10 20 30 Влажность, %

Рис. X !\Л4. Пример графика расчет­ного состояния грунта

Грунтовые основания в естественных условиях обычно неодно­родны и состоят из напластований, отличающихся друг от друга. Од­нако физико-механические свойства даже однородных по составу на­пластований в разных условиях также отличны друг от друга, так как их влажность и степень уплотнения неодинаковы. Поэтому разделение 270

грунтовой толщи на характерные слои и установление для них расчет­ных характеристик требуют большого внимания при инженерно-гео­логических обследованиях.

Обычно различают два случая грунтовых напластований: сравнительно однородные слои с незначительными колебаниями свойств. В этом случае при расчетах можно пользоваться средними зна­чениями характеристик грунтов;

наличие в грунтах слоев, резко отличающихся от смежных слоев, свойства которых определяют деформации массива. Последнее харак­терно, например, для оползней консеквентного типа и насыпей на сапропелевых болотах, покрытых растительным ковром сплавины. В пределах каждого слоя пользуются средними значениями харак­теристик.

Выделение отдельных грунтовых слоев, различающихся по свой­ствам, проводят графически, откладывая экспериментальные точки характеристик грунта, применяемых в расчете, или его физические ха­рактеристики (плотность, влажность и др.) в зависимости от глубины взятия образцов для испытаний. Группировки точек позволяют выделять характерные напластования.

За однородные могут быть приняты слои, в пределах которых ко­эффициент пористости изменяется не более чем на 0,2, а влажность глинистых грунтов в пределах естественного залеганий не более чем на 8%.

Для ориентировочных расчетов на стадии сравнения вариантов могут быть использованы средние значения характеристик грунтов, приведенные в Строительных нормах и правилах. Полученные решения должны быть проверены при рабочем проектировании с использованием характеристик грунтов, определенных при лабораторных испытаниях образцов грунтов с ненарушенной структурой при влажностях, ха­рактерных для наиболее неблагоприятного периода работы земляного полотна.

§ Х1У.2. РАСПОЛОЖЕНИЕ ГРУНТОВ В ЗЕМЛЯНОМ ПОЛОТНЕ

Применительно к использованию для устройства земляного по­лотна различают несколько видов грунтов.

Крупнообломочные скальные грунты — обломки скальных пород, получаемые при искусственной разработке или залегающие в естест­венных условиях в виде аллювиальных или деллювиальных отло­жений

Различают глыбовые (валунные) и щебенистые (галечниковые) грунты. Эти грунты являются хорошим материалом для возведения насыпей, поскольку они устойчивы против воздействия текучей воды и не поглощают влагу. Проникание воды в промежутки между облом­ками разрушенной скальной породы, если она не является слабой и быстровыветривающейся, не влияет существенно на прочность и ус­тойчивость земляного полотна. Однако использование крупнообломоч- иых скальных грунтрв встречает затруднения из-за трудности их уплотнения.

Близки по свойствам к каменистым грунтам отходы промышленно­сти — кислые и нейтральные металлургические шлаки, хорошо обож женные горелые породы отвалов каменноугольных шахт, которые без ограничений допускаются для отсыпки насыпей.

Гравийные и песчаные грунты водопроницаемы и не склонны к накоплению влаги при промерзании. Насыщение водой мало влияет на устойчивость этих грунтов в земляном полотне. Песчаные грунты (за исключением мелких пылеватых песков) представляют собой на­илучший материал для насыпей, возводимых в неблагоприятных ги­дрогеологических условиях: на заболоченных участках и на поймах рек. В результате малой высоты капиллярного поднятия и хорошей водопроницаемости эти грунты не переувлажняются в основаниях до­рожных одежд и быстро просыхают в пойменных насыпях при спаде высоких вод. Однако из-за малой сопротивляемости размыву дожде­вой водой и развеиванию ветром откосы насыпей и выемок в песчаных грунтах необходимо укреплять. Особенно надежным должно быть укрепление насыпей на поймах, где возможно течение воды и набег волн.

Супесчаные грунты содержат небольшое количество глинистых частиц, достаточное для придания им связности в сухом состоянии. При увлажнении супесчаные грунты сохраняют сопротивление на­грузкам, достаточное для устойчивости земляного полотна. Насыпи из супесчаных грунтов можно устраивать как в сухих, так и в переувлаж­ненных местах.

Пылеватые супесчаные грунты, содержащие более 50% частиц диа­метром мельче 0,25 мм, менее устойчивы в переувлажненном состоянии. При промерзании они склонны к накоплению влаги и пучению.

Пылеватые суглинки и тяжелые пылеватые супеси, содержащие большое количество фракций размером 2,0—0,05 мм, особенно под­вержены процессам зимнего вла гона коп лени я и пучинообразования. В откосах земляного полотна эти грунты легко размываются и при­ходят в текучее состояние.

На дорогах с усовершенствованными капитальными типами дорож­ных покрытий земляное полотно из пылеватых грунтов и пылеватых суглинков в неблагоприятных гидрологических условиях в верхней части отсыпают из непылеватых песчаных и легких супесчаных грун­тов. Толщину слоя устойчивых грунтов принимают равной 1,0—1,2 м во II климатической зоне и 1,0—0,8 — в III зоне. В выемках верхние слои пылеватого грунта до глубины не менее чем 0,8 м от бровки долж­ны быть заменены устойчивыми грунтами (рис. XIV.5).

Суглинистые грунты являются хорошим материалом для земляного полотна. Они хорошо сопротивляются размыву и устойчивы в отко­сах. В пойменных суглинистых насыпях при спаде высоких вод обрат­ное движение воды, ранее проникшей в насыпь, может вызывать гидродинамическое давление, приводящее к обрушению откосов.

Глинистые грунты обладают значительной связностью и очень малой водопроницаемостью, в связи с чем они медленно насыщаются 272

/

Рис. XIV.5. Замена неустойчивых грунтов:

Рис. XIV.6. Размещение в земляном полотне водопроницаемого и водо­непроницаемого грунта. .Точками показан водопроницаемый грунт, штриховкой — водонепроницаемый

а — в насыпях; о-в выемках;

— мороюустойчивый грунт; 2 — присып­ные оОочины из устойчивого грунта; 3 — возвышение низа мороюзащнтного слоя над уровнем воДы в канапе не менее 0.2 м;

Н — не менее 0.8 м

водой и столь же медленно просыхают. Эти грунты применяют, если их влажность в условиях естественного залегания не превышает оп­тимальную, для отсыпки насыпей в сухих местах и в местах, увлажняе­мых на короткое время. В переувлажненном состоянии глинистые грунты переходят в мягкопластичное и текучее состояние, липки, не оддаются уплотнению.

Существует ряд горных пород, образовавшихся в результате уп­лотнения и цементации глинистых грунтов — иольдиевые глины, аргиллиты, мергели, сланцевые глины. Прочность этих пород, а также меловых грунтов, алевролитов и топливных шлаков, зол ТЭЦ и их смесей снижается при воздействии природных факторов. Поэтому такие грунты можно использовать для устройства насыпей только в благоприятных условиях увлажнения, обеспечивая защиту неустой­чивых грунтов от поверхностной влаги.

Илистые и торфянистые грунты обладают значительной склон­ностью к объемным изменениям при колебаниях влажности. Или­стые грунты при увлажнении теряют связность и приходят в плывун­ное состояние. Торфянистые грунты сильно сжимаемы. Применять их в насыпях запрещено. Исключением являются лишь некоторые кон­струкции насыпей на болотах.

Содержание в грунтах растворимых солей и органических веществ (засоленные и заторфованные грунты и. отчасти черноземы) вызывает существенное изменение их физико-механических свойств. Особен­ности проектирования земляного полотна из таких грунтов рассмат­риваются в разделе о проектировании дорог в сложных геофизических условиях.

При разработке грунтов дорожно-строительными машинами их естественное сложение нарушается, грунты раздробляются на отдель­ные комки. При недостаточном уплотнении грунта вода просачивается в насыпь по порам между комками и вызывает его размокание.

Наклонные слои связных грунтов, оказавшиеся в теле насыпи, особенно если они подверглись уплотнению проездом в период строи­тельства,- могут образовывать при увлажнении поверхности сколь­жения, по которым происходит оползание части насыпи. Поэтому-пр

и

гспользовании для постройки насыпей грунтов различного состава и свойств необходимо соблюдать определенные правила размещения их в теле насыпи, обеспечивающие устойчивость земляного полотна (рис. XIV.6):

разнородные грунты следует размещать в теле насыпи горизонталь­ными слоями. Менее водопроницаемые грунты располагают в нижних слоях, хорошо дренирующие — в верхних. Исключением являются случаи, когда дренирующий грунт предназначен для прерывания ка­пиллярного поднятия воды в насыпь из переувлажненного основания;

поверхностям слоев водонепроницаемых грунтов придают двух­скатный поперечный профиль с уклоном 20—40°/₀0, что способствует стоку из насыпи просачивающейся воды; из слоев водопроницаемых грунтов должен быть обеспечен вывод воды на откосы;

не следует отсыпать насыпи в виде замкнутого ядра из одного грун­та, прикрытого сверху и с боков другим грунтом. Исключением явля­ются случаи уширения земляного полотна при реконструкции дорог, когда для устойчивости присыпной части должны предусматриваться специальные мероприятия. Не разрешается уширение водонепроница­емым грунтом насыпей, построенных из дренирующего грунта;

воспрещается бессистемная, случайная отсыпка различных по свойствам грунтов. При такой отсыпке в теле насыпи могут образо­ваться линзы, в которых может скапливаться вода, и увлажненные наклонные поверхности, по которым возможно оползание.