Глава 11. Производство земляных работ в зимний период

11.1. Особенности земляных работ зимой

Специфика земляных работ в зимний период вызывается трудностями, обусловленными изменениями свойств грунтов при замерзании в них свободной воды:

а) Резко возрастает прочность грунта на сжатие и сопротивление их резанию (Рис. 11.1)

б) Возрастает трудность разработки с понижением температуры и увеличением начальной влажности. (Рис.11.1а; 11.2б)

в) Снижается трудоспособность рабочих.

г) Усложняются условия эксплуатации машин.

д) В технологии появляются новые дополнительные операции (расчистка от снега, рыхление, уборка мерзлых грунтов).

а) б)

Рис.11.1. Изменение свойств грунтов при отрицательных температурах (зимой)

а) изменение прочности на сжатие:

1 – влажный песок (W=16-17%); 2 – супесь (W=11-12%); 3 – глина (W=43-49%).

б) изменение сопротивления грунтов резанию:

1 – песок (W=6%); 2 – супесь (W=12%); 3 – глина (W=24%); 4 – суглинок (W=20%).

Прочность мерзлого грунта зависит от объема замерзшей в нем воды. При этом гравитационная вода в порах грунта замерзает при более высокой температуре, чем молекулярно связная. Поэтому песчаный грунт, содержащий, главным образом гравитационную воду (97%) начинает смерзаться, как только его температура становится отрицательной. Глинистые же грунты и пылеватые пески, в которых много молекулярно связной воды, замерзают при более низких температурах. Поэтому такие грунты в замерзшем состоянии менее прочны, чем песчаные.

Повышение прочности грунтов при смерзании приводит к снижению производительности труда и удорожанию работ.

Увеличение трудоемкости и стоимости работ находится в прямой зависимости от глубины промерзания грунта и длительности морозного периода. В связи с этим вся территория СНГ (Россия) поделена на 10 температурных зон (ВНДЗ-69). Разделение температурных зон производится по глубине промерзания грунта , которая зависит от среднемесячных температур за зимний период и продолжительности морозного периода (Рис. 11.2).

, (11.1)

где - средняя месячная температура за зимний период; -число дней с отрицательной температурой; - коэффициент теплопроводности, зависящий от влажности

ккал/м² град (1.95-2.9); - толщина снежного покрова; -коэффициент, уменьшающий глубину промерзания за счет снежного покрова.

Разработанные мерзлые грунты имеют большую пористость ( ), что обуславливает их последующую значительную осадку в насыпи.

Рис.11.2. Изменение свойств грунтов при отрицательных температурах.

а) изменение глубины промерзания в зависимости от длительности и температуры

промерзания; б) изменение сопротивления грунтов резанию в зависимости от влажности

1 – песок, 2 – супесь, 3 – суглинок.

Меньшему влиянию зимних условий подвергаются сухие грунты, скальные грунты, торфяные труднопроходимые грунты, поэтому именно эти грунты следует оставлять для зимней разработки.