4. Определение глубины замены из условия пучинообразования

Величину замены слабого грунта с целью ограничения деформаций пути под воздействием пучения промерзающих грунтов в основании выемки определим по формуле

где

- глубина сезонного промерзания дренирующих грунтов от верха балластной призмы, м;

– толщина балласта от верха шпалы, м;

– допустимая величина равномерного пучения промерзающих грунтов основания, приминаемая в соответствии с СП 119.13330.2012 или СП 238.1326000.2015;

– интенсивность пучения грунтов естественного основания в долях единицы, принимаемая по таблице 5.5;

– теплопроводность дренирующего грунта в мерзлом состоянии, Вт/м^оС;

– теплопроводность мерзлого грунта естественного основания, Вт/м^оС.

Глубину сезонного промерзания дренирующих грунтов земляного полотна и балластного слоя определяют в соответствии с СП 25.13330.2012. решение подобной задачи рассматривалось в ходе практического занятия № 1. В данной задаче значение глубины промерзания принимается за исходную величину, приведенную в задании. В нашем случае

Т а б л и ц а 5.5 – Интенсивность пучения глинистых грунтов

Полная толщина щебеночного балласта составляет . Допустимую величину равномерного морозного пучения находим в п. 5.15 СП 119.13330.2012 или по таблице 3 СП 238.13330.2015. В нашем случае:

Интенсивность пучения грунтов естественного основания находим по табл. 5.5 в зависимости от влажности глинистого грунта. Показатель текучести суглинка составляет 0,60. Влажность грунта может быть определена следующим соотношением через число пластичности , которое в нашем случае равно 10% / 100% = 0,10:

Тогда

Тогда в нашем случае:

По таблице 5.5 находим при влажности суглинка 30 % : .

Теплопроводность дренирующего грунта в мерзлом состоянии находим по СП 25.13330.2012 табл. Б.8. При средней оптимальной влажности слоя ЩПГС и песка средней крупности 5 % и плотности сухого грунта 1,80 г/см³ (такие же данные можно принять при самостоятельном решении задачи) находим:

Аналогично для суглинка. Влажность 30 %

Плотность сухого грунта составит:

Тогда:

В конечном итоге получим:

Таким образом при решении задачи получили следующие величины глубины замены глинистого грунта на дренирующий:

по условию регулирования верхней границы вечной мерзлоты: 1,55 м;

по условию обеспечения несущей способности подстилающих слоев: 1,70 м;

по условию пучинообразования: 1,72 м.

Для удовлетворения всех трех условий следует принять наибольшую глубину, при этом примем ее кратной 5 см в большую сторону. Таким образом, требуемая глубина замены глинистого грунта в основании выемки составит 1,75 м.

Определим теперь мощность слоя ЩПГС и слоя песка средней крупности. Для этого воспользуемся «Инструкцией по устройству подбалластных защитных слоев при реконструкции (модернизации) железнодорожного пути», утвержденной распоряжением ОАО РЖД № 2544р от 12 декабря 2012г.

В соответствии с табл. 7 СП 238.1326000.2015 требуемый штамповый модуль деформации в уровне основной площадки земляного полотна при новом строительстве линии II категории должен быть не менее 80 МПа. Модуль деформации нижележащего слоя земляного полотна, в нашем случае песка средней крупности при нормативной плотности в соответствии с заданием составляет 48 МПа. Тогда по таблице 4.3 «Инструкции …..» находим, что толщина слоя из ЩПГС составляет 0,30 м. Следовательно, толщина слоя песка средней крупности, укладываемого в основании выемки должна составлять не менее 1,75 – 0,40 =1,35 м.