Study of the Effect of Soil Cement Elements when Stabilizing Roadbed Model in Laboratory Conditions
Loading...
Date
2017
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Publisher
Дніпропетровський національний університет залізничного транспорту імені академіка В. Лазаряна, Дніпро
Abstract
ENG: Purpose. Experimental studies allow determining the stress-strain state or bearing capacity of the tested soil body. A preliminary study of the results of model testing and experimental research allows us to find the optimal solutions and to justify the parameters of the chosen technology. The purpose of this work is to determine the effect of soil cement elements when stabilizing the roadbed on a weak subgrade using the soil tests in laboratory conditions. Methodology. During the development of measures for the reconstruction and consolidation of soil bodies, their strength is tested using many methods. In all cases, we take into account the physical and mechanical characteristics of soils obtained as a result of research, as well as the existing regulatory documents. We performed the experimental studies by model testing in laboratory conditions. The model testing was based on the corresponding relationships between geometric sizes, mechanical properties of materials, loads and other factors on which the stress-strain state depends. During testing, the model was loaded gradually. We maintained each load level up to conditional stabilization of the soil deformation. We took the readings from measuring devices at each stage of loading after achievement of stabilization of soil mass deformations. We fixed the readings in the test journal. Findings. During stabilization with soil cement piles there is an improvement in mechanical properties, which leads to a decrease in deformations by 2…3.5 times. Each test is accompanied with graphs of relative deformations-stress dependence, as well as deformation curves and compression curves. According to the results of experimental studies, it can be seen that when testing a model with cement piles, compared with a model without soil cement piles, the relative deformations of the samples taken prior to the experiment and after the experiment almost coincide, indicating a decrease in deformability under load. Originality. We proved that this stabilization type positively affects the stress-strain state of the soil body, by increasing its physical and mechanical characteristics. The obtained results allow for rational design of subgrade stabilization work with the help of modern technologies. Practical value. The in-depth analysis of the results of experimental studies opens up possibilities for theoretical synthesis and development of theoretical foundations, which will allow in the future avoiding, in the similar cases, the experimental verification of the stabilization type given for the relative type of soil. It is confirmed that this method of stabilization used can be applied in real conditions.
UKR: Мета. Експериментальні дослідження дозволяють визначити напружено-деформований стан або несучу здатність ґрунтового масиву, що розглядається. Попереднє вивчення результатів моделювання й експериментальних досліджень дозволяє підібрати оптимальні рішення та обґрунтувати параметри обраної технології. Метою даної роботи є визначення впливу ґрунтоцементних елементів укріплення земляного полотна на слабкій основі за допомогою випробування ґрунтів у лабораторних умовах. Методика. Під час розробки заходів щодо реконструкції та укріплення ґрунтових масивів виконується перевірка їх міцності за допомогою багатьох методів. В усіх випадках до уваги приймають фізико-механічні характеристики ґрунтів, отримані в результаті досліджень, а також діючі нормативні документи. Експериментальні дослідження виконувались шляхом моделювання в лабораторних умовах. Моделювання здійснювалось на основі відповідних співвідношень між геометричними розмірами, механічними властивостями матеріалів, навантаженнями та іншими факторами, від яких залежить напружено-деформований стан. При проведенні випробувань навантаження моделі здійснювалось поступово. Кожну ступінь навантаження витримували до умовної стабілізації деформації ґрунту. Зняття відліків із вимірювальних пристроїв на кожному ступені навантаження виконувалось після досягнення стабілізації деформацій ґрунтового масиву. Фіксування відліків із обладнання відзначалось у журналі випробувань. Результати. При укріпленні ґрунтоцементними палями моделі земляного полотна відбувається покращення механічних властивостей, що призводить до зменшення деформацій у 2…3,5 рази. Для кожного випробування побудовані графіки залежності відносних деформацій від напруження, а також графіки деформацій та компресійні криві. За результатами експериментальних досліджень можна побачити, що при випробуванні моделі з влаштуванням ґрунтоцементних паль, порівняно з моделлю без влаштування ґрунтоцементних паль, відносні деформації зразків, що були відібрані до експерименту та після експерименту, майже збігаються, що свідчить про зменшення деформативності під навантаженням. Наукова новизна. Доведено, що даний тип укріплення позитивно впливає на напружено-деформований стан ґрунтового масиву шляхом підвищення його фізико-механічних характеристик. Отримані результати дозволяють раціонально проектувати роботи з укріплення ґрунтової основи за допомогою сучасних технологій. Практична значимість. Поглиблений аналіз результатів експериментальних досліджень відкриває можливості для теоретичного узагальнення та розробки теоретичних основ, що дозволить у подальшому уникнути в аналогічних випадках експериментальної перевірки приведеного в роботі виду укріплення для даного виду ґрунту. Підтверджено, що використаний метод укріплення може бути застосований у реальних умовах.
RUS: Цель. Экспериментальные исследования позволяют определить напряженно-деформированное состояние или несущую способность рассматриваемого грунтового массива. Предварительное изучение результатов моделирования и экспериментальных исследований позволяет подобрать оптимальные решения и обосновать параметры выбранной технологии. Целью данной работы является определение влияния грунтоцементных элементов укрепления земляного полотна на слабом основании с помощью испытания грунтов в лабораторных условиях. Методика. При разработке мероприятий по реконструкции и укреплению грунтовых массивов выполняется проверка прочности с помощью многих методов. Во всех случаях во внимание принимают физико-механические характеристики грунтов, полученные в результате исследований, а также действующие нормативные документы. Экспериментальные исследования выполнялись путем моделирования в лабораторных условиях. Моделирование осуществлялось на основе соответствующих соотношений между геометрическими размерами, механическими свойствами материалов, нагрузками и другими факторами, от которых зависит напряженно-деформированное состояние. При проведении испытаний нагрузки модели осуществлялись постепенно. Каждую степень нагрузки выдерживали до условной стабилизации деформации грунта. Снятие отсчетов с измерительных устройств на каждой ступени нагрузки выполнялось после достижения стабилизации деформаций грунтового массива. Фиксирование отсчетов по оборудованию отмечалось в журнале испытаний. Результаты. При укреплении грунтоцементными сваями модели земляного полотна происходит улучшение механических свойств, что приводит к уменьшению деформаций в 2...3,5 раза. Для каждого испытания построены графики зависимости относительных деформаций от напряжения, а также графики деформаций и компрессионные кривые. Из анализа результатов экспериментальных исследований можно заключить, что при испытании модели с устройством грунтоцементных свай, по сравнению с моделью без устройства грунтоцементных свай, относительные деформации грунтов были меньше. Научная новизна. Доказано, что данный тип укрепления положительно влияет на напряженно- деформированное состояние грунтового массива, а также на его физико-механические характеристики. Полученные результаты позволяют рационально проектировать работы по укреплению грунтового основания с помощью современных технологий. Практическая значимость. Углубленный анализ результатов экспериментальных исследований открывает возможности для теоретического обобщения и разработки теоретических основ, позволит в дальнейшем избежать в аналогичных случаях экспериментальной проверки приведенного в работе вида укрепления для данного вида грунта. Подтверждено, что использованный метод укрепления может быть применен в реальных условиях.
UKR: Мета. Експериментальні дослідження дозволяють визначити напружено-деформований стан або несучу здатність ґрунтового масиву, що розглядається. Попереднє вивчення результатів моделювання й експериментальних досліджень дозволяє підібрати оптимальні рішення та обґрунтувати параметри обраної технології. Метою даної роботи є визначення впливу ґрунтоцементних елементів укріплення земляного полотна на слабкій основі за допомогою випробування ґрунтів у лабораторних умовах. Методика. Під час розробки заходів щодо реконструкції та укріплення ґрунтових масивів виконується перевірка їх міцності за допомогою багатьох методів. В усіх випадках до уваги приймають фізико-механічні характеристики ґрунтів, отримані в результаті досліджень, а також діючі нормативні документи. Експериментальні дослідження виконувались шляхом моделювання в лабораторних умовах. Моделювання здійснювалось на основі відповідних співвідношень між геометричними розмірами, механічними властивостями матеріалів, навантаженнями та іншими факторами, від яких залежить напружено-деформований стан. При проведенні випробувань навантаження моделі здійснювалось поступово. Кожну ступінь навантаження витримували до умовної стабілізації деформації ґрунту. Зняття відліків із вимірювальних пристроїв на кожному ступені навантаження виконувалось після досягнення стабілізації деформацій ґрунтового масиву. Фіксування відліків із обладнання відзначалось у журналі випробувань. Результати. При укріпленні ґрунтоцементними палями моделі земляного полотна відбувається покращення механічних властивостей, що призводить до зменшення деформацій у 2…3,5 рази. Для кожного випробування побудовані графіки залежності відносних деформацій від напруження, а також графіки деформацій та компресійні криві. За результатами експериментальних досліджень можна побачити, що при випробуванні моделі з влаштуванням ґрунтоцементних паль, порівняно з моделлю без влаштування ґрунтоцементних паль, відносні деформації зразків, що були відібрані до експерименту та після експерименту, майже збігаються, що свідчить про зменшення деформативності під навантаженням. Наукова новизна. Доведено, що даний тип укріплення позитивно впливає на напружено-деформований стан ґрунтового масиву шляхом підвищення його фізико-механічних характеристик. Отримані результати дозволяють раціонально проектувати роботи з укріплення ґрунтової основи за допомогою сучасних технологій. Практична значимість. Поглиблений аналіз результатів експериментальних досліджень відкриває можливості для теоретичного узагальнення та розробки теоретичних основ, що дозволить у подальшому уникнути в аналогічних випадках експериментальної перевірки приведеного в роботі виду укріплення для даного виду ґрунту. Підтверджено, що використаний метод укріплення може бути застосований у реальних умовах.
RUS: Цель. Экспериментальные исследования позволяют определить напряженно-деформированное состояние или несущую способность рассматриваемого грунтового массива. Предварительное изучение результатов моделирования и экспериментальных исследований позволяет подобрать оптимальные решения и обосновать параметры выбранной технологии. Целью данной работы является определение влияния грунтоцементных элементов укрепления земляного полотна на слабом основании с помощью испытания грунтов в лабораторных условиях. Методика. При разработке мероприятий по реконструкции и укреплению грунтовых массивов выполняется проверка прочности с помощью многих методов. Во всех случаях во внимание принимают физико-механические характеристики грунтов, полученные в результате исследований, а также действующие нормативные документы. Экспериментальные исследования выполнялись путем моделирования в лабораторных условиях. Моделирование осуществлялось на основе соответствующих соотношений между геометрическими размерами, механическими свойствами материалов, нагрузками и другими факторами, от которых зависит напряженно-деформированное состояние. При проведении испытаний нагрузки модели осуществлялись постепенно. Каждую степень нагрузки выдерживали до условной стабилизации деформации грунта. Снятие отсчетов с измерительных устройств на каждой ступени нагрузки выполнялось после достижения стабилизации деформаций грунтового массива. Фиксирование отсчетов по оборудованию отмечалось в журнале испытаний. Результаты. При укреплении грунтоцементными сваями модели земляного полотна происходит улучшение механических свойств, что приводит к уменьшению деформаций в 2...3,5 раза. Для каждого испытания построены графики зависимости относительных деформаций от напряжения, а также графики деформаций и компрессионные кривые. Из анализа результатов экспериментальных исследований можно заключить, что при испытании модели с устройством грунтоцементных свай, по сравнению с моделью без устройства грунтоцементных свай, относительные деформации грунтов были меньше. Научная новизна. Доказано, что данный тип укрепления положительно влияет на напряженно- деформированное состояние грунтового массива, а также на его физико-механические характеристики. Полученные результаты позволяют рационально проектировать работы по укреплению грунтового основания с помощью современных технологий. Практическая значимость. Углубленный анализ результатов экспериментальных исследований открывает возможности для теоретического обобщения и разработки теоретических основ, позволит в дальнейшем избежать в аналогичных случаях экспериментальной проверки приведенного в работе вида укрепления для данного вида грунта. Подтверждено, что использованный метод укрепления может быть применен в реальных условиях.
Description
V. Petrenko: ORCID 0000-0002-5902-6155; O. Tiutkin: ORCID 0000-0003-4921-4758; I. Sviatko: ORCID 0000-0002-7099-2637
Keywords
roadbed, soil cement elements, trough study, soil tests, земляне полотно, ґрунтоцементні елементи, лоткові дослідження, випробування ґрунтів, земляное полотно, грунтоцементные элементы, лотковые исследования, испытания грунтов, КМТ
Citation
Petrenko, V. Study of the effect of soil cement elements when stabilizing roadbed model in laboratory conditions / V. Petrenko, O. Tiutkin, I. Sviatko // Наука та прогрес транспорту. – 2017. – № 6 (72). – С. 112–119. – doi: 10.15802/stp2017/118187.