Даны указания по моделированию процесса уплотнения грунта. Представлена реологическая модель уплотнения грунта. Представлены дифференциальные уравнения описывающие процесс уплотнения грунта.
Ключевые слова: уплотнения грунта, реологическая модель, дифференциальные уравнения.
Уплотнение грунта, щебня в дорожном строительстве является не только составной частью процесса устройства земляного полотна, основания и покрытия, но и служит главной операцией по обеспечению их долговечности, прочности, устойчивости. Уплотнение методом укатки осуществляется пневматическими катками и происходит под воздействием двух факторов:
– вибраций (колебания), вызывающих снижение сил внутреннего трения или разрушение и уменьшающего сцепления между частицами щебеночно-песчаной смеси что создает благоприятные условия для эффективного уплотнения и более плотной переупаковки этих частиц под воздействием собственного веса и внешних сил;
– динамических сжимающих и сдвигающих усилий и напряжений, создаваемых в дорожном основании кратковременными, частоударными нагружениями.
В уплотнении щебеночно-песчаной смеси основная роль принадлежит вибрации. Изменение динамических усилий сжимающих и сдвигающих и напряжений служит лишь положительным дополнением к нему. Сцепления между мелкими частицами в связных грунтах намного выше и считаются преобладающими, вследствие этого главным действующим фактором служит напряжения сжатия и сдвига или сила давления, а роль вибраций становится второстепенной.
Динамическая модель процесса уплотнения щебеночно-песчаной методом укатки приведена на рисунке 1.
Рис. 1. Реологическая модель процесса уплотнения щебеночно-песчаной смеси
где 
— вязкость смеси (по Кельвину); 
— вязкость смеси (по Максвеллу); 
— модуль деформации (по Кельвину); 
— модуль деформации (по Максвеллу).
Уплотняющее давление 
определяется суммой напряжений в вязких элементах в моделях Фойгта-Кельвина и Максвелла
В результате деформирования уплотняющими нагрузками создается напряженное состояние щебеночно-песчаной смеси. Циклом уплотнения являются два периода: периода деформирования (нагружения) и снятия нагрузки. Его продолжительность колеблется в широких пределах от 0,5 с. до 20с. При достижении критического значения деформации происходит резкое уплотнение материала. При увеличении напряжения материал теряет способность деформироваться.
Поведение реологической модели процесса уплотнения щебеночно-песчаной смеси изображенной на рисунке 1 описывается дифференциальными уравнениями
где — вязкость смеси (по Кельвину);
— вязкость смеси (по Максвеллу);
— сопротивление сдвигу смеси;
— угол внутреннего трения материала;
, 
— напряжение смеси;
— время;
— модуль деформации (по Кельвину);
— модуль деформации (по Максвеллу);
— деформация смеси.
Непосредственный анализ системы представляет определенную сложность. В связи с этим решение дифференциальных уравнений можно реализовать при известных параметрах 
, 
, 
, 
программой MATLAB SIMULINK и построить временные графические зависимости.
Литература:
- ГОСТ Р 56708–2015 Георешетка полимерная гексагональная. Технические условия. — Введ. 13.11.2015 — Москва: ФГУП «Стандартинфром», 2015. — 18 с.
