Основными показателями степени уплотнения насыпи являются:

• Коэффициент уплотнения — отношение достигнутой в результате строительных работ плотности скелета грунта $ρ_d$ к максимальной величине плотности скелета грунта (сухого) $ρ_d^{max}$, которое определяется в приборе ПСУ (стандартное уплотнение по методике Союздорнии):

  

Необходимо отметить, что способ контроля степени уплотнения земляного полотна через оценку коэффициента уплотнения имеет как минимум три проблемы:

• Невозможность оценивать максимальную плотность сложения для грунтов с крупными включениями и для щебня (для таких грунтов используется метод лунок по ГОСТ 28514-90).
• Несоответствие воздействий груза в приборе ПСУ и уплотняющего органа дорожной техники при измерении максимальной плотности грунта. Это основная проблема метода: в США метод Проктера уже давно модифицировали, а у нас он остался на уровне СССР и той уплотняющей техники;
• Отсутствие взаимосвязи между расчетным (модуль упругости $E$) и контролируемым ($К_{упл}$) параметрами.

• Степень плотности $I_D$ (для несвязных грунтов):

где $e$ — коэффициент пористости при естественном или искусственном сложении, д.е.;

$e_{min}$ — коэффициент пористости в предельно-плотном сложении, д.е.;

$e_{max}$ — коэффициент пористости в предельно-рыхлом сложении, д.е.

См. также: Коэффициент пористости несвязных грунтов (параметры модели HSS).

Различные по зерновому составу грунты имеют существенно отличные значения $e_{min}$ и $e_{max}$, причём с увеличением крупности они уменьшаются. На предельные значения коэффициентов пористости не меньшее влияние оказы­вает форма частиц и с увеличением окатанности и сферичности они уменьшаются. Поэтому использование в качестве характеристики плотности сложения величины относительной плотности $I_D$, учитывающей как зерновой состав, так и форму частиц, даёт объективный критерий плотности сложения.

Коэффициент пористости не является однозначным показателем плотности сложения.

Основные показатели состояния земляного полотна и его готовности к использованию

контроль уплотнения.pdf

Исследования действующих насыпей показывают, что распределение плотности грунта неоднородно. На рисунке ниже показана картина распределения скоростей продольных волн, полученная на основании сейсмотомографии.

Распределение скоростей в грунтовой насыпи. Максимум смещен относительно оси из-за поворота в плане

Хорошо оконтуривается область с максимальным значением скоростей при наибольшем значении 1.03 км/с. Далее от основания и центра насыпи наблюдается плавное снижение скоростей до значений ≤0.2 км/с в районе основной площадки, и ≤0.4 км/с у основания откосов. Чем плотнее грунт, тем выше скорость волн.

Другие исследования показывают аналогичную неравномерность в слоях балластной призмы. Однако изученность этого вопроса пока низкая, и этим обстоятельством придется пренебречь.

Уплотнение балласта при подбивке

Различие в плотности сложения насыпи необходимо учитывать при выполнении расчетов, связанных с оценкой влияния поездов: накопление остаточных деформаций, определение коэффициента стабильности расчет земляного полотна ВСМ и других задач допредельного состояния.

В задачах предельного состояния (коэффициент устойчивости) этим фактом можно пренебречь в запас надежности.

Эффект уплотнения грунтов фиксируется в их напряженном состоянии. Моделирование приложения и снятия нагрузки позволяет создать напряженное состояние, в котором сформируются повышенные горизонтальные напряжения. Последующее повторное нагружение с напряжениями меньшими, чем те, что были приложены, не будет вызывать пластических деформаций, а только упругий отклик. Такая работа грунта относится к переуплотненному состоянию. См. также: Переуплотненные грунты.

В зависимости от величины коэффициента переуплотнения OCR грунты условно делятся на:

• нормально уплотненные (OCR = 1);
• переуплотненные (OCR > 1).

<aside> ⚠️ Выбор типа грунта по степени переуплотнения определяет дальнейшее его поведение при нагрузке от транспортного сооружения. Понятие нормально уплотненный грунт означает, что любое его нагружение вызывает упругопластические (остаточные) деформации, соответствующие первичному нагружению. Переуплотненный грунт испытывает упругие деформации до величин напряжений, не превышающих действовавшие ранее (предел упругости), при больших значениях переходит в нормально уплотненное состояние и проявляет упругопластические (остаточные) деформации. Формирование правильного напряженного состояния определяет достоверность выполнения расчетов накопления остаточных деформаций.

</aside>