A Sustainable 3-D View of Soil Compaction Processes

ABSTRACT: An energy-based review of the soil compaction process is presented using the analytical model Compac3D. The model relates dry density and soil moisture along the traditional 2-dimensional compaction curve, while expanding in the energy dimension. The Density Growth Curve (DGC) provides a non-linear relation between compactive effort and the level of compaction achieved. This relationship is characterized by a trend of diminishing returns in densification, which leads to a plateau in the DGC curve. Arrival to this plateau indicates completion of a sustainable compaction process, which is followed by inefficient energy consumption with potential adverse economic and environmental impacts. This paper describes an interactive web application that guides de design of sustainable compaction based on the Compac3D model. Literature data is presented to validate the application for various laboratory compaction studies.

RÉSUMÉ: Une revue du processus de compactage du sol d'une perspective énergétique est présentée à l'aide du modèle analytique Compac3D. Le modèle relie la densité sèche et l'humidité du sol suivant la courbe de compactage bidimensionnelle traditionnelle, tout en se développant dans la dimension énergétique. La courbe de croissance de densité (CCD) identifie une relation non linéaire entre l'effort de compactage et le niveau de compactage atteint. Cette relation démontre une tendance à des rendements décroissants de la densification, ce qui conduit à un plateau de la courbe CCD. L'arrivée à ce plateau indique l'achèvement d'un processus de compactage durable et tout travail subséquent implique donc une consommation d'énergie inefficace accompagné impacts économiques et environnementaux négatifs potentiels. Cet article décrit une application Web interactive qui guide la conception d'un compactage durable basé sur le modèle Compac3D. Des données bibliographiques sont présentées pour valider l'application pour diverses études de compactage en laboratoire.