La densité maximale du sol pour laquelle le volume est déterminé. Densité maximale (optimale) du sol
Étant donné que les propriétés du sol changent lorsque les liaisons structurelles du sol sont rompues, il est nécessaire d'étudier l'état du sol avec une structure non perturbée. Pour ce faire, dans le processus d'ingénierie et d'études géologiques, des monolithes sont sélectionnés à partir de fosses et de puits - de grands échantillons de structure de sol non perturbée. A partir de ces monolithes, des échantillons plus petits sont prélevés en laboratoire et trois caractéristiques principales sont déterminées expérimentalement :
· densité (densité apparente) solρ de la structure naturelle (non perturbée), égal au rapport de la masse de l'échantillon de sol à son volume ;
· densité(poids brut) affaire particulièreρ s égal au rapport de la masse des particules solides sur leur volume ;
· sol naturel poids humiditéω, égal au rapport de la masse d'eau qu'il contient sur la masse de particules solides.
Riz. 1.3. Schéma des éléments constitutifs (composants) d'un échantillon de sol
Nous sélectionnons un échantillon du sol d'un volume de V = 1 cm 3 et le divisons mentalement en deux parties : l'une occupée par des particules solides, d'un volume de V 1, et l'autre, occupée par des pores situés entre ces particules, avec un volume de V 2 (Fig. 1.3). L'espace occupé par les pores peut également être généralement divisé en deux parties, dont l'une est occupée par l'eau, l'autre par l'air. Soit la masse de particules solides dans le volume V soit g 1 et la masse d'eau soit g 2 (la masse d'air n'affecte pas les résultats du calcul).
Selon les définitions
La densité du sol est déterminée par pesée, le plus souvent par un échantillon prélevé dans l'anneau de coupe, parfois ciré ou par d'autres méthodes, notamment par diagraphie gamma. La densité des particules solides est déterminée à l'aide d'un pycnomètre. L'humidité du sol est déterminée en pesant un échantillon d'humidité naturelle avant et après séchage (à poids constant) à une température de 105°C.
Le compactage des sols à partir desquels la s.p. est en cours de construction est l'un des processus techniques les plus importants, grâce auquel la résistance, la stabilité et la stabilité de conception de la structure de la route dans son ensemble sont atteintes lors de l'exploitation future. La construction de remblais sans compactage couche par couche n'est autorisée que dans certains cas :
1) dans les remblais des marécages ;
2) en remblais à travers un déversoir ;
3) lors de la construction d'un remblai par la méthode de récupération hydraulique à partir de sables dunaires fins unidimensionnels;
Densité du sol compacté dans la conception est estimée par le coefficient de compactage cat. C'est le rapport de la densité réelle du sol du remblai à la densité standard maximale à une teneur en humidité optimale (méthode de compactage standard)
K y \u003d ρ d / ρ max, ρ d \u003d ρ / (1 + 0,01W)
La densité requise des sols dans le remblai peut être obtenue avec une teneur en humidité optimale. La densité de sol la plus élevée peut être obtenue en utilisant des machines et des mécanismes qui fournissent la pression de contact maximale admissible pour un sol donné en termes de résistance. Définir épaisseur optimale de la couche compactée et du nombre de passages le long d'une voie, il convient d'effectuer un essai de compactage ou d'utiliser des dépendances empiriques, guidées par des hypothèses théoriques :
1) la masse de sol dans le remblai est un système triphasé ;
2) le degré de convergence des éléments de la phase solide pour un sol donné ne peut être jugé que par la densité du sol sec ; lorsque le sol est compacté, une augmentation de la densité ne peut se produire qu'en raison de l'élimination de la phase gazeuse et partiellement en raison de la phase liquide essorée ;
3) une question importante est la densité requise (devrait fournir la résistance nécessaire du sol aux effets des contraintes des charges et des facteurs météorologiques et climatiques);
4) la plus répandue est la méthode empirique d'attribution de la densité requise
ρ sk tr \u003d K y ρ sk max
Pour déterminer la densité maximale, des essais de sol sont effectués dans un appareil de compactage standard (le sol est compacté dans un cylindre en couches par bourrage à l'aide d'un poids tombant).A la suite des essais, une courbe de compactage standard est obtenue (dépendance de densité du sol sur la teneur en humidité)
La densité minimale requise du sol sec d, g/cm 3 , t/m 3 , doit être telle que le sol du remblai, lorsqu'il est exposé à des charges de train temporaires, travaille pratiquement au stade élastique.
Requis dans le sous-sol pour sableux et sols argileux la densité apparente du sol sec d est déterminée par la formule :
où k est le facteur de compactage minimal, pour les parties supérieure et inférieure, voir Tableau 5.4, page 297 ;
La densité maximale du sol sec, t / m 3.
Ainsi:
La densité du sol du remblai, compte tenu de la teneur en humidité, est déterminée par la formule:
où : - humidité optimale.
Gravité spécifique le sol du remblai est déterminé par la formule:
Couche protectrice - une couche de sol drainant, qui doit avoir un coefficient de compactage approprié et une épaisseur telle que des déformations plastiques ne se produisent pas en dessous. Une couche de protection est placée sous la plate-forme principale pour éviter le soulèvement.
Selon STN C-01-95, l'épaisseur de la couche supérieure de protection hprotect pour un remblai rempli de limon sableux est de 0,5-0,7 m. La valeur hprotect = 0,5 m a été prise en compte pour le calcul : s = 1 kPa ; φ=33º.
Densité maximale (densité standard)- la densité de sol sec la plus élevée, obtenue lors de l'essai du sol à l'aide de la méthode de compactage standard.
Humidité optimale - valeur d'humidité du sol correspondant à la densité maximale de sol sec.
21. Humidité optimale du sol et méthodes pour sa détermination
Un compactage efficace du sol est possible à des valeurs d'humidité naturelle (réelle) du sol proches des valeurs optimales. Humidité optimale - l'humidité du sol à laquelle densité maximale sol sec (squelette du sol) avec compactage standard.
La valeur d'humidité optimale est déterminée en laboratoire ou approximativement calculée à partir de la teneur en humidité au point d'écoulement O J :
Où 
- coefficient de transition en fonction du type de sol
La densité maximale est la principale caractéristique initiale lors de l'attribution du facteur de compactage du sol dans le corps du remblai et du contrôle de la qualité du compactage.
L'humidité optimale est l'un des critères d'évaluation de la possibilité et des méthodes d'utilisation du sol pour le remplissage du remblai, et est également un paramètre important du processus de compactage.
Le test est effectué dans un testeur Soyuzdornia pour un joint standard.
Figure 25 - Schéma du dispositif Soyuzdornia pour le compactage standard du sol
1 - palette; 2 - cylindre divisé d'une capacité de 1000 cm 3; 3 - anneau;
4 - buse; 5 - enclume; 6 - cargaison pesant 2,5 kg;
9 - vis de serrage.
Sur la base de la densité et de la teneur en humidité des échantillons compactés obtenus à partir des essais, la densité du squelette de sol (sec) ( sk) est déterminée avec une erreur pouvant atteindre 0,01 g / cm 3
Un graphique de la dépendance de la densité du squelette à la teneur en humidité du sol est construit, en traçant le long de l'axe des abscisses la teneur en humidité des échantillons compactés sur une échelle de 1 cm -2%, et le long de l'axe des ordonnées - le densité du squelette du sol sur une échelle de 1 cm - 0,05 g / cm 3. Trouver le maximum de la dépendance obtenue et les valeurs correspondantes de la densité maximale du squelette du sol ( sk) sur l'axe des ordonnées et l'humidité optimale ( O opt) sur l'axe des abscisses.
La précision de lecture des valeurs doit être max - 0,01 g / cm 3, et pour O vente en gros - 0,1 %.
Figure 26 - Un exemple de tracé de la dépendance à la densité du squelette du sol
contre l'humidité avec joint standard
22. Méthodes de contrôle de la qualité du compactage du sol
Lors du contrôle de la qualité opérationnelle du compactage du sol, il est permis (SNiP 3.06.03-85) d'utiliser des méthodes et des dispositifs accélérés et express sur le terrain.
Sur le terrain, la densité et la teneur en humidité des sols peuvent être déterminées
1 - selon le principe de la méthode du poids volumétrique utilisant le densimètre-humidimètre modernisé N.P. Kovaleva (pour les sols cohésifs).
Figure 27 - Densimètre-humidimètre N. P. Kovaleva
La partie principale de l'appareil est un dispositif à flotteur. Il se compose d'un corps 7 avec tuyau 3, sur lequel quatre échelles sont appliquées à différents sols. Une échelle ( R) est conçu pour déterminer la densité de leur squelette R sk: "H" - humus, "P" - sableux et "G" - sols argileux. Le tube se termine par un bouchon 2.
A l'intérieur du tube se trouve un poids d'étalonnage 6 . Assurer la stabilité du flotteur en position verticale à l'aide de crémaillères 8 palette attachée 9 sous la forme d'un disque massif. Le dispositif à flotteur est situé dans le boîtier du réservoir 4 comme pendant les essais et en position de transport.
Lors de la détermination de la densité du sol humide, de l'eau est versée dans le réservoir jusqu'à un repère de niveau interne fixe 5 et le flotteur est abaissé sans récipient 10. Un anneau coupant 1 avec un échantillon de sol prélevé dans le sous-sol est installé sur la couverture du flotteur, et la densité (g / cm 3) du sol humide est déterminée par le niveau d'eau sur l'échelle.
Pour déterminer la densité du squelette, un échantillon de sol est versé de l'anneau coupant dans le récipient 10, verser de l'eau dedans et bien mélanger jusqu'à ce que les grumeaux soient éliminés. Après la libération des bulles d'air du sol liquéfié, le navire est placé sur une palette, le flotteur est immergé dans l'eau et la densité de son squelette est déterminée sur une échelle correspondant au type de sol.
L'humidité du sol est déterminée par des nomogrammes spéciaux ou par la formule
2 - Méthode des trous (méthode de remplacement du volume) (pour les sols non cohésifs, gelés et grossiers).
Une petite zone est nivelée sur une couche de sol compactée et un trou est creusé avec une profondeur de 3/4 de l'épaisseur de la couche et un volume de 6 à 10 litres.
Le sol du trou est soigneusement collecté et sa masse est déterminée.
Pour déterminer le volume du puits, un double entonnoir en étain est placé au-dessus (Figure 28).
Figure 28 - Détermination de la densité du sol par la méthode des trous
Du sable sec avec des grains jusqu'à 2 mm (ne contenant pas d'argile et de particules poussiéreuses) est versé dans le trou et l'entonnoir inférieur à l'aide d'un cylindre gradué d'une capacité de 0,1 à 0,25 litre sans agitation.
En soustrayant du volume total du sable rempli son volume dans l'entonnoir, on obtient le volume de sable dans le trou, c'est-à-dire le volume du trou. La densité du sol est obtenue à partir du rapport de la masse de sol retirée du trou au volume du trou.
L'humidité du sol est déterminée en le séchant à une masse constante. La densité du squelette du sol est déterminée par la formule
3 - Sonde dynamique (pénétromètre dynamique)
Le dispositif se compose d'une tige 5 à pointe conique, d'un guide 3 à limiteur de hauteur de levage kettlebell et poignée 1, enclumes 4 et poids 2. La masse du poids est de 2,5 kg, la surface de la base du cône est de 2 cm 2 , la profondeur de sondage est de 30 cm à partir de la surface de la couche.
Lors des tests, l'appareil est installé verticalement et la pointe conique est martelée avec un poids. Après avoir enfoncé le cône à 20 cm, le nombre de coups nécessaires pour immerger la pointe du cône jusqu'aux 10 derniers cm de profondeur est enregistré. Après avoir conduit la pointe à 30 cm, l'appareil est retiré à l'aide de poignées et les tests sont lancés au point suivant. S'il est nécessaire d'effectuer plusieurs tests parallèles en un seul endroit, la distance entre les points de sondage doit être d'au moins 30 cm.
La qualité du compactage est évaluée par la résistance dynamique conditionnelle du sol.
Pour déterminer la densité du sol, des graphiques d'étalonnage ou des dépendances de corrélation sont utilisés.
Figure 29 - Densimètre dynamique
Lors du contrôle de la qualité opérationnelle de la construction du sol de fondation, la densité du sol doit être contrôlée (SNiP 3.06.03-85) dans chaque couche technologique le long de l'axe du sol de fondation et à une distance de 1,5 à 2,0 m du bord, et avec un largeur de couche de plus de 20 m - également entre les deux.
Le contrôle de la densité du sol doit être effectué à chaque changement de prise du travail des machines de compactage, mais au moins tous les 200 m avec une hauteur de remblai jusqu'à 3 m et au moins tous les 50 m avec une hauteur de remblai supérieure à 3 m.
Le contrôle de la densité de la couche supérieure doit être effectué au moins tous les 50 m.
Un contrôle de densité supplémentaire doit être effectué dans chaque couche de remblai des sinus de canalisation, au-dessus des canalisations, dans les cônes et aux jonctions avec ponts.
Le contrôle de la densité doit être effectué à une profondeur égale à 1/3 de l'épaisseur de la couche compactée, mais pas inférieure à 8 cm.
Les écarts par rapport à la valeur requise du coefficient de compactage dans le sens de la diminution sont autorisés dans pas plus de 10% des déterminations de leur nombre total et pas plus de 0,04.
La teneur en humidité du sol utilisé doit être surveillée, en règle générale, sur le lieu de sa réception (en réserve, carrière) au moins une fois par quart de travail et toujours pendant les précipitations.
Le but du compactage artificiel des sols est d'augmenter leur résistance, de réduire la perméabilité à l'eau et la remontée capillaire, ainsi que de réduire les irrégularités et d'accélérer la sédimentation. Le compactage des sols en vrac contenant de l'eau et de l'air dans les pores se produit, principalement, non pas en raison du déplacement de l'eau, mais en raison du déplacement de l'air lorsque les particules se rapprochent, par conséquent, l'humidité du sol a une grande influence sur le processus de compactage. Avec une augmentation de l'humidité jusqu'à une certaine limite, la densité du sol augmente au même coût d'énergie de compactage. Avec une nouvelle augmentation de l'humidité, la densité diminue avec la dépense de la même quantité de travail (voir Fig. 5).
La densité du sol à l'état sec est généralement considérée comme un indicateur du degré de compactage du sol. p d.
Riz. 6. Dépendance à la densité p d sur le nombre de coups nat humidité constante
Dans des conditions de laboratoire, la détermination de la teneur en humidité optimale et de la densité maximale correspondante est effectuée à l'aide d'un dispositif de compactage standard (Fig. 7). Ce compactage standard correspond à l'humidité et à la densité obtenues lors du compactage des sols avec des rouleaux de poids moyen dans un environnement de production.
L'essence de la méthode de compactage standard est de déterminer l'humidité optimale du sol w opter, à laquelle son plus grand compactage est atteint (la valeur maximale de la densité du sol sous forme sèche p d). Dans le dispositif SoyuzdorNII, une série d'essais distincts est réalisée pour un tassement couche par couche (en trois couches) du sol avec une augmentation successive de son taux d'humidité w, mais avec un nombre constant d'impacts (120 impacts, soit 40 impacts pour chacune des trois couches) de marchandises pesant 2,5 kg, tombant librement d'une hauteur de 300 mm. Pour les sols sablonneux et graveleux, le premier test est effectué à une teneur en humidité initiale de 4 %, et lors des tests suivants, la teneur en humidité est successivement augmentée de 1 à 2 %. De même, pour les sols argileux, les essais sont effectués à une teneur en humidité initiale de 8 % avec une augmentation ultérieure de 2 à 3 %.
Riz. 7. Dispositif d'étanchéité standard SoyuzdorNII
Les tests de sol sont effectués dans l'ordre suivant:
- un échantillon de sol préparé pesant 2,5 kg est chargé en couches dans le cylindre de l'appareil, chaque couche étant compactée par 40 impacts de la charge ;
Dans ce cas, la tige de bourrage est maintenue en position verticale (avant de poser la troisième couche, une buse est posée sur le cylindre) ;
- après compactage de la troisième couche, la buse est retirée et la partie saillante de l'échantillon est coupée au ras de l'extrémité du cylindre ;
- la densité d'un échantillon de sol humide est déterminée par la formule :
Où m0 est la masse du récipient assemblé (cylindre avec plateau et anneau), g ;
m 1 est la masse du récipient contenant de la terre, g ;
V- cylindrée, cm 3;
- le cylindre est ouvert et un échantillon (pesant au moins 30 g) est prélevé dans les parties supérieure, médiane et inférieure de l'échantillon pour déterminer l'humidité du sol (voir travail 2).
Ensuite, en ajoutant une certaine quantité d'eau (voir annexe 2), l'humidité du sol est augmentée et des tests ultérieurs sont effectués. Les tests doivent être considérés comme terminés lorsque, avec une augmentation de la teneur en humidité de l'échantillon au cours des deux ou trois prochains tests de compactage, une diminution constante des valeurs de densité des échantillons de sol compactés se produit.
Sur la base de la densité et de la teneur en humidité des échantillons compactés obtenus à la suite des tests, la densité du sol à l'état sec est déterminée:
Un graphique de la dépendance de la densité du sol sec à la teneur en humidité est construit (voir Fig. 5), le maximum de la dépendance obtenue et les valeurs correspondantes de la densité maximale du sol sec correspondant sont trouvées ( ρ d max) avec une précision de 0,01 g/cm3 et une teneur en humidité optimale ( w opter) avec une précision de 0,1 %.
La densité maximale obtenue avec un compactage standard est prise comme valeur initiale lors de l'évaluation de la densité dans le compactage artificiel du sol.
Rapport entre la densité du sol sec et la densité maximale du sol sec ρ d max est appelé facteur de compactage standard :
La densité minimale requise du remblai est déterminée en multipliant par le facteur Onglet K (Onglet K = K c), adopté selon SNiP 2.05.02-85, en fonction de l'emplacement de la couche de sol le long de la hauteur du remblai, du type de revêtement, de la zone routière - climatique et des conditions du remblai.
La détermination de la teneur en humidité optimale et de la densité maximale est obligatoire lors des travaux : par l'impact des remblais ; finition finale sous-sol ; disposition des trottoirs et des coussins de sol dans les fondations des structures.
Au laboratoire, l'enseignant réalise une expérience de démonstration sur le compactage du sol à une valeur d'humidité. Pour construire une dépendance ρ d =f(w) les données du tableau 13 sont utilisées.
1. Selon les directives de l'enseignant, selon les données de détermination directe selon la méthode décrite ci-dessus (voir annexe 2) ou selon celles données dans le tableau. 13 valeurs de la masse du récipient avec le sol m 1 et la teneur en humidité w pour une série de six expériences pour déterminer la densité du sol à l'état sec (formule 23) ; consigner les résultats dans un journal (formulaire 13).
2. Dessinez une courbe de compactage standard (forme 14).
3. Déterminer les valeurs de la densité maximale du sol sec et de l'humidité optimale w opter; consigner les résultats dans un journal (formulaire 15).
Tableau 13
Note:
Masse du conteneur assemblé m0=3600g; capacité de cylindre V\u003d 1000 cm 3.
La densité du sol est la densité maximale obtenue pour une quantité de travail donnée pour compacter (compact standard) un sol ayant une teneur en humidité optimale.
Dictionnaire du bâtiment.
Voyez ce qu'est la "densité maximale du sol" dans d'autres dictionnaires :
maximum- maximum : la longueur maximale possible de l'ES dans laquelle les exigences de la présente norme sont satisfaites et Caractéristiques(TU) pour les détecteurs de types spécifiques, Source : GOST R 52651 2006 : Et...
Densité maximale (densité standard)- la densité de sol sec la plus élevée, obtenue lors de l'essai du sol à l'aide de la méthode de compactage standard. Source : GOST 22733 2002 : Sols. Méthode de détermination en laboratoire de la densité maximale ... Dictionnaire-ouvrage de référence des termes de la documentation normative et technique
densité maximale et teneur en humidité optimale- 3.2 densité maximale et humidité optimale: paramètres déterminés lors du test du sol par la méthode de compactage standard conformément à GOST 22733. Source ... Dictionnaire-ouvrage de référence des termes de la documentation normative et technique
Humidité du sol- le rapport de la masse d'eau dans le volume de sol à la masse de ce sol séché à masse constante. Source : GOST 30416 96 : Sols. Essais en laboratoire. Dispositions générales document original Voir aussi les termes associés... Dictionnaire-ouvrage de référence des termes de la documentation normative et technique
l'humidité du sol est optimale- 3.2 Humidité optimale du sol Source … Dictionnaire-ouvrage de référence des termes de la documentation normative et technique
Humidité du sol à laquelle sa densité maximale (en termes de sol sec) est atteinte dans des conditions normalisées pour son compactage par un poids tombant. En Russie, en tant que méthode standard pour déterminer l'humidité optimale, ... ... Dictionnaire du bâtiment
