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Sep 23, 2023

Método para estimar a zona efetiva induzida pela compactação de impacto rápido

Relatórios Científicos volume 11,

Scientific Reports volume 11, Número do artigo: 18336 (2021) Citar este artigo

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Detalhes das métricas

Este artigo propõe um método para estimar a zona efetiva, incluindo profundidade efetiva e faixa efetiva do grau de compactação, a partir da compactação de impacto rápido (RIC) em camada de areia cujo teor de finos é inferior a 10%. O método proposto utiliza uma série de acelerômetros do sistema microeletromecânico para monitorar a aceleração em várias profundidades e distâncias de propagação durante a compactação. Para interpretar e extrair informações úteis dos dados monitorados, o processamento de pico acima do limite (POT) e a função de distribuição normal foram usados ​​para analisar a aceleração registrada. A média e o desvio padrão do limite de aceleração do pico foram usados ​​para avaliar a profundidade efetiva e a faixa efetiva do grau de compactação durante a compactação do RIC. Além disso, contornos espaciais foram usados ​​para determinar a correlação do limiar de aceleração de pico contra a profundidade e a distância de propagação do ponto de impacto do RIC. Esses contornos ajudam a indicar a distribuição da zona de efeito após a compactação. Por fim, um método proposto é sugerido para uso frequente em testes de teste para determinar rapidamente a profundidade necessária e o espaçamento de impacto do RIC.

O enchimento hidráulico é um importante método de construção para a recuperação de terras. No entanto, a estabilidade e as propriedades dos materiais das terras recuperadas são afetadas por fatores como o material preenchido, a distribuição do tamanho das partículas, a perda de finos e o lençol freático. Portanto, um método de compactação de solo econômico e eficiente em termos de tempo é frequentemente adotado por engenheiros para melhoria do solo para satisfazer a capacidade de suporte necessária, reduzir o assentamento excessivo e resistir à liquefação. Em muitos casos, a operação de equipamentos pesados, por exemplo, o método de compactação dinâmica (DC), é restrita devido a restrições estruturais e geométricas existentes nas proximidades de um canteiro de obras. O método de compactação de impacto rápido (RIC), uma alternativa ao DC, tem excelente operacionalidade da máquina e uma alta taxa de construção que destaca suas vantagens ecológicas, como pequenas áreas discretas, poeira e vibração reduzidas. O método RIC tem sido amplamente aplicado em todo o mundo como um método de melhoramento do solo para solo granular sem coesão ou terras recuperadas em profundidade de compactação média (< 10 m)1,2.

Comparado ao DC, o método RIC tem características diferentes, incluindo uma energia de impacto consideravelmente menor, mas uma taxa de impacto consideravelmente maior e o pé de compactação de aço estando constantemente em contato com o solo durante a transferência de energia de impacto3,4. Consequentemente, as profundidades efetivas nesses dois métodos diferem substancialmente. No entanto, eles têm um design semelhante de avaliação de desempenho, avaliando principalmente o desempenho de compactação com base na profundidade efetiva e no grau de compactação. Esses aspectos são afetados principalmente pelas condições do local e pelos parâmetros de compactação. As condições do local dependem do lençol freático e das características do solo, como tipo de solo, distribuição granulométrica e teor de finos. Os parâmetros de compactação dependem do peso do pé de compactação, altura de queda, contagem de golpes, espaçamento da grade e sequência de compactação do compactador selecionado2,5. Além disso, todos os métodos de compactação do solo, incluindo os métodos RIC e DC, são orientados pela experiência de acordo com seu projeto. Os engenheiros civis frequentemente estimam os parâmetros de compactação para atender aos requisitos do projeto com base na experiência anterior ou em dados registrados para solos semelhantes. Para garantir a eficácia da compactação, testes experimentais são comumente usados ​​para verificar e otimizar os parâmetros de compactação6. No entanto, a profundidade efetiva determinada empiricamente e o grau de compactação geralmente não atendem ao requisito de projeto7. O grau de compactação pode ser aumentado, dentro de sua profundidade efetiva crítica, reduzindo o espaçamento entre os pontos de impacto, aumentando a contagem de golpes e aumentando a energia total aplicada. Embora a profundidade efetiva possa ser aumentada até certo ponto com a energia aplicada, ela é muito mais dependente das propriedades do solo compactado e do lençol freático. Além disso, é difícil aumentar a profundidade efetiva após a formação da zona principal de compactação8, particularmente em locais com condições irregulares do solo e lençol freático alto. O referido fenômeno também revela a singularidade das profundidades efetivas causadas por diferentes parâmetros de compactação e diferentes locais. Portanto, a profundidade efetiva deve ser confirmada através da investigação do local para cada projeto de compactação.