1. Analysis of center of gravity roller drum soil stiffness on compacted layered earthwork
- Author
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Neff, Aaron, McAdams, Mallory, Wang, Judith, and Mooney, Michael
- Subjects
Soil mechanics -- Models ,Soil stabilization -- Models ,Excavation -- Models ,Earth sciences - Abstract
This paper describes the interpretation of intelligent compaction (IC) data from two layered soil test beds using center of gravity (CG) roller-measured soil stiffness. Conventional edge-mounted (EM) roller-measured soil stiffness values are interpreted from vertical accelerations measured by discrete, single-position accelerometers. However, these EM accelerometers are located at variable distances from the drum CG; the resulting vertical accelerations are thus affected by the rotation of the roller drum about the drum CG in the direction of roller travel. This leads to undesirable measurement artifacts, specifically multiple possible soil stiffness values for one soil location and an artificial dependence of the soil stiffness values on the direction of roller travel. In this study, left and right EM acceleration data from a vibratory roller are used to compute vertical accelerations at the CG of the roller drum. These vertical accelerations are used to compute CG stiffness values, which are not subject to the measurement artifacts associated with EM stiffness values. The resulting CG stiffness values are used to interpret IC data from two test beds with multiple 15-30 cm thick base-subbase-subgrade lifts. CG soil stiffness increases with the addition of subbase and base lifts, showing a desired sensitivity to changes in soil materials. CG stiffness also increases with the addition of multiple base lifts, showing a desired sensitivity to an increase in the overall thickness of the base material. This study demonstrates the efficacy of this unambiguous measure of soil stiffness for practical usage in IC of layered earthwork systems. Key words: soil compaction, earthwork, layered soils, soil stiffness. Le present article decrit l'interpretation des donnees relatives au compactage intelligent (CI) collectees sur deux bancs d'essai de sols stratifies et basees sur la rigidite du sol mesuree au centre de gravite (CG) d'un rouleau. Les valeurs de rigidite du sol mesurees avec des rouleaux conventionnels fixes sur les cotes sont interpretees a partir des donnees deceleration verticale mesurees au moyen d'accelerometres discrets a axe unique. Cependant, ces accelerometres fixes sur les cotes sont situes a des distances variables du CG. Les accelerations generees sont dont influencees par la rotation du tambour du rouleau autour de son CG dans la direction du deplacement du rouleau. Cela donne lieu a des elements de mesure indesirables, en particulier a de multiples valeurs de rigidite du sol possibles pour un emplacement de sol unique et au fait que les valeurs de rigidite du sol dependent artificiellement de la direction du deplacement du rouleau. Dans la presente etude, les donnees deceleration a droite et a gauche, au niveau des rouleaux fixes sur les cotes, collectees sur un rouleau vibreur sont utilisees pour calcules les accelerations verticales au CG du tambour du rouleau. Ces accelerations verticales sont elles-memes utilisees pour determiner les valeurs de rigidite du sol au CG, lesquelles ne donnent pas lieu a des elements de mesure indesirables, contrairement aux valeurs de rigidite mesurees sur des rouleaux fixes sur les cotes. Les valeurs de rigidite mesurees au CG ainsi obtenues sont utilisees pour interpreter les donnees relatives au CI collectees sur les deux bancs d'essai possedant des soulevements multiples des couches de base, de fondation et de la couche porteuse, variant entre 15 et 30 cm. La rigidite du sol au CG augmente lorsqu'on ajoute des soulevements de couche de fondation et de couche de base, lesquels correspondent a la sensibilite souhaitee des materiaux du sol au changement. La rigidite au CG croit egalement avec l'ajout de multiples soulevements de la couche de base, lesquels correspondent a la sensibilite souhaitee a une augmentation globale de l'epaisseur du materiau qui compose cette meme couche. La presente etude montre l'efficacite de cette mesure non ambigue de la rigidite du sol lorsqu'elle est appliquee au compactage intelligent lors de travaux de terrassement en couches. [Traduit par la Redaction] Mots-cles: compactage du sol, terrassement, sols en couches, rigidite du sol., Introduction In traditional earthwork construction processes, lifts of fill soils are individually spread and compacted to design-specified dry density levels. Site designs typically require certain relative compaction measures be met, [...]
- Published
- 2015
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