2. 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, принимается равной 2,6.

– толщина балласта от верха шпалы, м;

– допустимая величина равномерного пучения промерзающих грунтов основания, приминаемая в соответствии с СП 119.13330.2017 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.

Полная толщина щебеночного балласта составляет . Допустимую величину равномерного морозного пучения находим в п. 5.15 СП 119.13330.2017. В нашем случае:

Интенсивность пучения грунтов естественного основания находим по табл. 5.5 [1] в зависимости от влажности глинистого грунта. Показатель текучести супеси составляет 0,42. Влажность грунта может быть определена следующим соотношением через число пластичности , которое в нашем случае равно 5% / 100% = 0,05:

Тогда

Тогда в нашем случае:

По таблице 5.5 [1] при влажности супеси 17,3 %: f = 0,024.

Теплопроводность дренирующего грунта в мерзлом состоянии

Аналогично для супеси. Влажность 17,2 %

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: 1,05 м;

по условию пучинообразования: 1,22 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 1,55 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 I 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 50 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 1,55 – 0,30 =1,25 м.

3. Вывод

В ходе решения задачи была определена глубина замены глинистого грунта в основании выемки. Глубина определялась исходя из трех условий: регулирования верхней границы вечной мерзлоты, обеспечения несущей способности подстилающих слоев, пучинообразования. Из трех определенных значений глубины было принято наибольшее значение, которое составило 1,55 м. Также для заданных условий была подобрана толщина защитного слоя из ЩПГС.