Հողի ամրության բարձրացում փափուկ հիմքերի պայմաններում երկրապատվաստի ամրացման միջոցով

Փափուկ հողում հողի ամրության հետ կապված մարտահրավերների հասկացում

Թույլ և փափուկ հողերի բնութագրերը, որոնք ազդում են բեռնակրության վրա

Ինչպիսիք են կավը և օրգանական նյութերը, այդպիսի փափուկ հողերը շատ ճկուն են և քիչ ամուր՝ ծանրություն կրելու տեսանկյունից: Սա դրանք շատ անվստահելի է դարձնում հիմքեր կառուցելու համար: Վերցրեք, օրինակ, փափուկ կավը՝ այս տեսակի հողերն ըստ հետազոտությունների, որոնք հրապարակվել են Nature-ում խորը փորների հետ կապված խնդիրների մասին, սեղմման ինդեքսը կարող է լինել 1,0-ից բարձր, իսկ խոնավ պայմաններում երբեմն հասնում է մոտ 10-ի: Երբ դիտարկում ենք այն ուժը, որը դրանք կարող են դիմադրել ավարտվելուց առաջ, այս հողերի շատերը ցուցադրում են 30 կՊա-ից ցածր անթափանցելի սահողական ամրություն, երբ շատ խոնավ են: Այդպիսի թուլությունը հիմքերի սահողական կամ անհավասար նստեցման հետ կապված իրական խնդիրներ է առաջացնում ժամանակի ընթացքում:

Ցածր հողային ամրության պատճառով տեղի ունեցած տեղական տեխնիկական անհաջողություններ

Երբ հողը բավարար ամուր չէ, պահանջվող պատերը հակ tendency են շարժվել կողքով, շենքերը անհավասարաչափ են նստում, իսկ ամբողջ ամրացված հողամասերը կարող են փլվել: Վերցրեք կառույցները, որոնք տեղադրված են վատ սեղմված ճարճախի կամ ազատ ավազի վրա՝ օրինակ, դրանք հաճախ կորցնում են իրենց կշիռը կրելու 15-ից 25 տոկոսը, երբ մատչում են կրկնվող թրքացման և չորացման գործընթացին: Այս տեսակի թուլացումը ժամանակի ընթացքում ամեն ինչ շատ ավելի անկայուն դարձնում: Ըստ տարբեր արդյունաբերական ուսումնասիրությունների՝ մեղմ հողում հիմնադրման բոլոր խնդիրների մոտ երկու երրորդը այն է, որ ինժեներները ճիշտ չեն հաշվի առնում, թե ինչպես է խոնավությունը հողից ուժը հանում: Այստեղ առկա դասը պարզ է՝ հողի ճիշտ պատրաստումը ընտրողական չէ, այլ կարևոր է ցանկացած շինարարական նախագծի համար, որը պետք է դիմանա ժամանակի ստուգումներին:

Խոնավության փոփոխությունների ազդեցությունը ընդարձակվող հողերի և կայունության վրա

Երբ ընդարձակ կավերը թրջվում են, նրանք իրականում կարող են ընդլայնվել մոտ 10%-ով, ստեղծելով հիմքի ճնշումներ, որոնք գերազանցում են 500 կիլոպասկալը: Մյուս կողմից՝ երկար չոր շրջանների ընթացքում նույն հողերը կորցնում են ծավալը և ճեղքվում, երբեմն առաջացնելով հողի ներքևում մինչև 5 սանտիմետր խորությամբ բացվածքներ: Այդ ճեղքերը հանգեցնում են ներքևի շերտի լրջորեն թուլացման: Այն տարածքներում, որտեղ անձրևները տարվա ընթացքում հերթափոխվում են չորային շրջանների հետ, այս ընդլայնման/կորցրած ծավալի ցիկլը հաշվետվություններում նշված ճանապարհների խորտակման խնդիրների մոտ 40%–ի պատճառ է դառնում: Ավելի վատն այն է, որ հողի վրա, որը չի մշակվել, անմիջապես կառուցված ճանապարհները ժամանակի ընթացքում պահպանելու համար արժեն երկու անգամ ավելի շատ, քանի որ հողի այս անընդհատ շարժումները տակը:

Ինչպես երկրացանցային ամրապնդումը ամրապնդում է հողի ամրությունը

Երկրացանցային ամրապնդումը վերափոխում է թույլ հողերը բաղադրյալ համակարգերի՝ բարելավված բեռնակրությամբ՝ երեք մեխանիզմների միջոցով՝ մեխանիկական կապում, ձգման ամրապնդում և լատերալ սահմանափակում:

Հող-երկրացանց փոխազդեցության մեխանիզմներ և կապման մեխանիզմ

Ցանցային սալիկները ունեն այսպիսի բաց ցանցի կառուցվածք, որը սովորաբար պատրաստված է HDPE-ից կամ պոլիէսթերից և թույլ է տալիս մեխանիկորեն ամրացվել հողի մասնիկների հետ: Երբ հողը լցվում է ցանցի բացվածքներում, այն ստեղծում է ամրացված գոտի, որը տարածում է լարվածության կետերը: Փորձարկումները ցույց են տվել, որ սա կարող է շփման դիմադրությունը 30-ից 50 տոկոսով ավելացնել՝ համեմատած սովորական հողի հետ, ըստ ASTM ստանդարտների անցյալ տարվանից: Իրականում այն, ինչ տեղի է ունենում, շատ պարզ է: Այս ցանցերի աշխատանքի սկզբունքը օգնում է կանխել անհավասար խորտակումը՝ կշիռը տարածելով նյութի մեջ առկա փոսումների միջոցով: Ճարտարապետները հատկապես օգտակար են համարում ճանապարհների հիմքերի և թեքությունների կայունացման նախագծերի համար, որտեղ կայունությունը ամենակարևորն է:

Բացվածքի չափի և հողի ամրացման օպտիմալացման դերը

Բացվածքի չափը (2,5–15 սմ) հզորացման արդյունավետության գործոն է: Փոքր բացվածքները (≤5 սմ) օպտիմալ են բարակ հողերի համար, իսկ մեծ ցանցերը (≥10 սմ)՝ շաղախով լցանյութերի համար: Ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ ցանցի և հողի ճիշտ համապատասխանությունը շերտավոր կավերում կրող ունակությունը բարձրացնում է 40%-ով, իսկ ավազային հիմքերում՝ 60% (2023 Տեսական սինթետիկ նյութերի կոնֆերանս):

Ցանցային երկաթբետոնի լարվածության դերը հողային կոմպոզիտների վարքագծում

Երկաթուղային ցանցերը առաջարկում են լարվածության տարբեր մակարդակներ՝ մոտավորապես 20-ից մինչև 400 կՆ/մ, ինչը օգնում է հատվածվել հողի լարվածության ուժերի անբավարար դիմադրության փաստից: Այս ցանցերի հորիզոնական տեղադրումը ստեղծում է այն, ինչ ինժեներները «լուսանցքի էֆեկտ» են անվանում: Ըստ 2024 թվականի ենթակառուցվածքների զեկույցի վերջերս ստացված տվյալների, այս մեթոդը նշանակալիորեն նվազեցնում է դիֆերենցիալ նստման խնդիրները՝ շենքերի մեջ 65 տոկոսով, իսկ ճանապարհների ենթաշերթերում՝ 85 տոկոսով, համեմատած ավանդական մոտեցումների հետ: Ստացված համադրությունը թույլ է տալիս, որ նույնիսկ ավելի փափուկ հողերը հարմար լինեն ծանր երթևեկության բեռների համար՝ գերազանցելով 10 ՄՊա-ն, առանց այն անհարմար ակոսների առաջացման, որոնք մենք բոլորս տեսնում ենք ճանապարհներին:

Երկաթուղային ցանցերի արդյունավետության գնահատում՝ լաբորատորիայից մինչև հողամասի կիրառումներ

Հող-երկաթուղային ցանց փոխազդեցության մեխանիզմների գնահատման փորձարկման մեթոդներ

Ստանդարտացված փորձարկումներ, ինչպիսին է 3-կետանի ճկման լուսանցք (3PBB) և ASTRA ինտերֆեյսային սահողական փորձարկումներ գնահատել երկրացանցի աշխատանքը վերահսկվող պայմաններում: Վերջերս իրականացված ուսումնասիրությունները (Springer 2024) ընդգծում են դրանց արդյունավետությունը միջմակերեսային շփման և բեռի բաշխման օրինաչափությունները չափելու գործում, որոնք կարևոր են հողի ամրությունը օպտիմալացնելու համար:

Տվյալներ թույլ հիմքերի հողերում սեղմման կրող ունակության բարելավման վերաբերյալ

Օդային տվյալները ցույց են տալիս, որ երկրացանցով ամրացումը կրող ունակությունը մեծացնում է 27–53%ավազոտ կավի ենթաշերթերում, հատկապես ապակու մանրաթելից պատրաստված ցանցերի դեպքում, որոնք ունեն ձգման մոդուլ՝ գերազանցելով 400 kN/m (ScienceDirect 2024): Բացվածքի չափի և հողի մասնիկների տրամագծի հարաբերակցությունը կարևոր է՝ 19–19 մմ բացվածքներ ունեցող ցանցերը 19–19 մմ բացվածքներ կրճատում են լայնական տեղաշարժը 38%փոքր տարբերակների համեմատ:

Ուսումնասիրության դեպք. Ամրացված հողի կրող ունակությունը սիմուլյացված պայմաններում

2024 թվականի հետազոտությունը, որը մոդելավորեց ավտոմայրուղու շահագործման բեռնվածությունը, հայտնաբերեց 62% պակաս մակերևույթային դեֆորմացիա 10,000 բեռնման ցիկլներից հետո՝ երկրացանցի օգնությամբ ամրացված հողերում: Հետազոտողները այս բարելավման պատճառ համարեցին փոխկապակցման մեխանիկայի բարձրացումը, որը հիմնավորված էր վերջավոր տարրերի մոդելավորմամբ՝ ցուցադրելով լարվածության արդյունավետ վերաբաշխում:

Վիճահարույց վերլուծություն. Լաբորատորիայում և իրական պայմաններում ցուցանիշների տարբերությունը

Չնայած լաբորատոր փորձարկումները համա consistently հաղորդում են 1,5–2 անգամ ավելի մեծ ամրություն , իրական պայմաններում արդյունքները տարբերվում են ±25%չվերահսկվող գործոնների պատճառով, ինչպիսիք են խոնավության ներթափանցումը և տեղադրման որակը: Այս անհամապատասխանությունը ընդգծում է երկրացանցի նախագծման ժամանակ տեղական պայմաններին համապատասխան կարգավորումների կարևորությունը:

Երկրացանցերի կիրառումը ճանապարհների և փողոցների շինարարության մեջ՝ փափուկ հողերի վրա

Բլուրների շինարարության ժամանակ երկրացանցերը թույլ են տալիս կառուցումներ իրականացնել այնպիսի հողերի վրա, որոնց Կալիֆոռնիայի դիմադրության ցուցանիշը (CBR) ցածր է 4, ինչը նվազեցնում է հիմքի հաստությունը 30–50%. Ճիշտ տեղադրված համակարգերը հասնում են 1:1 լանջի կայունացում կոհեզիվ հողերում, որոնք նախկինում համարվում էին անկայուն:

Տեղաշարժի նվազեցում և դիֆերենցիալ շարժման վերահսկում ուժեղացված համակարգերում

Երկրացանցի շերտերը նվազեցնում են դիֆերենցիալ տեղաշարժը 44–68%օրգանական կավի հիմքերում՝ սահմանափակման միջոցով: 2024 թվականի երկաթուղային ուսումնասիրությունը փաստաթղթերում նշված է 9,2 մմ առավելագույն ճկուն ձևախեղում ուժեղացված հետևակի հատվածներում՝ համեմատած 21,7 մմ-ի ծանր առանցքի բեռի տակ չուժեղացված հատվածներում։

Երկարաժամկետ տևողականություն և ճեղքերի կրճատում երկրացանցով ուժեղացված հողերում

Երկրացանցերի ազդեցությունը ճեղքերի բաշխման և խորության վրա ընդարձակ հողերում

Ընդարձակվող հողերի դեպքում աշխատանքի ընթացքում ցանցերը իսկապես օգնում են կանխել ճեղքերի առաջացումը, քանի որ դրանք բաշխում են այդ անհանգիստ ձգվածության լարվածությունները և կանխում են կողմնական շարժումները: Վերցրեք օրինակ՝ պոլիմերային ցանցերը, որոնք ապացուցված է, որ 40-ից 60 տոկոսով կրճատում են ճեղքերի խորությունը կավոտ հողերում այն տարածքների համեմատ, որտեղ ընդհանրապես չկա որևէ ամրացում: Վերջերս իրականացված եռամյա ուսումնասիրությունը ամբարների վերաբերյալ, որոնք ամրացված էին, հենց այդ էֆեկտն էր ցույց տալիս: Ինչն է դրանք այդքան լավ աշխատելու պատճառը։ Ցանցի փոքր անցքերը ստեղծում են այն, ինչ ինժեներները մեխանիկական կապ են անվանում: Հիմնականում, սա կանխում է լարվածության կուտակումը մեկ կետում, ինչը հակված է առաջացնել այն մեծ տհաճ ճեղքերը, որոնք մենք տեսնում ենք կրկնվող խոնավացման և չորացման ցիկլերից հետո: Հողերը պարզապես այդքան վատ չեն վարվում, երբ ինչ-որ բան ճիշտ կերպով պահում է դրանք միասին:

Ճեղքերի կրճատում հողերում ցանցային ամրացման շնորհիվ՝ դաշտային ապացույցներ

Վերջեսական 2022 թվականի ամփոփման մասը կազմող 17 տարբեր ենթակառուցվածքային նախագծերից հավաքված տվյալների վերլուծությունը ցույց է տալիս հետաքրքիր մի բան աշխատանքային հողերի մասին: Այդ հողերը փոխարեն ստանում են մակերևույթային ճեղքերի մոտ 70 տոկոսով պակաս, համեմատած ավանդական մեթոդների հետ խոնավության մակարդակների շատ փոփոխվող տարածքներում: Վերցրեք օրինակ մեկ կոնկրետ դեպք: Նրանք հայտնաբերեցին, որ ուժեղացված ենթահիմքերով կառուցված ավտոմայրուղիներում ճեղքերի միջին խորությունը կազմում էր ընդամենը 2,1 սանտիմետր: Մինչդեռ վերահսկողական հատվածներում, որտեղ չկար ուժեղացում, ճեղքերը ավելի խոր էին՝ միջինում 7,8 սանտիմետր 18 ամիս շահագործման ընթացքում: Ինչո՞ւ է սա տեղի ունենում: Բացատրությունն այն է, որ աշխատանքային ցանցերը աշխատում են՝ սահմանափակելով հողի շարժումները, սակայն թույլ տալով ջրի ճիշտ արտահոսքը վերահսկվող ուղիներով: Այս երկակի առավելությունը հաղթահարում է այն երկու հիմնական պատճառները, որոնք պատասխանատու են այն ձանձրալի ճեղքերի համար, որոնք հաճախ խնդիր են դառնում շատ շինարարական հարթակներում:

Շինարարության և տեղադրման լավագույն պրակտիկաները հողի ուժի օպտիմալ բարելավման համար

Երկաթուղային ցանցերի նախագծման և տեղադրման լավագույն պրակտիկաներ

Ճիշտ երկաթուղային ցանցի տեղադրումը սկսվում է ճիշտ նյութի ընտրությունից՝ կախված հողի տեսակից և այն բեռի չափից, որը պետք է դիմանա։ Մեղմ հողային պայմանների դեպքում 10-ից 40 մմ փոքր բացվածքներ ունեցող ցանցերի ընտրությունը մեծ տարբերություն է կազմում։ Այս ավելի խիտ ցանցերը ստեղծում են լավ կապ շերտերի միջև, որը կարող է ամրությունը մեծացնել 25%-ից մինչև 40%։ Սա շատ կարևոր է լարվածությունը կառույցի տարբեր կետերում բաշխելիս։ Լավագույն արդյունքների համար ցանցերը պետք է տեղադրվեն մոտավորապես լցման ընդհանուր բարձրության յուրաքանչյուր մեկ երրորդում, քանի որ այդտեղ է կուտակվում ճնշումը կառուցման ընթացքում։ Ընդհանուր հատվածները պետք է լինեն 30 սմ-ից մինչև մեկ մետր, և միշտ պետք է ամրացված լինեն պոլիմերային միացումներով։ Սա օգնում է պահպանել ամբողջ կառույցը ամբողջական նույնիսկ շարունակական լարվածության ցիկլերից հետո։ Մի մոռացեք ցանցի ներքևում տեղադրել ոչ գործված երկաթուղային տեքստիլ, հատկապես կավոտ հողերի դեպքում, որտեղ հողը հակված է ջրով լցվելու։ Այս պարզ քայլը կանխում է հողի մասնիկների ցանցի բացվածքներում բռնվելը և ապահովում է ճիշտ ջրահեռացում ամբողջ նախագծի կյանքի ընթացքում։

Միավորում այլ հողի ստաբիլիզացման տեխնիկաների և գեոսինթետիկների հետ

Երկրաշերտերի միաձուլումը համալրող մեթոդների հետ էապես բարելավում է հողի կայունությունը: 2022 թվականի երկրատեխնիկական վերլուծության համակարգը ցույց տվեց, որ երկրացանցերին կրաքարի ստաբիլիզացումը զուգակցելը ընդարձակ հողերում կողային տեղաշարժը նվազեցնում է 62%-ով՝ համեմատած առանձին օգտագործման հետ: Հիմնական միավորման ռազմավարություններն են.

• Ուղղահայաց առաջատարներ + երկրացանցեր ։ Արագացնում են կոնսոլիդացիան օրգանական կավերում՝ միաժամանակ ապահովելով լարվածության համակցում
• Սիմենտային ցեղատուփեր + երկախյամ երկրացանցեր ։ Բարձրացնում են շաղախի հողերի դիմադրությունը 150–200%
• Երկրավանդակներ + երկրացանցեր ։ Նվազեցնում են տարբերակված նստումը հանգույցներում՝ 3D սահմանափակման միջոցով

Գործնական տվյալները հաստատում են, որ հիբրիդային համակարգերը երթևեկության կառուցման նախագծերում ծառայեցման կյանքը երկարաձգում են 8-12 տարով՝ համեմատած մեկ մեթոդային լուծումների հետ:

Հաճախ տրամադրվող հարցեր

Որո՞նք են փափուկ և թույլ հողերի հիմնական խնդիրները

Նոսր և թույլ հողերը հաճախ չեն կարողանում լավ պահել ծանրությունը: Նրանք թեք են սեղմվելու և կարող են հանգեցնել հիմքի ձախողմանը կամ անհավասարաչափ նստեցման խնդիրների:

Ինչպե՞ս են աշխատում երկրացանցերը հողի ամրությունը բարելավելու համար:

Երկրացանցերը հողի ամրությունը բարելավում են մեխանիկական կապման, ձգման ամրացման և լատերալ սահմանափակման միջոցով: Նրանք օգնում են լարվածությունը բաշխել և նվազեցնել դիֆերենցիալ նստումը:

Ո՞րն է երկրացանցերի իդեալական անցքերի չափը:

2,5–15 սմ անցքերի չափերը կարևոր են ամրացման արդյունավետության համար: Փոքր անցքերը իդեալական են բարակ հատիկավոր հողերի համար, իսկ մեծերը՝ խճային լցանյութերի համար:

Որքա՞ն արդյունավետ են երկրացանցերը դիֆերենցիալ նստումը նվազեցնելու համար:

Երկրացանցերի շերտերը կարող են նվազեցնել դիֆերենցիալ նստումը 44–68% -ով օրգանական կավի հիմքերում՝ դրանց սահմանափակման ունակության շնորհիվ: