Показатели механических свойств мерзлых грунтов
Прочностные свойства
Сопротивление мерзлых грунтов сжатию, и растяжению,
с понижением отрицательной температуры значения возрастают;
оказывает влияние состав грунтов (гранулометрия), льдистость,
текстура
1 – пылеватый песок;
2 – кварцевый песок;
3 – супесь; 4 – глина, суглинок тяжелый; 5 – лед; 6 – песок;
7 - глина
предельно- длительное сопротивление мерзлых грунтов сжатию
и растяжению в
5-10 раз ниже
кратковременно
го
сопротивления.
Сопротивление мерзлых грунтов сдвигу,
с понижением отрицательной температуры значения возрастает;
увеличивается с ростом нормального давления;
существенно зависит от времени воздействия;
при нагрузках на основание до 10 – 15 кг/см2 сопротивление сдвигу в момент времени t описывается уравнением Кулона:
Рекомендуемы значения СП 25.13330.2012
Суглинок пылеватый, суммарная влажность 31 %, температура грунта (-0,3 град.)
Сжимаемость мерзлых грунтов
коэффициент сжимаемости мерзлого грунта,
модуль общей деформации, Е, МПа, кПа;
модуль упругости, , МПа, кПа;
коэффициент Пуассона,
Особенности деформационных свойств мерзлых грунтов
мерзлые грунты с низкой температурой характеризуются незначительной величиной деформаций сжатия и относятся к малосжимаемым (;
при высокой, близкой к нулю, температуре мерзлые грунты даже при малых нагрузках могут значительно уплотняться, не переходя в талое состояние. Такие грунты относятся к категории сжимаемых, следовательно требуется учитывать их деформацию при проектировании;
при кратковременных нагрузках (например, при движении поезда) в основном проявляются упругие деформации;
при длительных нагрузках (например, от собственного веса насыпи) упругие деформации проявляются у твердомерзлых грунтов, грунты с температурой близкой к нулю упругих свойств не проявляют, накапливают остаточную деформацию.
Свойство мерзлого грунта |
Обозначение |
Единица |
|
свойства |
измерения |
||
|
Температурная граница твердомерзлого состояния грунта
, то грунт находится в твердомерзлом состоянии. Значения для разных грунтов:
крупнообломочные грунты ………………………………… 0 пески крупные и средней крупности ………………….. минус 0,1
пески мелкие и пылеватые …………………………………. минус 0,3 супеси …………………………………………………………………. минус 0,6 суглинки …………………………………………………………….. минус 1,0 глины …………………………………………………………………. минус 1,5
Температура начала замерзания грунта
Понимается температура, при которой в грунте появляется поровый лед. Например, для незасоленных суглинков С
Для засоленных грунтов:
A и B – параметры принимаемые по СП 25.13330.2012
Свойство мерзлого грунта |
Обозначение |
Единица |
|
свойства |
измерения |
||
|
Объемная теплоемкость мерзлого грунта
Объемная теплоемкость талого (охлажденного) грунта
Количество тепла, необходимое для изменения температуры 1 м3 грунта на один градус. Зависит от плотности, суммарной влажности и льдистости грунта.
Свойство мерзлого грунта |
Обозначение |
Единица |
|
свойства |
измерения |
||
|
Коэффициент теплопроводности мерзлого грунта
Коэффициент теплопроводности талого (охлажденного) грунта
Количество тепла, проходящее в 1 секунду через площадь 1 см2 слоя грунта толщиной 1 см при разности температур его поверхности 1 градус. Зависит от состава грунта, его плотности, суммарной влажности.
Например: супесь с числом пластичности свыше 5, суглинки, глины
Классификация мерзлых грунтов по температуре (ГОСТ 25100-2011)
Классификация незасоленных мерзлых грунтов по состоянию (ГОСТ 25100- 2011)
Классификация многолетнемерзлых грунтов по степени их деформативности при оттаивании в откосах выемок (ВСН 61-89)
Разновидность
Устойчивые
Неустойчивые
Характеристика грунтов
Скальные и песчаные грунты, крупнообломочные грунты с содержанием до 50% глинистого заполнителя с показателем текучести при оттаивании до 0,75, в составе которого имеются частицы меньше 0,01 мм в количестве до 20 или 30 % в случае залегания уровня грунтовых вод соответственно выше или ниже отметки подошвы откоса проектируемой выемки
Глинистые грунты, приобретающие при оттаивании консистенцию от мягкопластичной до текучей, дресвяные и щебенистые грунты с глинистым заполнителем текучепластичной и текучей консистенции после оттаивания в количестве более 30 %, а также все нескальные грунты, независимо от их вида, при наличии в них подземного льда.
2. Классификация естественных
основанийПо степени деформативности (термопросадочности)
по СП 238.1326000.2015
(в зависимости от относительной осадки вечномерзлых грунтов при
Тип |
Величина |
протаивании, ) |
|
|
|||
(категория) и |
|
||
относительной |
Основные виды и состояние грунтов основания |
||
название |
|||
осадки, |
|
||
основания |
|
||
|
Скальные породы, крупнообломочные и песчаные грунты без |
||
|
|
||
I. Прочное |
δ ≤ 0,03 |
включений льда; глинистые талые грунты твердой и полутвердой |
|
|
|
консистенции |
|
|
|
Глинистые грунты тугопластичной, мягкопластичной и |
|
II. Недостаточно |
|
текучепластичной консистенции, а также песчаные и |
|
0,03 < δ 0,1 |
крупнообломочные грунты с глинистым заполнителем при наличии в |
||
прочное |
|||
|
них прослоев или линз льда суммарной толщиной до 0,1 м в каждом |
||
|
|
||
|
|
слое мощностью 1 м исследуемой вечномерзлой толщи основания |
|
|
|
Глинистые и торфяные грунты текучепластичной и текучей |
|
|
|
консистенции, а также песчаные и крупнообломочные грунты при |
|
III. Слабое |
0,1 < δ 0,4 |
наличии в них линз или отдельных прослоев льда суммарной |
|
|
|
толщиной до 0,4 м в каждом слое мощностью 1 м исследуемой |
|
|
|
вечномерзлой толщи основании |
|
|
|
Глинистые грунты текучей консистенции и торфяные отложения, а |
|
IV. Просадочное |
δ > 0,4 |
также грунты всех видов с наличием подземного льда суммарной |
|
мощностью более 0,4 м в каждом слое толщиной 1 м исследуемой |
|||
|
|
вечномерзлой толщи основания
Толщина прослоев и линз льда или мощность подземного льда учитывается в пределах глубины оттаивания многолетнемерзлых грунтов, определяемой по результатам теплотехнических расчетов
3. Требования к грунтам земляного полотна
Грунты, используемые для сооружения земляного полотна
Талые |
предпочтение |
Мерзлые |
Скальные, крупнообломочные, песчаные, глинистые
Общие требования к грунтам земляного полотна
Следует использовать преимущественно местные грунты;
Применяемые грунты должны обеспечивать на момент окончания строительства или после стабилизации нормативные требования в части прочности основной площадки под поездной нагрузкой, устойчивость откосов при воздействии природных факторов, деформативности основной площадки земляного полотна по СП 238.1326000.2015;
Влажность талых глинистых грунтов не должна превышать допускаемую из условия обеспечения устойчивости откосов и возможности их уплотнения;
Оценка пригодности талого или мерзлого грунта должна учитывать круглогодичность производства земляных работ с отсыпкой земляного полотна «в задел» для обеспечения требуемых сроков его стабилизации, в том числе после оттаивания и