Evaluation of the two methods of determining bulk density of sand: tapping fork test and vibrating table test

• Autorzy: Szajna W. S. , Lechocka P.

Identyfikatory

DOI

10.7409/rabdim.016.001

Warianty tytułu

PL

Ocena metod badania gęstości objętościowej szkieletu gruntowego piasku wykorzystujących widełki wibracyjne i stół wibracyjny

• Języki publikacji: PL EN

Abstrakty

PL

Celem pracy jest porównanie i ocena metod wyznaczania maksymalnej gęstości objętościowej pd max piasku. Rozpatrywano metodę widełek wibracyjnych i stołu wibracyjnego. Porównywano skuteczność zagęszczania i powtarzalność wyników uzyskanych każdą z metod. Badaniu poddany został piasek kwarcowy. Testy metodą widełek wykonane zostały niezależnie przez dwóch laborantów. Metoda widełek okazała się skuteczna (średnia gęstość p_dmax=1,805 g/cm3), jednak mało powtarzalna (względny błąd wynosił 3,35%) i zależna od czynnika ludzkiego. W drugiej metodzie wykorzystano stół wibracyjny o wymuszeniu bezwładnościowym. Tu najważniejszy był dobór częstotliwości drgań. Przy zbyt małych częstotliwościach metoda okazywała się nieskuteczna, przy nadmiernie dużych zaś następowało naprzemienne zagęszczanie i rozluźnianie gruntu. Jako optymalną uznano częstotliwość 39 Hz, przy której uzyskano średnią gęstość p _{d max}=1,795 g/cm3 i błąd względny 1,56% po normatywnych 12 minutach wibrowania. Problem wyłonienia obiektywnej metody badania pd max jest o tyle istotny, że pozornie niewielkie różnice błędów względnych w każdej z metod przekładają się na duże różnice w stopniu zagęszczenia badanego piasku.

EN

The aim of this research is to compare and evaluate the methods used for determining the maximum bulk density of sand pd max. Two methods were considered: tapping fork test and vibrating table test. They were compared in terms of the efficiency of compaction and the repeatability of results. The tested material was quartz sand. The tapping fork test was carried out independently by two lab workers. While the tapping fork method proved to be satisfactory in terms of compaction efficiency (as demonstrated by the mean bulk density of p_{d max}=1.805 g/cm3), it was not as good in terms of repeatability (3.35% of relative error) and showed sensitivity to human factor. The second test was performed using a vibrating table with inertial excitation. Selecting an appropriate frequency of vibrations proved to be a key factor. Too low frequency resulted in poor compaction and in case of too high frequency the density was increasing and decreasing alternately. The frequency of 39 Hz was found to be the optimum value, producing the average density of p_{d max}=1.795 g/cm3 and 1.56% of relative error after vibrating for the standard time of 12 minutes. Even seemingly small variations of relative error between the analysed methods resulted in considerable variations in the degree of compaction of the tested sand. Therefore, the selection of the method is so important due to the criterion of test objectivity.

Słowa kluczowe

PL

gęstość objętościowa; skuteczność i powtarzalność metody; stół wibracyjny; widełki wibracyjne

EN

bulk density; tapping fork; test method efficiency and repeatability; vibrating table

• Wydawca: Instytut Badawczy Dróg i Mostów
• Czasopismo: Roads and Bridges - Drogi i Mosty
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 15, no. 1
• Strony: 5--20
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Szajna W. S.

• Uniwersytet Zielonogórski, Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska, Instytut Budownictwa; ul. prof. Z. Szafrana 1, 65-516 Zielona Góra

autor

Lechocka P.

• Uniwersytet Zielonogórski, Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska, Instytut Budownictwa; ul. prof. Z. Szafrana 1, 65-516 Zielona Góra

Bibliografia

• [1] ASTM Standards: D 4253 - 00 Standard test methods for maximum index density and unit weight of soils using a vibratory table
• [2] PN-88/B-04481: Grunty budowlane. Badania próbek gruntu
• [3] Pisarczyk S.: Grunty nasypowe. Właściwości geotechniczne i metody ich badania. Oficyna Wydawnicza Politechniki Warszawskiej, Warszawa, 2004
• [4] Pisarczyk S.: Czynniki wpływające na wibracyjne zagęszczenie gruntów niespoistych. Inżynieria i Budownictwo, 8, 1996, 475-479
• [5] Whitman R.V., Ortigosa P.: Densification of sand by vertical vibration. 4th Word Conference on Earthquake Engineering, Santiago, Chile, 1969, 29-37
• [6] Dobry R., Whitman R.V.: Compaction of sand on a vertically vibrating table. ASTM STP523-EB.7744-1, Baltimore, USA, 1973, 156-170
• [7] Brand E.W.: Some observations on the control of density by vibration. ASTM STP523-EB.7744-1, Baltimore, USA, 1973, 121-132
• [8] Tokue T.: Characteristics and mechanism of vibratory densification of sand and role of acceleration. Soils and Foundations, 16, 3, 1976, 1-18
• [9] Rothenburg L., Bathurst R J.: Micromechanical features of granular assemblies with planar elliptical particles. Geotechnique, 42, 1, 1992, 79-95
• [10] Santamarina J.C., Shin H.: Friction in Granular Media, in: Mesoscale Shear Physics in Earthquake and Landslide Mechanics. CRC Press, London, 2009, 157-188
• [11] Szajna W.St., Kraiński A.: The influence of roundness of sand particles on macroscopic critical strength of soil medium. International Conference on Continuous Media with Microstructure, Publishing House of Poznań University of Technology, 2015, 73-74

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.