Investigación sobre las características de compactación de la arena eólica

La arena eólica está suelta en su estado natural, con un rendimiento de ingeniería deficiente, baja capacidad de carga y un módulo de resiliencia pequeño después de la compresión, su resistencia aumenta y su módulo de resiliencia aumenta significativamente. Por esta razón, en la práctica de la ingeniería, esta característica de la arena eólica del desierto se puede utilizar para mejorar la resistencia y estabilidad de los sitios naturales mediante la construcción de compactación. Realizar una prueba de compactación de arena eólica y obtener a través de la prueba su máxima densidad seca y su óptimo contenido de humedad, parámetros de proceso indispensables para la construcción. Para ello se realizaron ensayos de compactación de arenas eólicas.

(1) Método de prueba

La prueba de compactación se basa en el "Estándar para métodos de prueba geotécnicos" (GB/T 50123-1999) y el estándar de la industria "Prueba geotécnica" de la República Popular China y la República Popular China La “Prueba de Compactación (con Disposiciones)” (SL 237-20011-1999) del Reglamento (SL 237-1999) requiere que se determine la densidad seca máxima y el contenido de humedad óptimo. utilizando el método de prueba de compactación pesada. El instrumento de compactación adopta el instrumento de compactación portátil estándar JDS 3 de Nanjing Soil Instrument Factory Co., Ltd. Las dimensiones y especificaciones de los componentes principales del instrumento de compactación se muestran en la Tabla 3.7.

Tabla 3.7 Dimensiones y especificaciones de los componentes principales del instrumento de compactación

(2) Resultados y análisis de la prueba

Se muestran los resultados de la prueba de compactación pesada en la Tabla 3.8. La curva de prueba real se muestra en la Figura 3.18.

Tabla 3.8 Resultados del ensayo estándar de compactación pesada de arena eólica

Figura 3.18 Curva del ensayo de compactación pesada de arena eólica

Analizando la Tabla 3.7 y la Figura 3.18, podemos Se extraen las siguientes conclusiones:

1) El contenido de humedad óptimo de la arena eólica en el área de Mu Us es aproximadamente del 14% y la densidad seca máxima es de 1,73 g/cm3.

2) En comparación con el suelo en polvo y arcilloso, las propiedades de compactación de la arena eólica son bastante diferentes, con dos picos. Cuando el contenido de humedad es cercano a cero, tiene un valor máximo. Después de eso, el contenido de humedad aumenta y la densidad seca disminuye hasta que aparece la densidad seca mínima. Después de eso, la densidad seca aumenta con el aumento del contenido de agua hasta alcanzar la densidad seca máxima correspondiente al contenido de agua óptimo, y luego la densidad seca disminuye con el aumento del contenido de agua. Se muestra que la arena eólica tiene dos características: compactación seca y compactación saturada bajo contenido de humedad óptimo.

3) La densidad seca mínima de la arena eólica (l.63g/cm3) puede alcanzar el 94,3% de la densidad seca máxima (l.729g/cm3), y la curva se compacta cerca de la sequedad y la humedad óptima. contenido Es más pronunciado, lo que indica que la densidad seca cambia mucho y la arena eólica es más fácil de compactar en condiciones de secado al aire y contenido de humedad óptimo.

4) La densidad seca mínima de la arena eólica se produce generalmente con un contenido de humedad de alrededor del 6%, y la densidad seca máxima ronda un contenido de humedad del 14%.

5) La arena eólica compactada con un contenido de humedad óptimo tiene las partículas más compactas, posiciones relativas estables y buena estabilidad al agua.

(3) Análisis del mecanismo de compactación de la arena eólica

El análisis muestra que la aparición de picos dobles en la curva de compactación de la arena eólica es causada principalmente por la fricción interna y la capilaridad. La fuerza de la arena eólica está relacionada con factores como la pseudocohesión y la penetración de agua en los poros. En estado seco, la arena eólica está muy suelta y su cohesión es nula. En este momento, el trabajo de compactación es principalmente para superar la fricción interna de la arena eólica. Cuando el martillo cae sobre la muestra de arena, la capa de arena recibe una cierta fuerza de vibración, que se propaga en forma de ondas de vibración. La muestra de arena no solo recibe fuerza en dirección vertical, sino que también recibe la fuerza derivada en dirección horizontal. provocando que las partículas de arena produzcan desplazamientos de salto, la dirección de estos desplazamientos siempre se desarrolla hacia el lugar con espacios más grandes, provocando que las partículas se reordenen y se compacten gradualmente. Por otro lado, dado que la fricción interna entre las partículas de arena eólica es relativamente pequeña, es fácil moverse, exprimirse y llenarse entre sí bajo carga de impacto. Por lo tanto, la arena eólica puede obtener una mayor densidad seca en estado seco. alcanzando el estado de compactación y estabilidad, es decir, aparece el primer pico en la curva de compactación. Cuando el contenido de agua es pequeño, el trabajo de compactación no solo debe superar la fricción interna, sino también la fuerza de cuasi cohesión entre las partículas de arena debido a la fuerza capilar. En comparación con el estado seco, la muestra de arena no se compacta fácilmente y la muestra. La densidad seca cae bruscamente y se alcanza una densidad seca mínima. A medida que el contenido de agua continúa aumentando, los espacios entre las partículas de arena eólica se llenan gradualmente con agua y el efecto capilar disminuye o incluso desaparece a medida que aumenta el contenido de agua. Al mismo tiempo, el efecto lubricante del agua entre las partículas también aumenta gradualmente. Se fortalece. Por lo tanto, el movimiento relativo entre partículas se vuelve más fácil.

Cuando el contenido de agua está cerca del contenido de agua óptimo, la capa de arena se llena con agua libre de gravedad. En este momento, el efecto de lubricación del agua sobre las partículas de arena alcanza el límite y, bajo la acción del trabajo de compactación, el agua de los poros. También se descargará hacia afuera a lo largo de los espacios, en este momento, la fuerza de penetración también hace que las partículas de arena se vuelvan más densas y el aire se descarga en consecuencia. El efecto integral hace que la arena eólica alcance el valor máximo de densidad seca con el contenido de humedad óptimo. Cuando el contenido de agua excede el contenido de agua óptimo, el aire en los poros se agota. En este momento, parte del trabajo de compactación es soportado por la tensión de agua de los poros y la tensión efectiva entre las partículas de arena se reduce correspondientemente, lo que resulta en una. pobre efecto de compactación de la arena eólica, la densidad seca disminuye en consecuencia.

En resumen, en la construcción de ingeniería actual en áreas desérticas, el contenido de humedad óptimo y su correspondiente densidad seca máxima deben seleccionarse como indicadores para controlar la compactación, y el contenido de humedad debe controlarse estrictamente durante la construcción para garantizar Efecto de compactación. Si hay una falta de recursos hídricos en la construcción de ingeniería real, no es económico ni realista lograr condiciones óptimas de contenido de agua durante la compactación. Cuando no se puede alcanzar el contenido de humedad óptimo, se puede utilizar la compactación en seco para ahorrar costos de construcción del proyecto.