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Bewegungsverhalten von Tiefenrüttlern als Grundlage für die arbeitsintegrierte Verdichtungskontrolle bei der Rütteldruckverdichtung. Teil 2

Integrated compaction control based on motion behaviour of a deep vibrator during vibro compaction. Part 2

Vorgestellt wird das dynamische Bewegungsverhalten eines Tiefenrüttlers anhand von großmaßstäblichen experimentellen Untersuchungen. Die Ergebnisse der in Teil 1 (siehe AN 01757574) beschriebenen experimentellen Untersuchungen zeigen eindeutig, dass sich das Bewegungsverhalten des Tiefenrüttlers während des Verdichtungsvorgangs maßgeblich ändert. In Teil 2 wird ein analytisches Modell zur Beschreibung der Interaktion zwischen Rüttler und Boden für die tiefgreifende Verdichtung mit dem Rütteldruckverfahren vorgestellt. Ziel der Modellierung ist es, aus dem Bewegungsverhalten des Tiefenrüttlers auf die aktuell vorhandene Steifigkeit des zu verdichtenden Untergrunds und damit auf den Verdichtungsgrad des Bodens zu schließen. Die Interaktion zwischen dem Rüttler und dem zu verdichtenden Boden wurde durch zwei orthogonal angeordnete Kelvin-Voigt-Körper dargestellt, die aus je einer linear elastischen Feder und einem viskosen Dämpfer bestehen. Man ermittelte die Steifigkeit der elastischen Feder auf der Basis der messtechnisch erfassten Rüttlerbewegung. Die zu identifizierende Federsteifigkeit wurde als „zustandsabhängige Reaktionssteifigkeit“ bezeichnet. Sie wird im Wesentlichen durch die Parameter Schwingwegamplitude der Rüttlerspitze und Vorlaufwinkel der Unwuchtmasse charakterisiert, welche das Bewegungsverhalten des Tiefenrüttlers beschreiben; gleichzeitig dient sie als Indikator für den Verdichtungszustand. Diese recht einfache linear-elastische Modellbildung hat sich als geeignet erwiesen, die wesentlichen Vorgänge im Rüttler-Boden-Interaktionssystem realitätsnah abzubilden. Eine Interpretation des Verlaufs des errechneten Indikators ließ die Erarbeitung einer Arbeitshypothese zur Abgrenzung bodenphysikalischer Prozesse im zu verdichtenden Boden zu. Durch die Gegenüberstellung der Bewegungsverhältnisse des Rüttlers und der das Bodenverhalten bestimmenden Prozesse konnte gezeigt werden, dass die effektivste Verdichtung nicht notwendigerweise bei einem charakteristischen Punkt des Bewegungsverhaltens stattfindet, sondern unabhängig davon. Diese Erkenntnisse bieten das Potenzial für die Anwendung der arbeitsintegrierten Kontrolle und Optimierung des Rüttelvorgangs. ABSTRACT IN ENGLISH: The motion behaviour of a deep vibrator was investigated in large-scale tests. In the first part of this paper (see AN 01757574), the concept of the experimental investigations, the measurement system used and the identified motion behaviour of the deep vibrator are presented in detail. Based on the outcomes of the experiments, an analytical model was developed for the dynamic soil-vibrator system. This made a theoretical investigation of the connection between the current soil stiffness and the vibrator motion as well as the identification of essential soil mechanical processes during deep vibro compaction possible. The compaction success could be quantified as an indicator derived directly from the measured vibrator motion. The second part of the paper focuses on the development of the analytical model and the methodology for deriving the stiffness indicator from the vibrator movement, which is denoted as state-dependent stiffness indicator. A working hypothesis is presented and discussed, which made an identification of dominant soil mechanical processes in the compacted soil possible. Moreover, the applicability of the theoretical investigation outcomes for a work-integrated compaction control during deep vibro compaction is presented. (A)

Language

  • German

Media Info

  • Media Type: Print
  • Features: Figures; References; Tables;
  • Pagination: pp 157-65
  • Serial:
    • Bauingenieur
    • Volume: 95
    • Issue Number: 5
    • Publisher: Springer-VDI-Verlag GmbH
    • ISSN: 0005-6650

Subject/Index Terms

Filing Info

  • Accession Number: 01757569
  • Record Type: Publication
  • Source Agency: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
  • Files: ITRD
  • Created Date: Nov 12 2020 5:11PM