7.4 Районирование территории Республики Беларусь по условиям пучинообразования

Проектирование, строительство и эксплуатация автомобильных дорог существенно зависит от природных условий местности. Из числа природных условий важнейшее влияние на образование пучин оказывает вид грунта, глубина его промерзания, влажность, продолжительность морозного периода, сумма градусо-дней мороза и др. В зависимости от относительного морозного пучения все грунты по степени пучинистости подразделяются на шесть групп: непучинистый, слабопучинистый, пучинистый, очень пучинистый, чрезмерно пучинистый.

Кнепучинистым грунтам относятся: песок гравелистый, крупный и средней крупности с содержанием частиц диаметром менее 0,05 мм меньше 15% и мелкий песок с сождержанием частиц диаметром менее 0,05 мм меньше 2%.

Кслабопучинистым – песок гравелистый, крупный и средней крупности с содержанием частиц менее 0,05 мм меньше 15%, супесь легкая крупная. Песок пылеватый, супесь пылеватая, суглинок легкий пылеватый, тяжелый пылеватый.

Кпучинистым : супесь легкая, суглинки легкий и тяжелый, глины, супесь тяжелая, пылеватая.

Кочень пучинистым: песок пылеватый, супеси пылеватые, суглинок тяжелый, пылеватый.

Кчрезмерно пучинистым: супесь тяжелая пылеватая, суглинок мелкий пылеватый.

Величина относительного пучения щебенистых, гравилистых, дресвяных песков при содержании более 15% частиц размером менее 0,05 мм ориентировочно можно принять как для пылеватого песка и определяется в лаборатории. Учитывая выше изложенное, а также то, что глубина промерзания грунтов играет важную роль в

процессе пучинообразования. Нами территория Республики Беларусь разделена на четыре зоны (рис.7.3).

I-я зона (Северо-Восточная) характеризуется продолжительной зимой около 120 сут, устойчивым снежным покровом, стоящим 100-120 дней. Оттепелей сравнительно мало. Промерзание грунта начинается в конце октября — начале ноября, а оттаивание — в конце марта — начале апреля. Средняя многолетняя отрицательная температура воздуха:−7 °С, −8 °С. Количество осадков — примерно

600 мм.

II-я зона (Центральная) − продолжительность зимы около 100 сут. Снежный покров держится от 80 до 100 дней. Начало промерзания — ноябрь, а оттаивания — начало апреля. Средняя многолетняя отрицательная температура воздуха : − 6 °С, − 7 °С. Количество осадков — около 650 мм.

III-я зона (Северо-Западная) − продолжительность зимы около 80 сут со значительным количеством оттепелей и осадками 700 мм. Средняя многолетняя отрицательная температура воздуха: − 5 °С, − 6 °С.

Рис.7.3. Схематическая карта районирования территории Беларуси по условиям пучинообразования.

IV-я зона (Юго-Западная) − характеризуется большим количеством дней оттепелей, один раз за 10 лет снежный покров не устанавливается. Продолжительность зимы – около 60 дней. Средняя отрицательная температура воздуха около − 4,5 °С. Осадков выпадает примерно 500 мм.

7.5. Прогнозирование вероятности появления пучин

При проектировании и строительстве дорог необходимо знать о возможности появления пучин в процессе её эксплуатации и запроектировать инженерные мероприятия исключающие их появления, т.е. производить прогнозирование появления пучин, и

тем самым предохранить дорожную одежду от разрушения. Нами разработана методика прогнозирования пучинообразования. В основу которой положен статистический метод определения глубины промерзания грунтов и третья расчётная схема (проф. Н. А. Пузакова), охватывающая места, где имеется постоянный источник увлажнения.

Порядок прогнозирования вероятности появления пучин производится следующим образом:

1.Принимается величина морозного пучения для заданного участка дороги (допустимая, контрольная или любая другая искомая).

2.По графику (рис. 7.4) находят глубину промерзания грунта Z0 ,при которой данная величина пучения может иметь место.

3.По карте изолиний (рис. 6.2, гл 6) определяется средняя

многолетняя глубина промерзания грунта Zср для рассматриваемого района.

4.Зная глубину промерзания грунта Z0и Zср, вычисляются модульный коэффициент кs по формуле

кs= (7.11)

5.По карте изолиний (рис. 6.3, гл 6) для рассматриваемого района находят коэффициент вариации Сv

6.Зная коэффициент вариации Сv и модульный коэффициент

кs, по таблицам С. И. Рыбкина (фрагмент таблицы С. И. Рыбкина приведен в табл. 7.1) определяется вероятность появления пучин заданной величины.

Таблица 7.1 - Модульный коэффициент Ks

Примечание – Допускаемая величина морозного пучения должна быть не более 6 см для гравелистых и щебеночных покрытий;4 см – для асфальтобетонных; 2 см – для цементобетонных покрытий.

Допустимое пучение должно быть: не более 6 см для гравийных и щебеночных покрытий; 4 см – для асфальтобетонного; 2 см – для цементобетонного [68].

По этим графикам можно определить необходимую высоту насыпи над уровнем грунтовых вод (по тому же критерию), дать оценку возможного морозного пучения на существующих дорогах. Внедрению предлагаемых рекомендаций при строительстве будет способствовать повышению устойчивости и долговечности автомобильных дорог.

Для примера определим вероятность появления пучин величиной 5 см на дороге Минск – Слуцк в районе г.Слуцка. При этом известно, что грунт земляного полотна супесчаный пылеватый, глубина залегания грунтовых вод 1,6 см, по степени увлажнения участок местности относится к третьей расчетной схеме.

Для заданного района имеем: продолжительность зимы Т= 80 суток, средняя глубина промерзания с учетом коэффициента перехода (kп= 1,7) zср= 93 см, коэффициент вариации Сv= 0,42.

По графику (рис.7.4) определяем значение глубины промерзания грунта, которая вызывает пучение величиной 5 см.

Рис.7.4. График определения глубины промерзания (см) по заданной величине морозного пучения.

Цифры на кривых − глубина залегания уровня грунтовых вод, h.

Она равна z0= 113 см. По формуле (6.30) гл.6 определяем модульный коэффициент

ks== 1,215

имея модульный коэффициент ks= 1,215 и учитывая, что для рассматриваемого района строительства коэффициент вариации Сv= 0,42 по таблицам С. И. Рыбкина находим, что вероятность появления пучения, величиной 5 см, составляет 1:25, т.е. один раз в 25 лет.