Συμπύκνωση εδαφών κατασκευή επιχωμάτων. Νικόλαος Σαμπατακάκης Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Γεωλογίας

Transcript

1 Συμπύκνωση εδαφών κατασκευή επιχωμάτων Νικόλαος Σαμπατακάκης Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Γεωλογίας

2 Συμπύκνωση εδαφικών υλικών Με τον όρο συμπύκνωση (compaction) των εδαφών εννοείται η αύξηση της πυκνότητάς τους με την εφαρμογή μηχανικής ενέργειας. Δηλαδή γίνεται με τον τρόπο αυτό διευθέτηση των κόκκων του εδαφικού υλικού σε όσο το δυνατόν πυκνότερη διάταξη, με τη βοήθεια του νερού πού δρα σαν «λιπαντικό». Μέσα επίτευξης της συμπύκνωσης (δηλ. της εφαρμογής της μηχανικής ενέργειας) αποτελούν στην πράξη οι οδοστρωτήρες και ο υπόλοιπος εξοπλισμός οδοποιίας, ενώ είναι δυνατή και η δυναμική συμπύκνωση. 2

3 Η συμπύκνωση σαν μέθοδος βελτίωσης του εδάφους Μείωση των παραμορφώσεων (καθιζήσεων) Αύξηση της διατμητικής αντοχής Αύξηση της φέρουσας ικανότητας Μείωση της διαπερατότητας και έλεγχος των φαινομένων διόγκωσης και συρρίκνωσης 3

4 Παράγοντες που επιδρούν στη συμπύκνωση Φυσικές ιδιότητες του εδάφους περιεκτικότητα σε νερό (υγρασία) κοκκομετρική διαβάθμιση παρουσία οργανικών ουσιών Ενέργεια συμπύκνωσης «καλή» συμπύκνωση σημαίνει ότι το έδαφος αποκτά «καλή» πυκνότητα 4

5 Κατασκευή επιχωμάτων και χωμάτινων φραγμάτων Εικ. 1 Φράγμα Ιλαρίωνα Αλιάκμονα (από Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας) Εικ. 2. Φράγμα Πείρου Παράπειρου (από Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας) 5

6 Καμπύλη συμπύκνωσης η μέγιστη ξηρή πυκνότητα στο έδαφος (δηλ. η καλύτερη συμπύκνωση) επιτυγχάνεται σε συγκεκριμένη υγρασία του εδάφους (βέλτιστη υγρασία) η εργαστηριακή προσέγγιση της καμπύλης συμπύκνωσης γίνεται με τη Μέθοδο Proctor Σχήμα 1. Καμπύλη υγρασίας ξηρής πυκνότητας για συγκεκριμένη ενέργεια συμπύκνωσης (από Κούκης & Σαμπατακάκης, 2002) 6

7 Δοκιμή Proctor 7

8 Επίδραση της ενέργειας συμπύκνωσης αύξηση της ενέργειας συμπύκνωσης συνεπάγεται «καλύτερη συμπύκνωση» του συγκεκριμένου εδάφους Σχήμα 2. Επίδραση της ενέργειας συμπύκνωσης για συγκεκριμένη ενέργεια συμπύκνωσης στην καμπύλη συμπύκνωσης (από Κούκης & Σαμπατακάκης, 2002) 8

9 Επίδραση της κοκκομετρικής διαβάθμισης αύξηση του ποσοστού σε λεπτόκκοκα συνεπάγεται «χειρότερη» συμπύκνωση του εδάφους Σχήμα 3. Καμπύλες υγρασίας ξηρής πυκνότητας διαφορετικών εδαφών που έχουν συμπυκνωθεί με συγκεκριμένη ενέργεια συμπύκνωσης (πρότυπη δοκιμή Proctor) (από Κούκης & Σαμπατακάκης, 2002) 9

10 Αντοχή «συμπυκνωμένου» εδάφους Καλιφορνιακός λόγος φέρουσας ικανότητας (CBR) συμπυκνωμένο με τη μέθοδο Proctor εδαφικό δείγμα υδροεμποτισμός συμπυκνωμένου δείγματος - διογκωσιμότητα Εικόνες από Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας συσκευή φόρτισης και διείσδυσης εμβόλου 10

11 Κατηγορίες γαιωδών υλικών για κατασκευή επιχωμάτων κατά USCS κροκάλες: mm 11

12 Επιτόπου συνθήκες συμπύκνωσης Βασικές απαιτήσεις: εδαφών 1) συμπύκνωση κατά στρώσεις (πόσο πάχος??) 2) επίτευξη «βέλτιστης υγρασίας» 3) επίτευξη βέλτιστης ενέργειας συμπύκνωσης (χρήση κατάλληλων μηχανημάτων οδοποιίας π.χ. οδοστρωτήρα) η «ταύτιση» εργαστηριακής προσέγγισης και επιτόπου συνθηκών συμπύκνωσης, οριοθετούνται με τον καθορισμό του «βαθμού συμπύκνωσης» 12

13 Βαθμός συμπύκνωσης Σχήμα 4. Διακύμανση της ξηρής πυκνότητας κοντά στη μέγιστη τιμή της Επιθυμητός βαθμός συμπύκνωσης (από Κούκης & Σαμπατακάκης, 2002) 13

14 Πάχος εδαφικής στρώσης για συμπύκνωση Εικ. 3 Διαμόρφωση εδαφικής στρώσης για συμπύκνωση (από Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας) Εξαρτάται από το διαθέσιμο εξοπλισμό και το είδος του υλικού Κυμαίνεται από μέτρα Γενικά όσο πιο λεπτόκοκκο τόσο μικρότερο πάχος στρώσης 14

15 Υγρασία εδαφικής στρώσης Περίπου ίση με τη «βέλτιστη υγρασία» Μικρότερη : δεν γίνεται καλή συμπύκνωση Μεγαλύτερη: προκαλεί «ζύμωση» του εδάφους και μείωση της φέρουσας ικανότητάς του Εικ. 4. Διαποτισμός εδαφικής στρώσης για συμπύκνωση (από Εργαστήριο Τεχνικής Γεωλογίας) 15

16 Ενέργεια συμπύκνωσης Είδος εδάφους που πρέπει να συμπυκνωθεί: Αμμοχάλικα : δονητικοί ή ελαστικοφόροι οδοστρωτήρες Αργιλικά εδάφη: «κατσικοπόδαρα» 16

17 Τέλος Ενότητας