3.4 Определение типа «слабого основания» по устойчивости и оценка возможности использования торфа в основании земляного полотна.

Рассчитаем значения коэффициентов безопасности при быстрой и медленной (К_без мгн. и К_без медл.) отсыпке земляного полотна по уравнениям 2 и 3, а затем по таблице 4 определим тип слабого основания и возможность использования торфа в основании.

Для первого типа основания по прочности можно строить насыпь дороги в проектируемых значениях при любой технологии отсыпки с сохранением слабого грунта в ее основании.

Для третьего типа основания по устойчивости необходимо изменить конструкцию насыпи, т.е. произвести частичное удаление слабого грунта из основания с целью перехода ко второму типу основания по прочности. Для Ш типа основания возможно проектирование на данном участке насыпи с боковыми пригрузочными бермами или создание основания с песчаными сваями.

Второй тип основания по устойчивости требует особой технологии возведения насыпи. Рассмотрим элементы этой технологии.

Тип слабого основания по устойчивости. Таблица 4

Тип основа- ния	Коэффициент безопасности	Устойчивость основания	Деформации торфа	Возможность использования в основании
I	Кбез мгн. > = 1	Обеспечена при любой технологии отсыпки	Сжатие	Можно использовать как основание
II	Кбез мгн. < 1 Кбезмедл. >= 1	При быстрой отсыпке не обеспечена, но обеспечена при медленной отсыпке	При быстрой отсыпке выдавливание, при медленной – сжатие	Можно использовать только при медленной отсыпке
III	Кбез медл. < 1	Не обеспечена	Выдавливание из основания	Удалить торф или изменить конструкцию насыпи

4. Расчет темпов отсыпки насыпи для слабых оснований 2-го типа

по прочности.

4.1 Расчет толщины первого отсыпаемого слоя земляного полотна.

Расчет первого отсыпаемого слоя производится по уравнению

h_нач = Р_безмгн /_нас (8 )

2. Расчет толщины следующих слоев отсыпаемого земляного полотна и их общего количества.

Следующий слой насыпи автомобильной дороги допускается отсыпать если прочность основания возросла на 10% в результате консолидации слабого грунта, которая будет равна

Р_{без 2} = 1.10* Р_безмгн (9)

Рассчитаем высоту насыпи с учетом роста прочности при консолидации

h₂ = Р_{без 2} / _нас (10 )

Толщина последующих слоев насыпи (h_I ) будет определена из следующего:

h_I = h₂ – h_нач (11)

Общее количество отсыпаемых слоев насыпи ( N ) определится по уравнению:

N = [(Н _нас + S_кон ) - h_нач ] / h_I + 1 (12)

Полученное число отсыпаемых слоев должно быть округлено до целых всегда в большую сторону. Последний отсыпаемый слой может иметь меньшую толщину, чем h_I.

2. Расчет времени до начала отсыпки 2-го и последующих слоев

земляного полотна и общего времени отсыпки.

Для расчета времени до начала отсыпки 2-го слоя насыпи из таблицы 3 найдем значение влажности (W₂ % ) торфа на момент консолидации при Р = Р_{без 2} и по уравнению ( см. задание по механике грунтов) найдем коэффициент времени (U_I2):

U_I2 = (W_нач - W₂ ) / (W_нач - W_кон ) (13)

W_нач- задано в таблице 2.

W_кон- определяем по Р₀медл (уравнение 6) в таблице 3.

Из теории консолидации известно, что

U_I2 = 1- [8* e-^{(*Cv*t /4* L2)}] / ^ (14)

Где Cv - коэффициент консолидации определяется

Cv = К_ф*(1+е_ср)/(а* _воды) (15)

К_ф- коэффициент фильтрации задан в таблице 2, е_ср- средний

коэффициент пористости торфа при консолидации

е_ср = (е_нач + е₂)/2

е_нач и е₂ определяем по таблице 3 по W_нач и W₂ .

а - коэффициент сжимаемости определяется:

а = (е_нач - е₂)/ Р_{без 2}

_воды - удельный вес воды равный 10 кН/м³ ( 1 т/ м³ ).

Из уравнения 14 получим

t = {4* L² * ln[( ^)*(1-U_I2 )]} / { ^*Cv} ( 16 )

где t - время до начала отсыпки 2-го слоя и последующих слоев.

Общее время ( Т ) отсыпки всех слоев насыпи составляет:

Т = t* N (17)