Основы теории рабочих процессов поверхностного уплотнения грунтов.

Эффективная глубина уплотнения, соответствующая равномерной эпюре давлений по глубине, определяется формулой Н.Я. Хархуты:

где В_min – минимальный поперечный размер поверхности контакта рабочего органа машины с уплотненным грунтом;

е – основание натуральных логарифмов;

α и β – постоянные: коэффициент α зависит от скорости изменения напряженного состояния, а β от вида грунта (при трамбовании и вибротрамбовании α = 1,1, для связных грунтов β = 3,65;

w₀ – оптимальная влажность грунта, т.е. та влажность, при которой требуемая плотность грунта достигается при наименьшей затрате механической энергии уплотнения;

s_р – предел прочности грунта, соответствующий величине контактного давления, при котором начинается его разрушение.

Для заданного вида грунта и его состояния по влажности, при известных размерах рабочего органа, она может быть вычислена при установлении реальных значений контактных напряжений в месте взаимодействия рабочего органа с грунтом

В случае ударного уплотнения максимальной значение этих напряжений выражают через значение удельного ударного импульса i, размеры рабочего органа трамбующей машины и характеристики грунта.

Максимальное значение контактных напряжений, соответствующее предельной глубине погружения рабочего органа, может быть установлено из условия равенства кинетической энергии рабочего органа, потенциальной энергии упругости грунта на окончательной стадии его уплотнения:

где Х_max – максимальное упругое перемещение рабочего органа; S_ро – площадь рабочего органа – трамбующей плиты.

Примем значение жесткости грунта С_гр на основании формулы механики грунтов (1.2):

Введем в формулу (6.36) значение удельного ударного импульса i, полученного с учетом равенства изменения количества движения рабочего органа величине ударного импульса:

где V_ср = 0,5V – среднее значение скорости движения рабочего органа на пути деформации грунта; V – предударная скорость.

Тогда из (6.36), окончательно получим основное уравнение ударного уплотнения грунта:

Оно позволяет в совокупности с формулой (6.26) для заданной уплотняющей машины и грунта рассчитать значение эффективной глубины уплотнения.

Эффективность эксплуатации современных виброкатков определяется правильностью их выбора, конструктивной особенностью привода, обеспечивающей возможность регулирования вынуждающей силы и наличием устройства ее автоматического регулирования и настройки «в резонанс».

Предварительный выбор уплотняющей техники производят путем оценки возможного диапазона контактных давлений s₀ для заданного вида грунта, влажности и требуемого коэффициента уплотнения. Верхняя граница этого диапазона, устанавливаемая из условий прочности массива, составляет:

σ₀ ≈ (1,1÷1,2) · σ_р – для кулачковых вальцов, при уплотнении грунта;

σ₀ ≈ (0,9÷1,0) · σ_р – для гладких вальцов вибрационных катков, при уплотнении грунта;

σ₀ ≈ 0,7 · σ_р – для гладких вальцов катков, при уплотнении асфальта.

Нижняя граница диапазона контактных давлений определяется возможностью реализации рабочего процесса уплотнения при максимально возможном числе проходов, пропорциональном времени уплотнения. Она устанавливается по зависимостям σ₀ = σ(ε, ), имеющимся для конкретных грунтов и асфальтовых смесей.

Одна и та же степень уплотнения ρ/ρ_max может быть достигнута при создании контактных давлений не ниже определенного порогового уровня, за различный промежуток времени в зависимости от их величины.

Данные по нижнему значению диапазона σ₀ для различных значений требуемой плотности грунтов в пределах активной глубины уплотнения h₀ приведены ниже.

Требуемая плотность в доляхrmax	0,9	0,95	0,98	1,0
Максимальное контактное давление в долях от σр	0,2÷0,3	0,3÷0,4	0,6÷0,7	0,8÷0,9

Дата добавления: 2015-07-14