§ IV.3. Расчетные характеристики грунтов земляного полотна

Для расчета толщины дорожных одежд на реконструируемых участках дорог необходимо располагать такими характеристиками грунтов, как: модуль упругости Ео> сцепление с, угол внутреннего трения ф, удельный избыток воды q, поступающей в корыто из грунта при оттаивании, относительный коэффициент морозного пучения /С_Пуч, а также глубина их промерзания z. Прочность до­рожных одежд прежде всего зависит от прочности земляного полотна, которая на реконструируемых дорогах, как правило, очень неоднородна, особенно на участках, расположенных в низ­ких насыпях.

Оценка грунта по относительной плотности Ко в долях от стан­дартного уплотнения при оптимальной влажности Wo не дает до­статочных оснований для суждения о прочности земляного полот­на. При реконструкции земляного полотна нельзя пользоваться табличными значениями прочности грунтов, необходимо исходить из их значений, определенных в полевых условиях.

Наиболее распространенным критерием прочности грунтов является их модуль упругости, который с необходимой надеж­ностью может быть определен непосредственно на уплотненном земляном полотне. Методика определения модуля упругости грун­та, разработанная в СССР [21, 26], заключается в измерении про­садок постепенно загружаемого жесткого штампа диаметром 70 см до удельного давления р_к, соответствующего давлению расчетного автомобиля.

Наряду с испытаниями на дороге рекомендуется определять модуль упругости и в карьере, из которого берут грунт для досып­ки земляного полотна, чтобы сравнить установленные значения модуля упругости грунтов реконструируемого земляного полотна и карьера. Одновременно должны быть определены влажность и плотность тех же грунтов для сравнения со значениями опти­мальной влажности и максимальной плотности, установленными по методу стандартного уплотнения. Наиболее целесообразно исполь­зовать для этой цели радиоизотопные приборы.

’Модуль упругости грунтов земляного полотна может быть так­же определен расчетом по результатам испытаний дорожных одежд проездом передвижных испытательных установок (см. § II.3). Применяют также высокопроизводительные установки ди­намического нагружения. В этом случае модуль упругости опре­деляют по нагружению штампа при ударе груза, падающего на пружину, установленную на жесткий штамп.

Хотя работа грунта при кратковременном нагружении ближе к условиям воздействия на него колес проезжающих автомобилей, при расчете дорожных одежд исходят из статических значений модулей упругости Ео. Переход от динамического модуля упругости Ео к статическому возможен по корреляционным графикам (рис. IV.3).

Используя установки динамического нагружения, можно не только определить расчетные значения модуля Ео, но и обосно­ванно назначать толщину отсыпаемых слоев грунта, а также тре­буемое количество проходов уплотняющих машин, что повысит однородность земляного полотна. В настоящее время установлены достаточно надежные расчетные значения статических модулей упругости при разных относительных влажностях грунтов [21]. Поэтому при опытном определении величины модулей упругости необходимо стремиться, чтобы значение влажности было близким к расчетному для земляного полотна (табл. IV.1).

Рис. IV.3. Зависимость статического £_Ст и динамического Е_кж модулей упругости от относительной влажности для наиболее распространенных грунтов (по данным А. М. Шака и Ю. М. Яковлева):

<£I — легкий суглинок (содержание песка 75%, граница текучести tt7_T=26%, число пластично­сти 8,5%, максимальная плотность по методу стандартного уплотнения 1,75 г/см³); б — тяже­лый суглинок (содержание песка 48%, число пластичности 13%, граница текучести Ц7_Т=31%,

максимальная плотность 2 г/см³);

/ — статическое нагружение; 2 — кратковременное (динамическое) нагружение; W — влаж­ность грунта при испытании

а) 5)

Величины угла внутреннего трения ср и сцепления с при расче­тах можно принимать по таблицам, приведенным в нормативной литературе [21].

При реконструкции земляного полотна весьма большое значе­ние имеет учет коэффициента относительного морозного пучения:

АГ_Пуч=^-100°/о, (IV.1)

где Ah— высота пучения; z— глубина промерзшего слоя грунта земляного полотна.

Таблица IV.1

Дорожно-климати­ческая зона	Тип местности по условиям увлажнения	Влажность в долях Wr для грунтов
		супесей не крупных	;пылеватых \ легких	суглинков иепылевачых и глии	супесей и суглинков пылеватых
I	1	0,65	0,7	0,75	0,8
	2	0,70	0,75	0,8	0,85
I	3	0,75	0,8	0,85	0,90
III	1	0,6	0,65	0,7	0,75
	2	0,65	0,7	0,75	0,8
	3	0,7	0,7	0,75	0,8
IV	1	0,6	0,6	0,75	0,7
	2	0,6	0,65	0,7	0,75
	3	0,65	0,65	0,7	0,75
V	1	0,6	0,6	0,6	0,65
	2	0,6	0,6	0,65	0,70
	3	0,65	0,65	0,7	0,75

Группа грунтов	Название грунта по ну- чинисгости	Наименование грунта по гранулометрическому составу	Тип мест­ности по условиям увлажнения	Среднее значение ^пуч’ %
I	Непучини- стый	Песок гравелистый, крупный и сред­ней крупности с содержанием частиц мельче 0,05 мм менее 2% То же, ио с содержанием частиц мельче 0,05 мм меиее 15%, а также песок мелкий с содержанием частиц мельче 0,05 мм меиее 2%	2-3 2-3	1 1
11	Слабопучи- нистый	Песок мелкий с содержанием ча­стиц мельче 0,05 мм менее 15%, а так­же супесь легкая и легкая крупная Песок мелкий с содержанием частиц мельче 0,05 мм менее 15%, супесь легкая крупная	1 2-3	1—2 1-2
III		Песок пылеватый, супесь пылева­тая, суглинок легкий, тяжелый, тя­желый пылеватый, глины	1	2—4
IV	Пучииистыи	Супесь легкая, суглинки легкий и тяжелый, глииы Супесь тяжелая пылеватая, сугли­нок легкий, глины	2-3 1	г- ь- 1 1 -4 -4
V	Очень пучи- нистый	Песок пылеватый, супеси пылева­тые, суглинок тяжелый пылеватый	2-3	7-10 *
VI	Чрезмерно пучинистый	Супесь тяжелая пылеватая, сугли­нок легкий пылеватый	2-3	10

По степени морозного пучения грунты делят на шесть групп (табл. IV.2).

Значение Кпуч щебенистых, гравелистых и дресвяных грунтов при содержании в них более 15% частиц размером мельче 0,05 мм, ориентировочно принимаемое таким же, как и для пылеватого пес­ка, нуждается в лабораторной проверке.

Методика нахождения расчетной глубины промерзания г, на­блюдаемой к концу третьей стадии пучинообразования, широко освещена в литературе [И, 26].