Материалы для насыпи – типы, характеристики, свойства и испытания

Насыпь – это искусственная насыпь, возведенная с использованием земляных материалов, таких как камень и грунт, должным образом уплотненных, для поддержки подъема автомобильных или железных дорог над уровнем существующей окружающей поверхности земли.

Строительство насыпи.

В плотинах под насыпью понимаются последовательные слои земли, такие как почва, песок, глина или камень, с использованием наиболее непроницаемых материалов для формирования ядра и размещением более проницаемых веществ на сторонах выше и ниже по течению.

В этой статье мы рассмотрим характеристики, свойства, типы и испытания материалов для насыпей.

Типы материалов для насыпей

1. Мелкозернистый грунт

Мелкозернистый грунт, используемый в насыпи, имеет низкую проницаемость, низкую прочность на сдвиг и высокую сжимаемость. Поровое давление в этом типе материала больше из-за быстрой строительной деятельности, которая приводит к снижению прочности на сдвиг и потенциально нестабильным условиям во время строительства.

Сжимаемость мелкозернистого грунта для насыпей зависит от свойств грунта и условий укладки. Доказано, что плотины и насыпи, построенные с использованием мелкозернистого грунта, обладают высокой устойчивостью к разрушениям при землетрясениях.

2. Крупнозернистый грунт

Крупнозернистые грунты используются в зонах структурного заполнения, или оболочках, и в специализированных фильтрующих и дренажных зонах в насыпях. Крупнозернистые грунты, которые обычно состоят из песка и гравия, также используются в основных зонах, особенно если содержание мелких фракций превышает 20 процентов.

Пески и гравий, содержащие менее 5 процентов мелких частиц по сухому весу, отличаются водопроницаемостью, легко уплотняются и минимально подвержены влиянию изменений влажности. Крупнозернистая почва, как правило, сильно подвержена поверхностной эрозии под действием волн и поверхностного стока.

3. Широкозернистые почвы

Широкозернистые грунты включают в себя большой диапазон размеров частиц, и их инженерное поведение является промежуточным между мелкозернистыми и крупнозернистыми грунтами. Эти грунты обычно обладают такими свойствами, как низкая гидравлическая проводимость, высокая прочность на сдвиг и низкая сжимаемость по сравнению с мелкозернистыми грунтами.

Коллювиальные и валунные аллювиальные отложения также являются значительными источниками широкозернистых грунтов, которые используются в качестве материала для насыпей. Насыпи, построенные из широкозернистых грунтов, в целом обладают высокой устойчивостью к разрушениям при землетрясениях.

Характеристики материалов для насыпей

США. Руководство по земляным работам Бюро мелиорации (USBR, 1974, 1990) определяет следующие характеристики материала, используемого при строительстве насыпей.

2. Крупнозернистые грунты

Свойства материала насыпи

1. Градация

Хорошо градированный материал состоит из двух или более типов грунта, обычно представляющих собой смесь зернистых и мелкозернистых грунтов. Не существует универсально рекомендуемого диапазона градации для материалов отсыпки, хотя максимальный размер частиц должен быть менее 100 мм.

2. Удельный вес и удельная плотность

Материалы с относительно низким удельным весом имеют преимущество в том, что они передают меньшую мертвую нагрузку на нижележащий грунт, поддерживающий насыпь. Как бы то ни было, не существует определенных требований к минимальному или максимальному удельному весу, как до, так и после уплотнения.

3. Прочность на сдвиг

Характеристики прочности при сдвиге не всегда указываются для материалов земляного полотна, но определяются путем трехосного сжатия или испытания на прямой сдвиг и используются для расчета устойчивости откоса насыпи.

4. Сжимаемость

Сжимаемость материала насыпи связана с его прочностью на сдвиг, степенью уплотнения, коэффициентом пустотности, проницаемостью и степенью насыщения.

5. Проницаемость

Это свойство материала насыпи указывает на способность уплотненного материала насыпи обеспечивать дренаж избыточной влаги.

Процедура испытаний свойств материалов насыпи

В таблице ниже приведен перечень стандартных методов испытаний, обычно используемых для оценки свойств материалов насыпи, применяемых при строительстве насыпи, в соответствии с кодами ASTM.

СвойствоМетод испытанияСсылкаГрадацияСитовой анализ грунтовASTM D422Ситовой анализ мелкого и крупного заполнителяASTM D136Удельный вес и удельный весУдельный вес и пустоты в заполнителеASTM D29Удельный вес грунтовASTM D854Относительная плотность несвязных грунтовASTM D2049Максимальный индекс плотности грунтов с использованием вибростолаASTM D4253Влажностно-плотностные характеристикиВлажностно-плотностные характеристикиСоотношение влажности и плотности грунтов. Отношения плотности грунтов и грунтово-агрегатных смесей с использованием 5. 5 фунтов (2,49 кг) и 12 дюймов (305 мм) паденияASTM D698 (стандарт)Отношения влажности и плотности почв и почвенно-агрегатных смесей с использованием 10 фунтов (4,54 кг) молотка и 18 дюймов. (457 мм) падениеASTM D1557 (модифицированный)Уплотненная плотность (плотность на месте)Плотность грунта на месте методом песчаного конусаASTM D1556Плотность и удельный вес грунта на месте методом резинового шарикаASTM D2167Плотность грунта и грунтово-агрегатного материала на месте ядерными методами (малая глубина)ASTM D2922Плотность грунта на месте методом втулкиASTM D4564Плотность при сжатии на сдвиг ASTM D2922Плотность грунта в месте укладки методом рукаваASTM D4564Прочность на сдвигНеконсолидированная нерастяжимая прочность на сжатие связных грунтов при трехосном сжатииASTM D2850Прямое испытание на сдвиг грунтов в консолидированных дренированных условияхASTM D3080Консолидированная нерастяжимая прочность на сжатие при трехосном сжатии. Испытание связных грунтов на трехосное сжатие без деформацииASTM D4767СжимаемостьОдноразмерные свойства консолидации грунтовASTM D2435Одноразмерные свойства консолидации грунтов при контролируемом деформационном нагруженииASTM D4186Одноразмерное вспучивание или потенциал оседания связных грунтовASTM D4546Коэффициент несущей способностиКалифорнийский коэффициент несущей способности (CBR) уплотненных в лаборатории грунтовASTM D1883Коэффициент несущей способности Грунты на местеASTM D4429ПроницаемостьПроницаемость гранулированных грунтов при постоянном напореASTM D2434Коррозионная стойкостьpH грунта для использования в коррозионных испытанияхASTM G51Полевое измерение удельного сопротивления грунта четырехэлектродным методом ВеннераASTM G57Экстракция поровой воды и определение содержания растворимой соли в грунтах с помощью рефрактометраASTM D4542

Подробнее : Факторы, влияющие на проектирование и строительство насыпных плотин

• 21 тип плотин в строительстве.
• Топ-5 крупнейших провалов плотин в мире.
• Разрушение плотины в Остине: Одна из крупнейших катастроф в истории США.
• Мосульская плотина в Ираке: Самая опасная плотина в мире.
• Исследование грунта и типы фундаментов на основе свойств грунта.
• ГЕОТЕХНИЧЕСКИЕ ЛАБОРАТОРНЫЕ ИСПЫТАНИЯ.
• Испытание грунта на трехосный сдвиг – процедура, преимущества.