3.2.2.Расчет прочностных характеристик грунтов

Прочностные характеристики грунтов определяются по испытанию грунтов на срез. Испытание на срез связных грунтов (глины, суглинки и супеси) показывают, что грунты обладают связностью, интенсивность которой зависит от влажности грунта и степени его уплотненности. К образцу водонасыщенного пылевато-глинистого грунта приложена вертикальная нагрузка в первый момент времени передается на поровую воду. Лишь по мере выдавливания ее из пор это давление будет воздействовать на скелет грунта. В связи с этим образец испытывают на сдвиг после консолидации грунта, когда все возникающее нормальное напряжение уже передано на скелет грунта.

При напряжениях в диапазоне 0,05...0,5 мПа практически имеем прямую, описываемую уравнением Кулона

где – сопротивление грунта срезу – касательные напряжения при

которых грунт срезается по фиксированной плоскости при

нормальном давлении в МПа.

–угол внутреннего трения

–удельное сцепление в МПа, как параметр приведенной

прямолинейной зависимостью

–сила внутреннего трения.

Закон сопротивления пылевато-глинистых грунтов сдвигу формулируется так: предельное сопротивление связных грунтов сдвигу при завершенной их консолидации есть функция первой степени нормального напряжения.

Необходимо построить график по данным испытаниям грунта на срез.Масштаб графика по осям Р и 0.1 мПа – 20мм. Удельное сцепление (с) находится по формуле

На графике необходимо отмерить удельное сцепление (с) и провести прямую.

Определить по графику, вычисляемого по формуле

.

После необходимо определить угол внутреннего трения (φ)в градусах, который представляет собой угол между диаграммой сдвига и осью абсцисс.рис.3.2.3.

Рисунок 3.2.3. График зависимости сдвигающихся напряжений от нормальных

4. Комплексная оценка пригодности грунта и рекомендации по применению его в транспортных сооружениях

Оценка пригодности грунта для транспортных сооружений зависит от дорожно-климатических зон и классификации типов местности по характеру и степени увлажнения.

Состав грунта и его свойства в большей мере зависят от плотности и влажности, которая, в свою очередь, определяется погодно-климатическими условиями. Таким образом, один и тот же грунт может быть пригоден, ограниченно пригоден или даже не пригоден в различных климатических зонах.

В соответствии со СНиП 2.05.02-85 вся территория бывшего СССР разбивается на 5 ДКЗ.

Различают три типа местности по характеру и степени увлажнения:

1) поверхностный сток обеспечен, что соответствует сухим местам;

2) поверхностный сток не обеспечен, что соответствует сырым и мокрым местам;

3) грунтовые воды или длительно стоящие ( более 30 суток) поверхностные воды, оказывающие влияние на увлажнение верхней толщи грунтов, что соответствует мокрым местам.

4.1. Оценка грунта и рекомендации по его использованию

Решая эту задачу, будем исходить из того, что заданный грунт намечено применять в качестве:

1) основания насыпи земляного полотна;

2) материала для возведения рабочего слоя или нижней части насыпи;

3) оснований фундаментов мелкого заложения искусственных сооружений.

Требования к грунтам для использования их в вышеперечисленных целях изложены в соответствующих технических документах: СНиП 2.05.02-85 «Автомобильные дороги» и СНиП 2.02.01-83 «Основания зданий и сооружений».

Элементы земляного полотна:

Основание насыпи

Тело насыпи

Рабочий слой ( 2/3 Н_пр)

Дорожная одежда

Верхняя часть земляного полотна (рабочий слой) – часть полотна, расположенная в пределах земляного полотна от низа дорожной одежды на 2/3 глубины промерзания, но не менее 1,5 м от поверхности покрытия проезжей части.

Основание насыпи – массив грунта в условиях естественного залегания, расположенный ниже рабочего насыпного слоя, а при низких насыпях – и ниже границы рабочего слоя.

Основание выемки – массив грунта ниже границы рабочего слоя.

Производство оценки грунта.

Необходимо определить прочность основания земляного полотна по модулю деформации:

Е_j = (1+ e_i)/ а_i * β

Если Е5МПА или J_L = (W-W^p) / J_p = 0.5, то основание относится к слабым.

Определяем наименьшее возвышение поверхности покрытия над уровнем грунтовых вод или поверхности земли по таблице 21.

Таблица 21

Грунт рабочего слоя	Наименьшее возвышение поверхности покрытия в пределах дорожно-климатических зон
	II	III	IV	V
Суглинок тяжелый	2,2 1,6	1,8 1,4	1,5 1,1	1,1 0,8

Примечание: над чертой – возвышение поверхности покрытия над уровнем грунтовых вод, ворховодок, или длительно стоящих поверхностных вод; под чертой – то же, над поверхностью земли на участках с необеспеченным поверхностным стоком или над уровнем кратковременно стоящих поверхностных вод ( менее 30 суток).

К рабочему слою предъявляются особые требования: грунт в рабочем слое должен быть непучинистым, ненабухающим, непросадочным.

По типу и подтипу грунта по таблице 7 Приложения 2 определяем группу грунта по степени пучинистости.

По группе грунта из таблицы 6 определяем степень пучинистости.

Вывод: так как заданный грунт соответствует (не соответствует) требованиям, то возводить рабочий слой из данного грунта целесообразно ( не целесообразно)

При невозможности и нецелесообразности выполнения требований, указанных выше, должны быть предусмотрены мероприятия по обеспечению прочности и устойчивости рабочего слоя или по усилению дорожной одежды:

Устройство морозозащитного слоя;

Регулирование водно-теплового режима земляного полотна с помощью гидроизоляционных, теплоизоляционных, дренирующих или капилляропрерывающих прослоек;

Укрепление и улучшение грунта рабочего слоя с использованием вяжущих, гранулометрических добавок и др.;

Применение армирующих прослоек;

Понижение уровня подземных вод с помощью дренажа;

Применение специальных поперечников земляного полотна с целью защиты его от поверхностной воды ( уположенные откосы, бермы);

Сооружение дорожной одежды с технологическим перерывом или в две стадии.

Мероприятия назначаются в соответствии со СНиП и технико-экономических расчетов.

В соответствии со СНиП на сооружении при сопряжении с мостами насыпи по длине поверху не менее высоты насыпи плюс 2 метра ( считая от устоя) и понизу не менее 2 метров необходимо проектировать из непучинистых дренирующих грунтов.

При проектировании насыпей на слабых основаниях следует назначать обосновываемые расчетами специальные мероприятия, обеспечивающие возможность использования слабых грунтов в основании ( уположение откосов, устройство боковых призм, временную перегруппировку, регламентацию режима отсыпки насыпи, устройство вертикального дренажа, групповых свай – дрен, свайного основания, устройство легких насыпей, армирование насыпей геотекстильными прослойками и др.)