§ IV.4. Расчет избытка свободной воды

В ВЕРХНИХ СЛОЯХ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

При уширении проезжей части отметка наиболее пониженной точки дна корыта всегда ниже, чем у корыта существующей до­рожной одежды.

При реконструкции земляного полотна необходимо знать коли­чество свободной воды, поступающей в период четвертой стадии увлажнения в уширение корыта из основания старой дорожной одежды. Подстилающий их слой, устроенный из песков, при пыле­ватых грунтах земляного полотна бывает, как правило, значитель-

но заилен. На дорогах, находившихся в эксплуатации свыше 20—25 лет, он обычно имеет коэффициент фильтрации /С, не пре­вышающий 0,5 м/сут.

Общее количество воды, поступающей за весенний период сни­зу и с боков в корыто, составляет

Q₁ = ft₀(r„-O,75«^_T)YO,Ol, (IV.2)

где Wот — естественная весенняя влажность грунта в конце третьей стадии или начале четвертой стадии увлажнения, но не позже полного оттаивания до­рожной одежды, % по массе; W_T — граница текучести грунта, % по массе; h₀ — расчетная толщина слоя грунта, из которого вода отжимается в корыто, м; у — объемная масса грунта, т/м³.

Весенняя влажность грунта W₀r должна соответствовать рас­четному году. Для ее надежного определения нужны многолетние наблюдения. Поскольку для каждой дороги их организовать не­возможно, приходится пользоваться значениями влажности, уста­новленными в год проводимых изысканий, вводя в них поправоч­ные коэффициенты. Однако при этом существенно снижается достоверность значения весенней влажности для расчетного года.

Предложены также теоретические методы расчета величины Wot [И, 61].

Расчетную толщину слоя грунта принимают равной h₀ = 4D — — d, где D — диаметр круга, равновеликого отпечатку спаренных колес расчетного автомобиля, d — толщина дорожной одежды.

В земляное полотно весной также проникает и поверхностная вода через трещины покрытия, обочины и разделительные полосы. Величина этого притока составляет

21 Ясв⁼^Яз~\~Яп~\гЯо’> (IV.3)

где q₃ — количество поверхностной воды, проникающей в песчаные подсти­лающие слои через разделительную полосу во время оттаивания земляного полот­на, л/м² еут; q_n — то же, но через трещины покрытия и швы цементобетонных покрытий, л/м² сут; qo — то же, но через обочины, л/м² сут.

Отсюда суммарный удельный избыток свободной воды;

?=1000^ + 2?св=1000-^+.7₃+<7_п+<7_о, (IV.4)

* ОТ -*01

где Тот — продолжительность четвертой стадии. Средние ее значения для оттаивания земляного полотна до глубины /г₀ даны в табл. IV.3.

Для выемок, где грунт оттаивает медленнее, чем в насыпях, зна­чения Тот необходимо повышать на 15—25% в зависимости от их глубины. Значения Т_0т рекомендуется принимать в запас прочно­сти применительно к дружной весне, а также с учетом типа по­крытия.

При многолетних наблюдениях было установлено, что в раз­личных районах при хорошо спланированных разделительных по­лосах с густым травяным покровом количество проникавшей через них воды составляло q₃ = 0,3—0,5 л/м²-сут. При неровной поверх­ности разделительных полос значение q₃ может достигать во II дорожно-климатической зоне 1—1,5 л/м² сут. В III зоне приток q₃ меньше в 2 раза. В IV зоне инфильтрацию воды через раздели­тельную полосу можно не учитывать.

В районах II дорожно-климатической зоны через покрытия, имеющие 0,5—0,6 м трещин на 1 м² проезжей части, и через швы цементобетонных покрытий при моросящих дождях в период от­таивания проникает q_n — 0,6—0,8 л/м² в сутки. При меньшем ко­личестве трещин q_n соответственно уменьшается. В III дорожно­климатической зоне испарение в теплые солнечные дни превышает количество воды, которое могло бы проникнуть через трещины и швы покрытий.

Через неукрепленные обочины в местах сопряжения их с про­езжей частью во II и III зонах в период оттаивания в основание проникает 0,5—0,7 л/сут поверхностной воды на 1 м² проезжей части.

Значения q можно рассчитать по формуле (IV.4) исходя из па­раметров, соответствующих расчетному году, с заданной степенью вероятности, назначаемой в зависимости от проектного срока службы дорожного покрытия. Имеется возможность избыток q определить строго теоретически, используя зависимости, приведен­ные в обобщающей монографии по водному режиму земляного полотна [и].

Параметры, необходимые для расчетов водоотдачи, можно по­лучить лишь путем сбора многолетних данных о водном режиме земляного полотна существующих автомобильных дорог на наблю­дательных станциях, сеть которых еще явно недостаточна. Поэтому пока приходится пользоваться табличными осредненнымн значе­ниями q_y разработанными на основе отечественной теории влаго- накопления в земляном полотне [п] с учетом накопленного опыта эксплуатации автомобильных дорог (табл. IV.4).

Если высота насыпей, отсыпанных из грунтов группы В (см. табл. IV.4) в 2 раза и более превышает минимальные нормы воз­вышения по СНиП П.Д.5—72, то во II дорожно-климатической зо-

Таблица IV.3

Характеристика весны	Грунты	Продолжительность оттаивания грунтов Т0, сут, в дорожно-климатических зонах
		II	ш	IV
Затяжная Дружная	Связные Песчаные Связные Песчаные	30-40 25-35 21-25 15-20	25-30 16—20 16—20 10-15	16—25 10-15 10—15

Группы грунтов	Участки местности но характеру увлажнения	Расчетные значения абсолютного Q и удель­ного q избытка воды, л/м2, поступающего в корыто при усовершенствованных типах покрытий в дорожно-климатическнх зонах
		II	Ш	IV
А. Мелкие и пылева­	Сухие	15/2,0	10/1,5	0
тые пески, легкие мелкие	Сырые	25/3,0	20/2,0	7/0,5
и тяжелые супеси	Мокрые	10/3,5	40/2,5	25/2,0
Б. Легкие и тяжелые	Сухие	20/2,0	15/1,5	0
суглинки и глины	Сырые Мокрые	50/3,0 90/4,0	30/2,0 50/2,5	15/0,5 30/2,0
В. Супеси пылеватые и	Сухие	35/3,0	20/2,0	0
тяжелые пылеватые, су­	Сырые	80/4,0	40/2,5	20/1,5
глинки пылеватые	Мокрые	130/5,0	60/3,5	40/2,5

п рнмечание. В числителе указано общее количество воды Q (л/м²), поступающее за весь весенний период, в знаменателе — удельное ее количество q, л/м² в сутки.

не значения q и Q принимают, как для сухих участков грунтов группы А.

Для дорог Прибалтийских республик на сырых и мокрых участках расчетные значения q и Q увеличивают в 1,25 раза.

При наличии на дорогах разделительных полос и при земляном полотне, расположенном в нулевых отметках, во II зоне расчетные значения q и Q увеличивают в 1,5 раза при грунтах группы Б и в 1,2 раза при грунтах группы В.

Для усовершенствованных покрытий, имеющих на поверхности сетку трещин при суммарной длине трещин более 0,6 м на 1 м² поверхности, значения q во II зоне повышают на 1,5 л/м² в сутки.

Поскольку продолжительность периода оттаивания верхней ча­сти земляного полотна равна Т=—— общее количество воды

Я

(л/м²), поступившей в песчаный слой дорожной одежды, соетав- л яет

Q = (?+l,5)7\ (IV.5)

На участках, расположенных в нижней части вогнутых верти­кальных кривых, куда стекает вода по песчаному слою, значения Я ^и Q удваивают.