11. Расчёт толщины морозоустойчивого слоя

При проектировании участков дорог, находящихся в благоприятных грунто-гидрологических и гидрологических условиях в районе сезонного промерзания, наряду с требуемой прочностью, должна быть обеспечена достаточная морозоустойчивость дорожной одежды. Для этого в случае необходимости предусматривают мероприятия по защите конструкции от вредного влияния воды и мороза.

Необходимая морозоустойчивость дорожной конструкции обеспечивается без специальных мероприятий:

- в районах с малой глубиной промерзания (четвертая и пятая дорожно-климатические зоны);

- при земляном полотне, сложенном на всю глубину неморозостойкими грунтами (пески, супеси лёгкие, крупные и т.д.);

- в случаях когда величина толщины дорожной одежды, необходимая по условиям прочности, превышает 2/3 глубины промерзания;

- на участках местности первого типа по условиям увлажнения, исключая лишь участки с капитальными покрытиями на земляном полотне из пылеватых супесчаных грунтов.

Не требуются специальные мероприятия на дорогах с покрытиями переходного типа. В остальных случаях необходим расчёт дорожной конструкции на морозоустойчивость. К основным мероприятиям, способствующим обеспечению требуемой морозоустойчивости конструкции на участках с неблагоприятными грунтами и условиями увлажнения второй и третьей дорожно-климатических зон, относятся:

- достаточное возвышение поверхности покрытия над уровнем подземных вод;

- применение возможно менее морозоопасных грунтов для сооружения земляного полотна;

- устройство морозозащитных слоёв из материалов, существенно не изменяющихся в объёме при промерзании в увлажнённом состоянии.

Конструкция достаточно морозоустойчива, если удовлетворяется неравенство

, (1)

где - допускаемая величина зимнего вспучивания покрытия;

- расчётное (ожидаемое) пучение грунта земляного полотна;

- расчётное пучение материала морозозащитного слоя, а также пучение верхней части земляного полотна, устроенной из слабопучинистых грунтов.

Расчёт морозоустойчивости выполняют для районов активного сезонного промерзания. При расчёте морозоустойчивости общая приведенная толщина дорожной одежды с учётом теплотехнических свойств материалов

, (2)

где h_i - толщина слоёв из стабильных (морозоустойчивых) материалов;

E_i - эквивалентные теплотехнические свойства соответствующих материалов.

Для устройства морозозащитных слоёв следует применять непучинистые грунты первой группы, при К_пуч < 1%, а также зернистые материалы (щебень, песчано-гравийные смеси, шлаки). В этом случае формула (1) принимает вид l_пуч < l_доп .

Для материала грунтов второй группы пр К_пуч = 1+2 % и коэффициентом фильтрации К_ф = 1 м/сут.

l_му = h_мз  К_пуч , (3)

где h_мз - толщина морозозащитного слоя, имеющего коэффициент пучения К_пуч.

Расчётное пучение грунта l_пуч при Z/H <1,0 может быть определено по номограмме при известных следующих параметрах:

Z – расчётная глубина промерзания

- толщина дорожной одежды, см;

H – расчётная глубина залегания уровня грунтовых вод (УГВ), см;

B – комплексная характеристика грунта по степени пучинистости, см² / сут;

- климатические показатели, см² / сут.

Так общую толщину слоёв Z₁ стабильных материалов можно определить следующим образом. Вычислить отношение l_пуч  а₀ /В при l_пуч = l_доп , найти его значение на вертикальной оси номограммы, провести горизонтальную прямую до пересечения с кривой, соответствующей Z/H и, перенося эту точку на горизонтальную ось, получить значение Z₁ / Z, откуда зная Z, найти Z₁.