Nonlinear Dynamics of the Rigid Drum for Vibratory Roller on Elastic Subgrades

In this paper, a coupling nonlinear dynamic model of the drum and subgrade is established for the vibratory roller. The dynamic characteristics of the rigid drum of the vibratory roller in the process of vibratory compaction are comprehensively investigated by time history, phase diagram, frequency spectrum, Poincare map, and bifurcation diagram. During the compaction process, the stiffness of the subgrade increases and the motion of the rigid drum of the vibratory roller changes from a single period to multiple periods and finally enters chaos by the way of period doubling. Moreover, the roller parameters also significantly affect the dynamic characteristics of the rigid drum and the compaction effect of the subgrade. Based on detailed numerical results, a parameter adjustment strategy about the roller frequency and nominal amplitude is proposed, which can avoid the “bouncing” of the drum during compaction and improve the compaction efficiency.

Compaction Quality Inspection Method of Soil-Rock Filled Embankment Based on Continuous Compaction Control Technology

Affected by the site construction conditions, the measurement passes of the Taihang Expressway K8 + 105 ∼ K8 + 341 (K8 worksite) in the Taihang Expressway did not meet the requirements of data analysis, and the quantity of the control points was insufficient so that the linear correlation between the dynamic deformation modulus () and the vibratory compaction value (VCV) was not strong. Therefore, the target value of VCV cannot be used to diagnose the E v d compaction quality of soil-rock filler. This paper analyzes the roller measurement VCV value and in situ measurements E v d value separately. Results reveal the difference between the VCV mean measured in the last two passes and the standard deviation of the measured VCV mean in the last pass are used as the main basis for the actual compaction quality. In addition, the E v d mean in the last rolling can be used as an auxiliary judgment basis for the quality control of the compaction.

DEVELOPMENT OF A HYBRID SOIL PRESSURE SENSOR AND ITS APPLICATION TO SOIL COMPACTION

A new soil pressure sensor based on a combination of the deflecting membrane and fluid filled approaches has been developed. The advantages of this combined approach are that issues of sensor compliance are eliminated without reducing the effectiveness of the sensor to be used for dynamic measurements. Calibration and verification testing performed under controlled laboratory conditions illustrate these benefits. The new system was implemented in a full-scale field trial which involved the construction of a compacted engineered fill 1.8 m in height. As each layer of fill was placed and compacted vertical in-soil pressure and vertical in-soil strain were continuously measured. During the vibratory compaction process both vertical soil pressure and vertical soil strain histories were captured in each layer. The data collected allowed for the determination of fill stiffness for both static and dynamic conditions. The results illustrate the effect of both confining pressure and strain level on fill stiffness. The relationship between compaction pressure and depth is clearly defined.

Horizontalspannungsänderungen verursacht durch Vibrationsverdichtung von rolligen Böden (Teil 2)/Preloading of granular soils caused by deep vibratory compaction (Part 2)

Zusammenfassung Ein wichtiges Ziel der Vibrationsverdichtung von rolligen Böden ist die Verminderung von Setzungen. Der Verdichtungseffekt kann durch die Drucksonde (CPT) und das Flachdilatometer (DMT) gemessen werden. Diese beiden Verfahren zeigen auch die Veränderung der Horizontalspannung, die durch die Vibrationsverdichtung von rolligen Böden entsteht. Eine erhöhte Horizontalspannung bedeutet, dass der verdichtete Boden vorbelastet wurde. Die Veränderung der Bodenspannungen durch die Vibrationsverdichtung wird beschrieben. Bei der Setzungsberechnung von verdichteten Böden muss der Vorbelastungseffekt berücksichtigt werden. In der Literatur vorgeschlagene empirische Beziehungen zwischen dem Vorbelastungsgrad und der Änderung der Horizontalspannung, ausgehend von CPT-Versuchen, wurden mit neu ausgewerteten DMT-Versuchen in einer Druckkammer in Teil 1 des Beitrags verglichen. Mittels empirischer Beziehungen kann der Vorbelastungsgrad in rolligen Böden mit ausreichend Genauigkeit abgeschätzt werden. Verdichtungsverfahren, die zur Anwendung kamen, wurden in Teil 2 des Beitrags neu analysiert. In allen Fällen lagen die Ergebnisse von CPT- und DMT-Versuchen vor und nach der Vibrationsverdichtung vor. Trotz der unterschiedlichen Versuchsvoraussetzungen, Bodenverhältnisse und angewendeten Verdichtungsverfahren erhöhte sich in allen Fällen die Horizontalspannung deutlich. Diese Zunahme der Horizontalspannung bedeutet, dass die Böden durch die Vibrationsverdichtung nicht nur verdichtet, sondern auch vorbelastet wurden. Dieser Effekt sollte bei Setzungsberechnungen beachtet werden.

Horizontalspannungsänderungen verursacht durch Vibrationsverdichtung von rolligen Böden (Teil 1)/Preloading of granular soils caused by deep vibratory compaction (Part 1)

Zusammenfassung Ein wichtiges Ziel der Vibrationsverdichtung von rolligen Böden ist die Verminderung von Setzungen. Der Verdichtungseffekt kann durch die Drucksonde (CPT) und das Flachdilatometer (DMT) gemessen werden. Diese beiden Verfahren zeigen auch die Veränderung der Horizontalspannung, die durch die Vibrationsverdichtung von rolligen Böden entstehen. Eine erhöhte Horizontalspannung bedeutet, dass der verdichtete Boden vorbelastet wurde. Die Veränderung der Bodenspannungen durch die Vibrationsverdichtung wird beschrieben. Bei der Setzungsberechnung von verdichteten Böden muss der Vorbelastungseffekt berücksichtigt werden. In der Literatur vorgeschlagene empirische Beziehungen zwischen dem Vorbelastungsgrad und der Änderung der Horizontalspannung, ausgehend von CPT Versuchen, wurden mit neu ausgewerteten DMT-Versuchen in einer Druckkammer in Teil 1 des Beitrags verglichen. Mittels empirischer Beziehungen kann der Vorbelastungsgrad in rolligen Böden mit ausreichend Genauigkeit abgeschätzt werden. Fünf in der Literatur beschriebene Vibrationsverdichtungsprojekte, bei denen unterschiedliche Verdichtungsverfahren zur Anwendung kamen, werden darauf aufbauend in Teil 2 des Beitrags neu analysiert.