Тиксотропні зміни грунтів
Для визначення не тільки якісною, але і кількісної сторони впливу змісту в грунтах глинистих частинок на тиксотропні перетворення були поставлені досліди. Досліджувалося тіксотропних разупрочнение при одиночному ударному струсі ґрунту і при вібраційних навантаженнях (рис. 17). Тіксотропних разупрочнение при одиночному ударі оцінювалося по зміні швидкості проходження ультразвукової хвилі. При цьому був прийнятий наступний показник:
де v1 і v2 - швидкості проходження ультразвукової хвилі, виміряні відповідно до і після удару.
При вібраційному впливі для цієї мети був прийнятий показник
При вібраційних навантаженнях велике значення має частота коливань. Змінюючи поступово частоту коливань від нуля до декількох сот герц і зберігаючи незмінною інтенсивність струшування грунту, яка в загальному характеризується амплітудними значеннями прискорень його частинок, можна виділити два значення частот коливань, при яких спостерігаються аномальні явища.
При розміщенні збудника коливань з масою 2 т на насипу при якійсь певній для даних умов частоті коливань, яка зазвичай знаходиться в межах 12-28 Гц, амплітуда коливань збудника збільшується і, крім того, спостерігаються помітні струсу всього грунту з передачею цих струсів на значні відстані. Таким чином, при цих частотах спостерігається явище, схоже з тим, яке виникає при резонансних коливаннях пружних систем. З огляду на те, що грунт є системою з великим опором, де коливання загасають вельми швидко, то це явище, на відміну від резонансних пружних систем, можна назвати квазірезонансного. Цікаво відзначити, що при квазірезонансних частотах великих змін в стані і властивостях грунту не відбувається. Практично не відбуваються також і тиксотропні зміни грунтів. При таких коливаннях грунт являє собою систему з відносно невеликим загасанням коливань, внаслідок чого вони передаються на далекі відстані.
Друга характерна для даного виду і стану грунту частота обумовлює локалізацію коливання в порівняно невеликій зоні, але зате обсяг грунту, розташований в цій зоні, зазнає інтенсивні тиксотропні перетворення, які супроводжуються рясним вологовиділення і, по суті, спонтанним ущільненням ґрунту, що відбувається при дуже малою навантаженні, вимірюваної в десятих, а іноді і в. сотих частках кгс / см2. Це явище, так само як і попереднє, спостерігається лише при грунтах, щільність яких знаходиться в діапазоні (0,85-0,93) # 948; max.
Інтенсивні тиксотропні перетворення спостерігаються не при якійсь певній частоті коливань, а в широкому інтервалі частот. Цей інтервал виявився рівним 175-300 Гц. Він відноситься до вологості грунту (1,0-1,3) W0. He було виявлено-також явної залежності цього інтервалу від гранулометричного складу грунтів. Можливо, що він знаходиться в залежності від навантаження.
Найбільш небезпечні для стійкості земляного полотна частоти, при яких відбуваються інтенсивні тиксотропні перетворення грунтів. Однак ці частоти великі і виникають досить рідко. Очевидно, їх доцільно створювати при ущільненні грунтів, що призведе до отримання необхідної щільності при найменших витратах механічної роботи.
В період експлуатації доріг частота додатки зовнішнього навантаження, близькою до квазірезонансного, може виникнути лише тільки випадково, тому в більшості випадків доводиться мати справу з навантаженнями, при яких виникають частоти коливань, за своєю чисельної величиною менше квазірезонансних, або кілька перевищують їх.
Вплив на грунти земляного полотна динамічних навантажень, що викликають коливальні рухи грунту, не досліджувалась. З цього питання є деякі дані, що відносяться до залізниць. Якщо земляне полотно зведено з зволожених глинистих ґрунтів, при проході навантаженого поїзда із загальною масою 4500-4800 т виникають вібрації можуть знизити модулі зсуву грунтів на 45-48%. При проході з тією ж швидкістю (70 км / ч) порожнього поїзда модуль зменшується вже на 15-20%, а при пасажирському, т. Е. Більш легкому складі - на 8-16%. Таким чином, є залежність тиксотропних перетворень грунтів від інтенсивності впливу, яка в даному випадку визначається масою потяга. Мабуть, таке ж явище відбувається і на автомобільних дорогах при русі автомобілів. Очевидно, що виникнення вібрацій в грунтах сприяють коливальні рухи підресорених мас і загальної маси автомобіля в результаті пружності ресор і шин. Виникненню таких коливань сприяють нерівності дорожнього покриття.
Великий практичний інтерес представляє відновлення первісного стану грунту, т. Е. Процес тиксотропного зміцнення. Виявилося, що після проходу потяга цей процес йде до кінця, т. Е. Початкові властивості грунту повністю відновлюються. Відновлення відбувається спочатку швидко, а потім повільно. Первісне значення модуля зсуву відновлюється за 60-70 хв. Якщо періодичність руху поїздів буде менше цього часу, то можлива поява залишкових деформацій.
На магістральних автомобільних дорогах відбувається інтенсивний рух автомобілів, тому тиксотропні зміни грунтів призводять до залишковим деформацій грунту, а отже, і до деформацій дорожнього покриття. При русі автомобілів тиксотропні перетворення грунтів спостерігаються завжди. Однак важливо, щоб вони не вийшли за допустимі межі. Практично вони вже не впливають на стійкість грунтів у випадках, коли грунти ущільнені до щільності, що перевищує 0,93 # 948; mах, і коли вологість їх не вище оптимального значення. Отже, ретельне ущільнення грунтів і недопущення в них вологи є досить ефективним засобом зниження тиксотропних разупрочнение. Коли хоча б одна з цих умов не дотримується, щоб уникнути руйнувань дорожніх покриттів, пов'язаних з інтенсивним зволоженням грунтів, доводиться обмежувати або ж повністю закривати рух автомобілів.