placed in layers called lifts. The ability of the first fill layers to be properly compacted will depend on the condition of the natural material being covered. If unsuitable material is left in place and backfilled, it may compress over a long period under the weight of the earth fill, causing settlement cracks in the fill or in any structure supported by the fill. In order to determine if the natural soil will support the first fill layers, an area can be proofrolled. Proofrolling consists of utilizing a piece of heavy construction equipment to roll across the fill site and watching for deflections to be revealed. These areas will be indicated by the development of rutting, pumping, or ground weaving. To ensure adequate soil compaction is achieved, project specifications will indicate the required soil density or degree of compaction that must be achieved. These specifications are generally recommended by a geotechnical engineer in a geotechnical engineering report. The soil type—that is, grain size distributions, shape of the soil grains, specific gravity of soil solids, and amount and type of clay minerals, present—has a great influence on the maximum dry unit weight and optimum moisture content. It also has a great influence on how the materials should be compacted in given situations. Compaction is accomplished by use of heavy equipment. In sands and gravels, the equipment usually vibrates, to cause re orientation of the soil particles into a denser configuration. In silts and clays, a sheepsfoot roller is frequently used, to create small zones of intense shearing, which drives air out of the soil. Determination of adequate compaction is done by determining the in situ density of the soil and comparing it to the maximum density determined by a laboratory test. The most commonly used laboratory test is called the Proctor compaction test and there are two different methods in obtaining the maximum density. They are the standard Proctor and modified Proctor tests; the modified Proctor is more commonly used. For small dams, the standard Proctor may still be the reference.