где НТ – глубина предварительного оттаивания грунтов основания до возведения земляного полотна, м; определяют по картам (см. рис. 2.2– 2.5) с учетом прогнозируемой влажности; S1 – осадка грунтов основания после предварительного оттаивания под действием собственного веса, м;
|
|
S1 = Ao HT + ao |
γT HT2 |
|
, |
|
(2.10) |
||
|
|
|
|
||||||
|
Ао – коэффициент оттаивания грунтов; 2определяют экспериментально |
||||||||
СибАДИ |
|||||||||
|
или принимают по табл. 2; ао – коэффициент уплотнения грунтов осно- |
||||||||
|
вания, см2/кгс; определяют экспериментально или принимают по |
||||||||
|
табл. 2.2; γТ – плотность талого грунта, кг/см3. |
|
Таблица 2.2 |
||||||
|
Грунт |
|
|
|
|
Ао |
|
ао, см2/кгс |
|
|
Глина, сугл нок тяжелый пылеватый |
|
0,05 – 0,08 |
|
0,07 – 0,12 |
||||
|
угл нок легк й, легк й пылеватый |
|
0,03 – 0,05 |
|
0,06 – 0,09 |
||||
|
угл нок с включен ем гравия |
|
|
|
|
0,01 – 0,03 |
|
0,03 – 0,05 |
|
|
Супесь пылеватая, легкая |
|
|
|
|
|
0,02 – 0,04 |
|
0,04 – 0,06 |
|
Песок пылеватый |
|
|
|
|
|
0,01 – 0,02 |
|
0,02 – 0,03 |
|
Значен я коэфф ц ентов |
о и ао для тор- |
|
|
|
||||
|
фов определяют по р с. 2.8. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При использовании геотекстиля в конст- |
|
|
|
|||||
|
рукциях насыпей их высоту, полученную по |
|
|
|
|||||
|
формулам (2.1), (2.8) настоящего приложе- |
|
|
|
|||||
|
ния, умножают на коэффициент Кст = 0,88, |
|
|
|
|||||
|
учитывающий охлаждающее влияние гео- |
|
|
|
|||||
|
текстильной прослойки на глубину оттаива- |
|
|
|
|||||
|
ния принятой конструкции насыпи. |
|
|
|
|
||||
|
2.3 Расчет насыпи на снегонезаносимость |
|
|
|
|
||||
|
Высоту снегонезаносимой насыпи Нс.н |
|
Рис. 2.8. Зависимость коэффи- |
||||||
|
определяют по формуле |
|
|
|
|
|
циента уплотнения ао (1) и от- |
||
|
Hc.н = Kсhp.cн + |
h , |
(2.11) |
таивания |
о (2) от влажности |
||||
|
где Кс – коэффициент, корректирующий вы- |
торфа Wотн |
|||||||
|
с его высотой на трассе; |
||||||||
|
соту снежного покрова |
на |
метеостанции |
|
|||||
hр.сн – расчетная высота снежного покрова, м, с учетом вероятности ее
превышения 5% по данным ближайшей метеостанции; ∆h – возвышение насыпи над снежным покровом, м; назначается для районов с метелевой деятельностью в зависимости от категории дороги: II – 0,7 м, III – 0,6 м,
IV – 0,5 м, V – 0,4 м.
Показатель Kс определяют по данным снегомерных съемок по трассе во время зимних изысканий. Для более надежной корреляции количество снегомерных съемок в зимний период должно быть не менее 15.
67
При этом фиксируют даты проведения снегомерных съемок и сравнивают их с результатами снегомерных съемок на метеостанции в те же дни. Распределение снежного покрова по трассе устанавливают с привязкой к пикетам, и результаты замеров заносят в журнал по форме табл. 2.3.
учетом полученных данных коэффициент Кс рассчитывают по формуле
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Kс = |
hc.m |
|
|
|
|
|
|
|
(2.12) |
|
||||
СибАДИ |
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
hc.м |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где hс.т – высота снежного покрова на трассе, м; hс.м – высота снежного |
|||||||||||||||||||||
|
|
покрова по метеоданным на дату снегомерных съемок на трассе, м. |
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2.3 |
||||
|
|
Время на- |
|
|
|
Показатели снегомерных съемок |
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
блюден я |
на трассе (пункт, км, ПК) |
|
|
на метеостанции (пункт) |
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
Высота |
Плот- |
Ско- |
Ско- |
|
|
|
|
|
Высота |
Плот- |
Ско- |
|
|
|
|
|||
|
Год |
Ме- |
Ч с- |
снежно- |
ность |
ветра |
ветра |
Румб |
|
|
Ре- |
снежно- |
ность |
ветра |
Румб |
|
Ре- |
||||||
|
сяц |
ло |
го по- |
снега, |
ветра |
льеф |
го по- |
снега, |
ветра |
льеф |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
крова, м |
|
г/см3 |
V1,0, |
Vф, |
|
|
|
|
|
крова, м |
г/см3 |
Vф, |
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
м/с |
м/с |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
м/с |
|
|
|
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
9 |
10 |
11 |
|
12 |
13 |
|
14 |
|
|||||
|
|
|
Значение Кс осредняют и вводят в формулу (2.11). При невозмож- |
||||||||||||||||||||
|
|
ности проведения зимних изысканий значение корректирующего коэф- |
|||||||||||||||||||||
|
|
фициента Кс для склоновых участков местности разрешается ориент - |
|||||||||||||||||||||
|
|
ровочно принимать по табл. 2.4. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
В районах со слабовыраженной метелевой деятельностью, где пре- |
||||||||||||||||||||
|
|
имущественно распространены снегопады, необходимое возвышение |
|||||||||||||||||||||
|
|
насыпи над снежным покровом ∆h определяют из условия размещения |
|||||||||||||||||||||
|
|
снега в придорожной полосе по графику, приведенному на рис. 2.9. |
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2 .4 |
||||
|
|
|
|
|
Характеристика местности |
|
|
|
|
|
Значения коррек- |
|
|||||||||||
|
|
Расположение трассы |
|
Условия обтекания |
|
Крутизна склона |
|
тирующего коэф- |
|
||||||||||||||
|
|
|
на склоне |
|
|
|
|
фициента Кех) |
|
||||||||||||||
|
|
Вблизи вершины |
|
Наветренная сторона |
|
|
1:15 – 1:50 |
|
|
|
0,30 |
|
|
|
|||||||||
|
|
Верхняя часть склона |
|
|
То же |
|
|
|
|
|
>1:15 |
|
|
|
0,55 |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
≥1:20 |
|
|
|
0,80 |
|
|
|
|
|
|
Нижняя часть склона |
|
|
-″- |
|
|
|
|
1:10 – 1:100 |
|
|
0,8 – 1,0 |
|
|
||||||||
|
|
У основания склона |
|
|
-″- |
|
|
|
|
|
>1:30 |
|
|
|
1,2 – 1,3 |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1:100 |
|
|
|
2,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Подветренная сторона |
|
|
|
>1:40 |
|
|
|
>2,0 |
|
|
|
|||||
х) Значения Кс даны относительно высоты снежного покрова на открытых равнинных участках местности.
68
СибАДИР с. 2.9. Зав с мость нео ходимого возвышения насыпи ∆h от высоты снежного покрова из условия размещения снега, убираемого с дороги.
Ц фры на кривых – категория дороги
2.4. Расчет строительной осадки грунтов основания и тела насыпей
В расчетах строительной осадки грунтов основания при сооружении насыпей следует учитывать время производства работ (лето, зима) и технологию возведения земляного полотна (на полную высоту или послойно).
На участках, где земляное полотно запроектировано по первому принципу, насыпь возводят на полную высоту в зимний период на про-
мерзших грунтах деятельного слоя, которые в летний период не отта - вают. Строительная осадка в таких случаях протекает в результате обжатия мерзлого мохорастительного покрова под весом насыпи. Величина обжатия (строительная осадка) Sc = 0,5hм.п, где hм.п. – мощность (толщина) мохорастительного покрова, см.
На участках, где земляное полотно запроектировано по второму принципу, насыпь возводят на полную высоту как в зимний, так и в
летний периоды.
При зимней отсыпке строительную осадку Sс определяют по следующим схемам:
– насыпь возводят на полную высоту из сыпучемерзлого песчаного или крупнообломочного грунта на промерзших грунтах деятельного слоя:
Sc = Sг.о, |
(2.13) |
69
где Sг.о – осадка грунтов основания в результате их оттаивания на расчетную глубину и уплотнения в пределах этой глубины под действием собственного веса, веса насыпи и подвижной нагрузки, см;
– насыпь возводят на полную высоту из сухо- и твердомерзлых грунтов, а также из талых песчаных или глинистых с комьями мерзлых
грунтов на промерзших грунтах деятельного слоя: |
|
Sc = Sт.н + Sг.о, |
(2.14) |
Сибгде Sт.н – осадка в результатеАДоттаивания и уплотненияИгрунта в теле насыпи, см.
При летней отсыпке строительную осадку определяют по схеме послойного возведен я насыпи на оттаивающих грунтах деятельного слоя. Общая осадка слагается из суммы осадок, протекающих при отсыпке каждого слоя доведении насыпи до проектной отметки:
Sc = Sг.о1 + Sг.о2 + Sг.о3 +…+ Sг.оi, |
(2.15) |
||
где Sг.о1, Sг.о2, Sг.о3, …, Sг.оi – осадка грунтов основания соответственно |
|||
при отсыпке первого, второго, третьего и i -го слоев насыпи. |
|
||
Стро тельную осадку грунтов в теле насыпи на стадии проектиро- |
|||
вания определяют по формуле |
|
|
|
|
К |
|
(2.16) |
|
|
у , |
|
ST.H = Hг 1− |
|
|
|
|
Kот |
|
|
где Нг – прогнозируемая глу ина сезонного оттаивания грунта насыпи, см; Ку – прогнозируемый минимальный коэффициент уплотнения сухоили твердомерзлого грунта, принимаемый по [1]; Кот – прогнозируемый ми-
нимальный коэффициент уплотнения после оттаивания сухоили твердомерзлого грунта, принимаемый по [1].
Строительную осадку тела насыпи на стадии строительства уточняют по формуле настоящих норм [1].
Строительную осадку грунтов основания при высоте насыпей до 2 м можно ор ентировочно определять (на стадии рекогносцировочных
изысканий) по формуле |
|
Sг.о = амевмWОТН , |
(2.17) |
где е – основание натурального логарифма; е = 2,72; ам, вм – коэффициенты, учитывающие наличие или отсутствие мохорастительного покрова толщиной до 20 см на поверхности основания; для участков трассы с
ненарушенным мохорастительным покровом ам = 3,81, вм = 1,95, без мохорастительного покрова или с сильнонарушенным ам = 1,05, вм = 3,55; WОТН – естественная влажность грунта основания, доли влажности на границе текучести; WОТН = 0,4–1,2.
Строительную осадку глинистых грунтов основания на стадии составления рабочих чертежей следует определять в зависимости от типа местности по формулам:
70
для 1-го типа
S |
|
= |
а h |
|
р |
|
+ |
γh |
|
; |
(2.18) |
г.о |
o г.о |
о |
г.о |
|
|||||||
|
|||||||||||
для 2-го типа |
|
1+εо |
|
|
2 |
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а h |
|
|
|
|
γh |
|
|
S |
|
|
= A h |
+ |
o г.о |
р |
|
+ |
г.о |
, |
(2.19) |
||
|
|
|
|
||||||||||
|
г |
.о |
|
o г.о |
|
1+εо |
|
о |
|
2 |
|
||
где aо – коэффициент уплотнения грунтов основания; Ао – коэффициент |
|||||||||||||
отта ван я грунтов основания; hг.о – расчетная глубина оттаивания |
|||||||||||||
грунтов основан я, см; ро |
|
– удельное давление на поверхность грунта |
|||||||||||
основан я (от подвижной нагрузки и веса насыпи); для автомобильных |
|||||||||||||
дорог ро = 0,0735 МПа, при использовании геотекстиля в нижней части |
|||||||||||||
насыпи ро = 0,049 МПа; |
|
γ |
– плотность |
грунта |
основания, |
кг/см3; |
|||||||
Сибεо – начальный коэффициентАпористостиДИгрунта основания, доли единицы.
Стро тельную осадку торфяного грунта основания следует опреде-
лять по формуле |
(2.20) |
Sг.о =1−ее, |
|
hг.о |
|
где е – относительная осадка торфяного грунта основания при оттаивании под нагрузкой; устанавливают при инженерных изысканиях. Допускается принимать е по та л. 2.6.
|
|
|
|
|
|
Та лица 2.6 |
||
Суммарная влаж- |
Плотность, т/м3 |
Значение е при давлении, МПа |
||||||
ность грунта, доли |
грунта |
сухого |
||||||
|
|
|
|
|
||||
единицы |
грунта |
0,01 |
0,025 |
0,05 |
0,075 |
0,1 |
||
|
||||||||
2 |
1,02 |
0,34 |
0,13 |
0,19 |
0,27 |
0,31 |
0,38 |
|
4 |
0,98 |
0,20 |
0,20 |
0,27 |
0,37 |
0,41 |
0,44 |
|
6 |
0,95 |
0,13 |
0,24 |
0,32 |
0,43 |
0,48 |
0,52 |
|
8 |
0,92 |
0,10 |
0,28 |
0,37 |
0,48 |
0,54 |
0,58 |
|
12 |
0,89 |
0,07 |
0,31 |
0,41 |
0,53 |
0,60 |
0,65 |
|
16 |
0,86 |
0,05 |
0,33 |
0,43 |
0,57 |
0,64 |
0,69 |
|
Строительную осадку оттаивающих грунтов основания при послойной отсыпке насыпи в летний период определяют по следующим формулам:
|
Sг.о1 |
= Ам.п h м.п + ам.п h м.п Ро; |
(2.21) |
|
Sг.о2 |
= Ам.п h м.п + Аг.о h г.о1 |
+ аг.о h г.о1 Ро; |
(2.22) |
|
|
Sг.о3 |
= ам.п h м.п Ро + |
аг.о h г.о2 Ро, |
(2.23) |
где Ам.п, Аг.о – коэффициент оттаивания соответственно мохорастительного покрова и грунта основания; ам.п, аг.о – коэффициент уплотнения соответственно мохорастительного покрова и грунта основания; Ро –
нагрузка на основание от веса уплотняющих средств и веса насыпи,
71
МПа; hг.о1, hг.о2 – толщина слоя грунта основания, оттаивающего соответственно при отсыпке второго и третьего слоев насыпи, см.
Значения Ам.п, ам.п, Аг.о, аг.о принимают согласно табл. 2.7. Учитывая, что влажность грунтов основания после уплотнения уменьшается, в расчетах по формулам (2.22) и (2.23) настоящего приложения следует принимать Аум.п = 0,7; Ауг.о = 0,8.
Давление на оттаивающие грунты основания определяют по фор- |
||||||||
СибАДИ |
||||||||
мулам: |
|
|
|
|
|
|
|
|
а) от веса отсыпанного слоя насыпи и собственного веса оттаиваю- |
||||||||
щего грунта основан я: |
|
|
|
|
|
γ(hг.о −hм.п ) |
|
|
P =γ |
h +γ |
м.п |
h |
м.п |
+ |
|
, |
|
1 |
н н |
|
2 |
|
(2.24) |
|||
где γн – плотность грунта насыпи, кг/см3; hн – толщина (в уплотненном
состоян ) отсыпанного слоя насыпи, см; |
γм.п – плотность мохорасти- |
тельного покрова (торфа), кг/м3; hм.п – толщина мохорастительного по- |
|
крова, см; |
|
б) от уплотняющ х средств |
|
Р2 = σ Рп ξ, |
(2.25) |
где σ – напряжения, возникающие в слое грунта от уплотняющих средств на расчетной глу ине (принимают по табл. 2.7 настоящего приложения), Па; Рп – давление в пневматических шинах уплотняющих
средств, Па; ξ – коэффициент динамичности; ξ = 1,5.
Глубину оттаивания hг.о грунтов основания, увеличивающуюся по мере производства земляных работ, определяют непосредственными измерениям или ориентировочно рассчитывают по формуле
|
hг.о = Vг Тот.г , |
(2.26) |
|
где Vг – скорость оттаивания грунта, см/сут; принимают по табл. 2.8 на- |
|||
стоящего приложения; Тот.г – время оттаивания слоя грунта, сут; прини- |
|||
мают в зависимости от сроков отсыпки слоев земляного полотна. |
|||
|
|
|
Таблица 2.7 |
Относительная глу- |
Напряжение σ, 104 |
Относительная глу- |
Напряжение σ, 104 |
бинах) ψ |
Па |
бинах) ψ |
Па |
0 |
9,80 |
2,5 |
3,230 |
0,25 |
9,80 |
3,0 |
2,450 |
0,50 |
10,39 |
4,0 |
1,470 |
0,75 |
10,49 |
5,0 |
0,980 |
1,00 |
9,51 |
7,0 |
0,490 |
1,50 |
6,66 |
10,0 |
0,345 |
2,00 |
4,61 |
20,0 |
0,098 |
х)Относительная глубина ψ равна отношению расстояния от поверхности насыпи до расчетного сечения nр к радиусу круга, равновеликого площади отпечатка спаренного колеса r.
72
|
|
|
Таблица 2.8 |
|
Грунт |
Скорость оттаивания, см/сут, в дорожно-климатической подзоне |
|||
11 |
12 |
13 |
||
|
||||
Супесь |
3,0 – 4,3 |
3,5 – 4,8 |
5,7 – 7,2 |
|
углинок |
2,3 – 3,4 |
2,9 – 4,3 |
4,4 – 6,8 |
|
Глина |
1,4 – 3,0 |
2,4 – 4,0 |
2,8 – 5,2 |
|
СибАДИ22. Наледи борьба с ними. |
||
|
|
Контрольные задания |
1. |
Техн ческая класс фикация автомобильных дорог общего пользования. |
|
2. |
Вечномерзлые грунты, основные понятия и термины. |
|
3. |
Дорожно-кл мат ческое районирование зоны вечной мерзлоты. |
|
4. |
Вечномерзлые грунты и их распространение в России. |
|
5. |
Дорожно-кл мат ческое районирование первой ДКЗ. |
|
6. |
Подзоны первой ДКЗ, их распространение, количество и названия. |
|
7. |
Влажность грунтов деятельного слоя. |
|
8. |
Мощность деятельного слоя каждой подзоны, рельеф. |
|
9. |
Т пы местности по характеру увлажнения. |
|
10. Пр нц пы проект рования земляного полотна в зоне вечноймерзлоты. |
||
11. |
Расчетное состоян е грунтов основания в I ДКЗ. |
|
12. |
Требование к грунтам земляного полотна. |
|
13. |
Конструкции земляного полотна. |
|
14. |
Методика назначения высоты насыпи в зоне вечной мерзлоты. |
|
15. |
Теплотехнические расчеты при назначении высоты насыпей. |
|
16. |
Конструкции земляного полотна при первом принципе проектирова- |
|
|
ния, расчет высоты насыпей. |
|
17. |
Классификация вечномерзлых грунтов по физическому состоянию |
|
|
(по температуре грунта). |
|
18. |
Назначение высоты насыпей по допускаемой величине осадок грун- |
|
|
тов основания в зоне вечной мерзлоты. |
|
19. |
Особенности расчета дорожных конструкций на прочность в I ДКЗ. |
|
20. |
Особенности водно-теплового режима дорожных конструкций в |
|
|
I ДКЗ учет их при проектировании. |
|
21. |
Мерзлотные явления в зоне вечной мерзлоты. |
|
23. Особенности изысканий и трассирования дорог в зоне вечной мерзлоты.
73