Analysis of center of gravity roller drum soil stiffness on compacted layered earthwork: Fid-Bau Portal

Analysis of center of gravity roller drum soil stiffness on compacted layered earthwork

Wang, Judith

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.

Le présent article décrit l’interprétation des données relatives au compactage intelligent (CI) collectées sur deux bancs d’essai de sols stratifiés et basées sur la rigidité du sol mesurée au centre de gravité (CG) d’un rouleau. Les valeurs de rigidité du sol mesurées avec des rouleaux conventionnels fixés sur les côtés sont interprétées à partir des données d’accélération verticale mesurées au moyen d’accéléromètres discrets à axe unique. Cependant, ces accéléromètres fixés sur les côtés sont situés à des distances variables du CG. Les accélérations générées sont dont influencées par la rotation du tambour du rouleau autour de son CG dans la direction du déplacement du rouleau. Cela donne lieu à des éléments de mesure indésirables, en particulier à de multiples valeurs de rigidité du sol possibles pour un emplacement de sol unique et au fait que les valeurs de rigidité du sol dépendent artificiellement de la direction du déplacement du rouleau. Dans la présente étude, les données d’accélération à droite et à gauche, au niveau des rouleaux fixés sur les côtés, collectées sur un rouleau vibreur sont utilisées pour calcules les accélérations verticales au CG du tambour du rouleau. Ces accélérations verticales sont elles-mêmes utilisées pour déterminer les valeurs de rigidité du sol au CG, lesquelles ne donnent pas lieu à des éléments de mesure indésirables, contrairement aux valeurs de rigidité mesurées sur des rouleaux fixés sur les côtés. Les valeurs de rigidité mesurées au CG ainsi obtenues sont utilisées pour interpréter les données relatives au CI collectées sur les deux bancs d’essai possédant des soulèvements multiples des couches de base, de fondation et de la couche porteuse, variant entre 15 et 30 cm. La rigidité du sol au CG augmente lorsqu’on ajoute des soulèvements de couche de fondation et de couche de base, lesquels correspondent à la sensibilité souhaitée des matériaux du sol au changement. La rigidité au CG croît également avec l’ajout de multiples soulèvements de la couche de base, lesquels correspondent à la sensibilité souhaitée à une augmentation globale de l’épaisseur du matériau qui compose cette même couche. La présente étude montre l’efficacité de cette mesure non ambiguë de la rigidité du sol lorsqu’elle est appliquée au compactage intelligent lors de travaux de terrassement en couches. [Traduit par la Rédaction]