Compactarea dinamică este una dintre cele mai vechi metode de îmbunătățire a solului cunoscute, utilizată de romani înainte de 100 de ani și în Statele Unite încă din anii 1800 (galeză, 1986).
Termeni asociați:
- Ingineria energetică
- Densificarea
- Reclamarea terenului
- Rezistenta la compresiune
- Compactarea impactului
- Scurgere verticală prefabricată
Descărcați în format PDF
Despre această pagină
Densificarea profundă
6.1.3 Compactare dinamică
Compactarea dinamică (DDC, tamponare puternică, consolidare dinamică etc.) este o metodă rentabilă de compactare a solului prin care o greutate mare este ridicată și scăzută în mod repetat de la înălțime, afectând suprafața solului cu o energie de impact ușor calculată (figurile 6.12 și 6.13). Costurile sunt aproximativ 2/3 din coloanele de piatră, cu economii de până la 50% față de alte alternative de densificare profundă (www.wsdot.wa.gov). Compactarea dinamică este una dintre cele mai vechi metode de îmbunătățire a solului cunoscute, utilizată de romani înainte de 100 de ani și în Statele Unite încă din anii 1800 (galeză, 1986).
Figura 6.12. Schema compactării dinamice profunde (DDC).
Amabilitatea Densification, Inc.
Figura 6.13. Fotografii cu aplicații de teren DDC.
Amabilitatea lui Hayward Baker (sus) și Densification, Inc. (fund).
Numele nu prezintă cu acuratețe procesele reale de încărcare și transmitere a energiei. Unul dintre cei mai mari numitori greșiti în ceea ce privește comparația dinamică este acela că este un tratament de suprafață la sol, deoarece sarcinile sunt aplicate la suprafață. Dar compactarea dinamică, spre deosebire de compactarea convențională superficială a umplerii controlate, este un proces de densificare a solurilor la adâncimi semnificative prin aplicarea unei energii de impact mari la suprafața solului. La impact, se creează cratere adânci de până la șase picioare sau mai mult, care trebuie apoi umplute înapoi înainte de treceri suplimentare de compactare și, în cele din urmă, la finalizarea procesului de compactare. Dar densificarea la adâncime are loc ca urmare a energiei dinamice a undelor care este transmisă prin sol.
Principalele obiective ale compactării dinamice sunt îmbunătățirea caracteristicilor de rezistență și compresibilitate, fie prin crearea unei plute uniforme de material densificat, fie prin compactare în locații unde se vor aplica sarcini concentrate (de exemplu, sarcini pe coloană). Proprietățile îmbunătățite ale solului au ca rezultat o capacitate portantă sporită și așezări reduse, inclusiv așezări diferențiale. Compactarea dinamică permite deseori construcția de picioare de împrăștiere convenționale, oferind o capacitate portantă de până la 100-150 kPa (2000-3000 psf).
Aplicațiile constau în scăderea unui manipulator greu (greutate) de la o înălțime specificată de un număr calculat de ori în locații determinate cu precizie într-un model de pe site. Modelele de scădere constau, de obicei, din grile primare și secundare (și, ocazional, terțiare), cum sunt descrise în Figura 6.14. Distanța rețelei este de obicei de aproximativ 3-7 m (9-21 ft). Greutățile variază de obicei de la 6 la 30 de tone (până la 40 de tone), iar înălțimile de cădere variază de obicei de la 10 la 30 m (30-100 ft), uneori mai mult.
Figura 6.14. Exemplu de model de grilă pentru DDC.
Densificarea eficientă este tipică la adâncimi de 10 m (sau mai mult, cu platforme și greutăți foarte mari). Cea mai mare îmbunătățire are loc, de obicei, între 3 și 8 m (10-25 ft) sub suprafața solului, cu grade de îmbunătățire scăzute la adâncimi mai mari. Straturile de suprafață (suprafața de aproximativ 1-3 m) trebuie să fie recompactate din cauza perturbării sarcinilor de impact și a lipsei unei confinări suficiente. Pentru a estima efortul de compactare necesar folosind compactarea dinamică, formula Menard este în general urmată:
unde Z este adâncimea de tratament (necesară), M masa de tamponare (tone), H înălțimea de cădere, n constanta (dependentă de sol), de obicei între 0,3 și 0,6 pentru solurile nisipoase.
Adâncimi mai mari au fost densificate în mod eficient folosind un sistem cunoscut sub denumirea de compactare dinamică cu energie ridicată, în care eficiența maximă este obținută prin căderea completă liberă a greutății prin utilizarea unui sistem de eliberare a greutății special conceput (www.menard-web.com). Ca un caz extrem, Menard a dezvoltat un compactor „Giga” pentru densificarea mai profundă pe aeroportul din Nisa din Franța (Figura 6.15).
Figura 6.15. Compactorul „Giga” al lui Menard scade o greutate de 200 de tone.
Amabilitatea lui Menard.
Proiectarea unei aplicații de compactare dinamică necesită determinarea celei mai eficiente aplicații de energie la fața locului. Acest lucru poate fi stabilit inițial pe baza datelor din investigațiile site-ului. Aplicațiile reale ale programului DDC sunt de obicei reglate fin sau modificate, pe baza secțiunilor de testare sau după testarea pe teren a aplicațiilor preliminare (adică, după o fază inițială de picături). Măsurătorile de penetrare pe teren (sau „adâncimile craterului”) și presiunile porilor sunt monitorizate continuu pentru a permite ajustarea programului de teren. Măsurătorile adâncimilor craterului sunt, de asemenea, utilizate într-un mod similar cu rularea dovezilor, deoarece adâncimile mai adânci ale craterului indică locații „mai moi” sau „mai slabe” care pot necesita o atenție suplimentară.
Compactarea solului
2.6 Compactarea dinamică
În compactarea dinamică, o greutate mare de obicei de 100-400 kN este scăzută în mod repetat de la o înălțime de aproximativ 5-30 m pe sol folosind un model de grilă predeterminat, așa cum este prezentat în Fig. 2.6, pentru a densifica masa solului sau pentru a-i îmbunătăți compactitatea.
FIG. 2.6. Compactare dinamică. (A) Scăderea greutății dintr-o anumită greutate (Menard), (B) Locații de scădere.
Adâncimea efectivă maximă de compactare utilizând compactarea dinamică poate fi determinată utilizând formula după cum urmează:
unde W este greutatea scăzută în tone, H este înălțimea de scădere în metri și valoarea n este un factor care depinde de tipul de sol. Această adâncime este, de asemenea, influențată de alți factori, cum ar fi stratigrafia solului, gradul de saturație, modul în care este scăzută greutatea și prezența oricăror straturi de sol amortizante. Valoarea lui n variază în general de la 0,4 la 0,8. Numărul de picături la fiecare locație a punctului de rețea poate fi calculat folosind ecuația. (2.2) după cum urmează:
unde E este energia aplicată, N este numărul de picături la fiecare locație a punctului rețelei, W este greutatea scăzută, H este înălțimea picăturii, P este numărul de treceri și S este distanța dintre rețele. Spațierea punctului de scădere este, în general, selectată ca 1% până la 2% de diametrul sau lățimea blocului scăzut.
Metoda de compactare dinamică poate fi utilizată pentru diverse aplicații, cum ar fi tratarea depozitelor industriale, a platformelor portuare și aeroportuare, a terasamentelor drumurilor și căilor ferate, a rezervoarelor grele de depozitare, a umpluturii eterogene neorganice sau a solului artificial care conține blocuri mari ca obstacole și soluri care sunt susceptibile la lichefiere. Avantajul major al adoptării metodei de compactare dinamică este rata sa de producție foarte mare (poate fi utilizată pentru tratarea unei suprafețe de> 10 4 m 2/lună). Mai mult, această metodă este eficientă atât în solurile saturate, cât și în cele nesaturate. În teren moale, metoda compactării dinamice a fost implementată ca o alternativă mai bună la preîncărcare, îngrămădirea fundației sau la tăierea și înlocuirea solului.
Compactarea dinamică și consolidarea dinamică a solurilor
Nathan Narendranathan, Eng Choy Lee, în Ground Improvement Case Histories, 2015
12.2.1 Comparație dinamică profundă cu greutăți de cădere
Tehnica de compactare dinamică profundă (DDC) implică utilizarea unei macarale pentru a scădea greutăți cuprinse între 5 și 20 de tone, de la înălțimi de până la 20 m. Tehnica din Figura 12.1 este cea mai potrivită pentru locurile mari, deschise, unde sunt prezente puține obstacole.
Figura 12.1. Exemplu de compactare dinamică profundă.
În funcție de greutatea utilizată și înălțimea de cădere, adâncimea tratamentului ar putea varia de la 8-20 m în nisipuri. Numărul de picături, greutățile utilizate și înălțimea picăturilor depind de capacitatea portantă necesară după tratare, de performanța de așezare și de condițiile solului. Între două și cinci treceri sunt, în general, necesare cu primele sau mai vechi tratamente cu energie ridicată care vizează tratarea stratului de sol mai adânc și o trecere finală de tamponare contiguă cu energie scăzută pentru a compacta solurile superficiale aproape de suprafață perturbate în timpul trecerilor de tratament cu energie mai mare . DDC este utilizat în mod obișnuit în zonele recuperate și în reabilitarea depozitelor de deșeuri pentru a oferi un teren puternic, cu o susceptibilitate mai mică pentru așezare sau așezare diferențială.
Experiența autorilor a arătat că DDC poate fi utilizat în argile în combinație cu drenuri verticale prefabricate sau drenuri din iută care pot rezista la impactul greutății scăzute.
Îmbunătățirea proprietăților geotehnice ale depozitelor de deșeuri închise pentru reamenajare utilizând tehnici de stabilizare chimică
Behnam Fatahi,. Behzad Fatahi, în Ground Improvement Case Histories, 2015
8.3.1 Tehnici de îmbunătățire
Compactarea profundă a umpluturilor granulare într-un proiect de recuperare a terenurilor prin tehnici de compactare dinamică și vibratorie
Myint Win Bo,. Mahdi Miri Disfani, în Studii de caz de îmbunătățire a solului, 2015
8.5 Concluzie
Trei tehnici de compactare profundă - MRC, vibroflotare și compactare dinamică - relevante pentru proiectele de recuperare a terenurilor au fost discutate în acest capitol. Se pot trage următoarele concluzii:
Toate cele trei tehnici s-au dovedit a fi potrivite pentru densificarea umpluturilor de recuperare a terenurilor.
Tipul echipamentului, distanța punctelor, durata compactării și alte considerații operaționale sunt importante în aplicarea acestor tehnici.
În tehnica MRC, frecvența selectată ar trebui să fie de aproximativ frecvența de rezonanță a solului, iar gradul de comparație se dovedește a fi în concordanță cu distanța față de punctul sondei.
În tehnica vibroflotării, se constată că gradul de compactare scade odată cu distanța față de punctul sondei.
În compactarea dinamică, punctul centroid se dovedește a fi cel mai compactat punct din tehnica de compactare dinamică, cu locația direct sub pounder găsită a fi punctul cel mai puțin compactat.
Un efect de îmbătrânire este semnificativ pentru tehnica de vibroflotație, dar nu se dovedește a fi semnificativ pentru celelalte tehnici. Acest lucru poate fi atribuit injecției necesare a apei sau jeturilor de apă, care se aplică în tehnica vibroflotației și disipării ulterioare a apei porilor.
Compactare dinamică și supraîncărcare dinamică la stațiile de epurare Palm Jumeira din Dubai
Babak Hamidi, Serge Varaksin, în Ground Improvement Case Histories, 2015
10.3 Concluzie
Acest proiect a demonstrat eficacitatea combinării supraîncărcării dinamice și a compactării dinamice pentru îmbunătățirea terenului și obținerea unor rezultate care altfel ar fi fost greu de realizat, dacă nu chiar imposibil. Supraîncărcarea dinamică a reușit să inducă decontări suplimentare în comparație cu ceea ce s-a realizat în condiții de încărcare statică. Acest lucru nu a arătat doar valoarea supraîncărcării dinamice pentru creșterea așezărilor induse și reducerea porozității solului, dar este, de asemenea, un memento că, chiar dacă așezările sunt acceptabile în condiții de încărcare statică, vibrația solului datorită cutremurelor sau a oricărei alte surse poate impune mai multe așezări. . In concluzie:
Supraîncărcarea dinamică poate fi utilizată pentru a crește așezarea fundației induse sub suprataxă statică de 1,3–5 ori, în funcție de distanța de la punctul de impact al pounderului, pentru a trata materialul mucosos care în mod normal nu ar putea fi tratat prin compactare dinamică și pentru a crește adâncimea de tratament.
Deși magnitudinea așezării de compactare dinamică a fost mult mai mult decât supraîncărcarea dinamică, aceasta din urmă a indus așezarea critică la adâncimi care au fost tratate mai puțin eficient cu lira alocată.
Cu excepția celor mai mari valori, PLM mediu și, respectiv, EM au variat de la aproximativ 2-4 MPa și de la 23-30 MPa la adâncimi de aproximativ 4-8 m. Aceste valori sunt semnificativ mai mari decât cele sugerate de Lukas (1986) .
Raporturile maxime de îmbunătățire au fost în intervalul 10-18, care sunt semnificativ mai mari decât intervalul sugerat de Lukas (1986) .
Datorită combinației de supraîncărcare dinamică și compactare dinamică pre-excavată cu un număr mare de lovituri, îmbunătățirea poate fi observată în continuare la adâncimi mai mari.
FIG. 10.23 arată rezervorul G-G după construcție.