.

1. Сво1ства торфяных грунтов

Торфяной грунт- материал полученный в рещультате разложения без доступа кислорода растительных остатов и животного мира

В зависимости от происхождения торф бывает трех типов:

• Верховой – его образуют растения, получающие атмосферное питание;

• Переходный – его образуют остатки олиготрофных растений (перепревшие остатки);

• Низинный – его также образуют перепревшие остатки и растения (торфообразователи) питающиеся грунтовыми водами.

• Свойства торфа и торфяных грунтов

•     Плотность твердых частиц торфов в соответствие с особенностями их состава значительно ниже, чем у минеральных грунтов, причем ее значение уменьшается при возрастании степени разложения торфа.

•     А тк плотность мала, пористость торфа очень высокая: ее величина у нормализованного слаборазложившегося торфа составляет 90-95%. С увеличением степени разложения и зональности пористость торфа закономерно уменьшается. Характер пор в торфе довольно своеобразный: наряду с очень мелкими порамиимеются весьма крупные, образованные растительными остатками.     При высыхании торфа наблюдается значительная усадка: величина объемной усадки изменяется от 15-20 до 70-75% (чаще всего 40-50%). Она велика во всех видах торфов, .Величина усадки определяется начальной влажностью, зольностью и степенью разложения торфа.     Торфяные образования в естественных условиях обладают чрезвычайно низкой способностью к набуханию (доли процента), что объясняется их практически полной водонасыщенностью. При высыхании и последующем увлажнении величина набухания торфа может быть значительной. Но в процессе этого набухания объем и влажность торфа никогда не достигнут первоначальных величин, т.к торф при высушивании изменяется необратимо и утрачивает способность поглощать то количество воды, которое он поглощал в естественном состоянии.     Торф водопроницаем. Однако, несмотря на большую пористость, величина водопроницаемости его относительно мала. С увеличением степени разложения и плотности активная пористость торфа значительно снижается и водопроницаемость уменьшается. Водопроницаемость сильно разложившихся торфов приближается к водопроницаемости глин, а слаборазложившихся – к водопроницаемости песка.     Отличительной чертой торфа является его сильная сжимаемость под нагрузкой, величина которой в десятки и сотни раз выше, чем у минеральных грунтов. Она достаточно тесно связана с генезисом торфа, его степенью разложения, плотностью и влажностью.. Наибольшей сжимаемостью обладает слаборазложившийся торф, наименьшей – при прочих равных условия – сильноразложившийся торф. Нарушение естественной структуры торфа значительно увеличивает степень его сжимаемости: показатель уплотнения увеличивается на 10-30% по сравнению с торфом, имевшим естественное сложение.     Прочностные характеристики торфа также зависят от их генезиса, степени разложения, плотности и влажности. Наибольшей прочностью обладают низинные торфа .     Неоднородность строения и состава торфяной залежи и сильная сжимаемость торфа могут привести к значительным неравномерным осадкам возводимых сооружений. Эти осадки протекают обычно в течение весьма длительного периода времени. Кроме того, следует иметь в виду, что торфяным грунтам в отличие от минеральных свойствен еще один специфический вид уплотнения во времени – под влиянием микробиологических процессов в органическом веществе торфа, сопровождающийся его минерализацией.

2.Типы торфяных грунтов по прочности. Типы болот. Основыне принципы проектирования земляного полотна на болотах.

Прочность грунта : сопротивление на сдвиг (тао) крыльчатка, сопротивление вдавливанию- пенетрометр

Болота- места с затрудненным поверхностным и внутренним стоком занятые залежами водонасыщенных грунтов. Границу болота принято считать от глубины 0.5м

ПО происхождению болота разделяют :

- сплавенные( заросшие водоемы и реки) и торфяные (появившиеся в следсвие заболачивания суши)

По условиям расположения и питания водой разлиячают:

- низинные (грунтового, озерного или речного питания) -переходные (смешанного питания)

-верховые (атмосферного питания)

( ТИП БОЛОТ) Iа –Болота заполенные торфом, перекрытые слоем минирального грунта

Iб – болота сплошь заполненные торфом IIа- болота включающие слой торфа, подстилаемые слоем сопропеля, мергеля или ила, и перекрытого сверху слоем минерального грнута

IIб- болота включающие слой торфа, подстилаемый слой сопропеля, мергеля или ила

III- болота, с торфяным слоем, плавающим на поверхности воды (сплавинное болото)

Конструкция зп на болоте :

- выторфовка (удаление слабого грунта из основания) -«плавающая насыпь» ( использование слабого грунта под основание)

3. Конструкции ЗП на болотах

Конструкции зп на болотах принимают с учетом типа болот, свойств болотных грунтов, капитальности дорожных сооружений и экономических факторов. При выборе конструкций обычно рассматривают несколько возможных вариантов.

3. Возведение зп по типу плавающая насыпь

Используется на болотах 1 или 2 типа для дорого 4 и 5 т.к. Использование слабых болотных грунтов в качестве основания значительно снижает объемы земляных работ , следовательно и стоимость возведения ЗП. Поэтому, данный вариант рассматривается, как основной из конкурирующих.

1. Очистка полосы отвода, 2 Проминка мохотравяного покрова, 3 Разбивочные работы, 4 Отсыпка первого слоя ( Разработка, транспортировка и планировка), 5 Отсыпка второго слоя, 6 Отсыпка третьего слоя…

Грунт полотна Характеризуется величиной осадки S

Строительство можно начинать после периода консолидации, т.е. когда осадка достигла 90%

Однако его осуществление требует выполнения дополнительных требований к ЗП: 1. Боковое вдавливание слабого грунта в основание насыпи в период эксплуатации должно быть исключено.

2.Интенсивная часть осадки должна заканчиваться до устройства покрытия 3.Упругие колебания насыпей на торфяных основаниях при движении ТС не должны превышать допустимых значений

Достоинства и недостатки: +

Нетрудоемкий процесс, небольшой объем земляных работ, небольшая стоимость, удобство и быстрота строительства, без нарушения гидрологии -

Некапитальность конструкции, большие затраты на ремонт и содержание дороги, сложность проектирования

Конструкции по методу плавающей насыпи: 1. Конструкция с импользованием лежневого настила + период консолидации снижается -период эксплуотации снижается -ширина ЗП по низу должна быть равна длине хлыста ствола (12-15 см, не более)

2. Конструкция ЗП с использованием геосинтетического материала

+давление передаваемое с насыпи будет снижено , следовательно, снижение величины осадки и , как следствие, сокращение периода консолидации

3.Конструкция ЗП с использованием геосинтетического материала и обоймы +обойма снижает напряжение и передает поднятие капиллярной воды

-сложность назначения толщины обоймы, что может снизить несущую способность

5. Методы, принимаемые для ускорения осадки насыпей плавающего типа.

1. устройство песчаных дрен

+ период консолидации можно сократить с полутора лет

+повышает капитальность конструкции -возрастает стоимость -невысокая скорость строительства

2. Использование дренажных прорезей

2. Метод временного пригруза

Придавливать грунтом насыпь в 2 раза больше. После осадки основания грунт используется на соседних участках

При 90% консолидации для 1 и 2 тк и 80% для низших категорий. Если насыпь будет отсыпаться на 1.6 м, то период консолидации наступит через 1.5 года, если насыпь будет отсыпаться на 3.2 м, то период консолидации наступит через 6 месяцев. Давление будет постепенно отжимать воду если будет отсыпаться на 1.6 м, но если больше то насыпь может выдавить торф.

6.Возведение зп методом выторфовки

Выторфовка- основной целью служит удаление слабого грунта их насыпи вместо него засыпать дренирующий грнут. Используется на болотах 1 и 2 типов. Способы выторфовки:

1. Механизированный способ- удаление грунта с помощью техники (эксткаватора или бульдозера)

Используют при неглубоких осушенных болотах ( до1 м)

2. Способ гидромеханизации, т.е. вымывания (гидромонитор)

Эффективен при наличае большого объема работ на небольшом участке и наличии достаточного объема воды и электроэнергии.

3. Взрывной способ- отсыпают грунт на поверхности болота, бурят скважины, в них закладывают взрывной материал

Эффективный способ и его используют, когда позволяют условия обеспечения безопасности.

4. Выдавливание торфяного грунта под действием массы грунта

В зависимости от выбранного способа до начала основных работ выполняют подготовитедьные работы.

Несущая способность болотных грунтов очень низкая, поэтому для выторфовывания применяют машины специальной болотной модификации, давление которых на грунт не превышает допустимое 20-25 кПа. При недостаточной устойчивочти на болоте машины под гусеницы укладывают щиты из круглого леса димаетром 16-22 см или работы выполняются в зимний период, когда при достаточной глубине промерзания можно использовать не только машины болотной модификации , но и обычные дорожные машины.

Траншею образующуюся от выторфовывания немедленно следует засыпать грунтом, тк откосы оплывают и траншея заполняется водой или болотной массой.

Преимущества и недостатки:

+ капитальность конструкций

- трудоемкость, большой объем земляных работ, низкая скорость строительства, большая стоимость, нарушение гидрологии

1. Экскаватор

2. 2- автосамосвал

3. Бульдозер

4. Каток

7. Схемы работы экскаватора при выторфовке

Выторфовывание экскаватором производится оборудованием драглайном. При этом возможны 2 способа разработки торфа : экскаваотор перемещается непосредственно по поверхности болота или по переносным щитам и производит работу «на себя». Экскаватор перемещается по отсыпаемой насыпи и работает «от себя» обычно применяют на болотах 2го типа

1. Схема работы с использованием одного экскаватора

Возможна на болотах 1 го типа. Если ширина дороги 6 м, то ширина траншеи 12 м. Расстояние выгрузки нормируется радиусом разгрузки.

2. Схема с использованием одного экскаватора по зигзагу

Возможно на болотах 1 и 2 го типа. Ширина траншеи увеличена в 1,5 раза.

3. Схема работы с использованием 2х экскаваторов Движение экскаваторов по полосе отвода (постоянной)

4. Схема с использованием 2х экскаваторов за пределами постоянной полосы отвода

5. Разработка траншеи одним или несколькими экскаваторами с перекидкой

Производится Разработка траншеи по оси ЗП. Затем перекидка торфа. Далее разработка крайних полос и разработка 2й крайней траншеи с выгрузкой за пределы полосы отвода. На перекидку возможно использованием меньшую вместимость ковша экскаватора.

6. Разработка траншеи методом от себя

+ машины не двигаются по болоту

-сложность организации работ

8. Конструкции с использованием торфа в теле насыпи. Технология производства работ.

Закрывается торф песчаным грунтом или минеральным грунтом. Для болот 2 типа используется привозной торф. Преимущества и недостатки:

+ избыток торфа на болотах позволяет снизить стоимость , уменьшить трудоемкость за счет применения местных материалов.

+ меньшая величина осадки

+ более короткий период консолидации, как следствие, меньшие сроки строительства всей дороги

-большие перепробеги у ТС( самосвалы)

-необходимость проведения работ по откосной части

Технология

1 Этап- Разработка торфа в боковых резервах и перемещение в тело насыпи

Как результат- бурт торфа

2 Этап- придание ковальеру с торфом геометрических параметров

Проминка торфа землеройно-транспортными машинами

Влажности от времени

450%- 3 сут. 1200% -0 сут

Как результат- придание ЗП геометрических параметров

3 Этап- Отсыпка верхней части ЗП

Как результат- готовое ЗП

Конструкции могут отсыпаться в зимний период.

Особенности Используется только привозной торф ( влажность должна быть 300-400 %), чтобы при снижении влажности торф не загорелся

Торф отсыпается послойно и должен быть проморожен и будет играть роль теплоизолятора, что не дает полностью оттаивать ЗП.

9. Проблемы возведения насыпей в районах вечной мерзлоты. Принципы проектирования на вечномерзлых грунтах.

- большие перепады температур (в отдельных местах Оймякон, Верхоянск зимняя температура достигает – 72, а летом повышается до +25.

Особенности природных условий:

1.- наличае толщ вечной мерзлоты до 500м 2.-малая толщина деятельного слоя, 05..2,5 м и наличае в нем водо-льдонасыщенных, глинистых и пылеватых грунтов 3.-залегание на глубине до 10 м надмерзлотных вод, способствующих переувлажнению ЗП и образованию наледей

3.- наличае ледяных линз у верхней границы вечномерзлотных грунтов

4.-малая продолжительность периода с положительными температурами воздуха

- при промерзание грунтов происходит перераспределение влаги, которое заключается в миграции ее к границе промерзания. Вода заполняет поры грунта, а при промерзании –увеличивается, что создает пучение.

Принципы проектирования земляного полотна

3.9. При проектировании земляного полотна необходимо руководствоваться следующими принципами использования грунтов основания в мерзлом или талом состоянии:

первый - обеспечение поднятия верхнего горизонта вечной мерзлоты (ВГВМ) не ниже подошвы насыпи и сохранение его на этом уровне в течение всего периода эксплуатации дороги (расчетное состояние грунта основания - мерзлое);

второй - допущение оттаивания грунтов в основании насыпи в период эксплуатации дороги с учетом допустимой осадки покрытия (расчетное состояние грунта основания - талое).

3.10. Принцип проектирования выбирают исходя из климатических и мерзлотно-грунтовых условий того или иного участка трассы для назначения конструкций и руководящего возвышения бровки земляного полотна, технологии и сроков производства работ с учетом результатов технико-экономического сравнения вариантов по минимуму суммарных приведенных затрат. Для участков трассы с аналогичными мерзлотно-грунтовыми условиями следует выдерживать единый принцип использования грунтов в основании земляного полотна.

3.11. По первому принципу земляное полотно проектируют в 1₁ и 1₂ дорожно-климатических подзонах на участках, относящихся к 3-му типу местности для которого характерна среднегодовая температура вечномерзлых грунтов IV-V категорий просадочности ниже минус 1,5°С

3.12. По второму принципу земляное полотно проектируют во всех дорожно-климатических подзонах на участках, относящихся ко 2-му и 3-му типам местности , для которых среднегодовая температура вечномерзлых грунтов II-III категорий просадочности ниже минус 1,5°С.

3.13. Во всех случаях при проектировании насыпей на грунтах III-V категорий просадочности должны быть предусмотрены мероприятия, обеспечивающие наиболее возможное горизонтальное положение ВГВМ как при его подъеме, так и при опускании по поперечному сечению земляного полотна. Наклон ВГВМ, повышающий угол внутреннего трения (3 - 8°) оттаивающего грунта основания в текучем состоянии, должен быть обоснован расчетами устойчивости.

3.14. На участках, относящихся ко 2-му типу местности и сложенных легкоосушаемыми просадочными грунтами, среднегодовая температура которых выше минус 1,5°С целесообразно предусматривать упрочнение грунтов основания за счет их предпостроечной осадки и осушения при заблаговременном оттаивании.

3.15. На сухих участках), а также на территориях с глубоким сезонным промерзанием и наличием островной вечной мерзлоты земляное полотно следует проектировать по нормам II дорожно-климатической зоны. На непроточных болотах допускается предусматривать устройство земляного полотна на промороженных торфяных грунтах.

3.16. При назначении конструкций земляного полотна и выборе принципа его проектирования следует учитывать наличие специальных материалов (теплоизоляционных, геотекстильных) и качественных грунтов для возведения насыпей.

10 . Классификация мерзлых грунтов. Конструкция ЗП в районах вечной мерзлоты

Насыпь отсыпается из мерзлых грунтов:

1 гр- сыпуче-мерзлые грунт, сухо-мерзлые грунты

2гр- твердо-мерзлые грунты( влажность достигает до 22%)

3гр- Ледистые грунты- ( влажность более 22 %) Не рекомендуется применять для отсыпки ЗП в зимний период.

Высота насыпи будет назначаться по 3 критериям : условиям снегонезаносимости, уровнем возвышения над водой,результатом технологического расчета.

Конструкции ЗП

При выборе конструкции ЗП следует учитывать форму рельефа и виды грунтов; глубину залегания вечной мерзлоты, наличие местных карьеров грунта, изолирующих и утепляющих материалов и возможностей их заготовки, доставка без устройства сложных сооружений, а так же условия эксплуатации и снегонезаносимости полотна и необходимости устройства снегозащиты и снегоудаления в случае его возведения в зимний период.

Рис.3. Поперечные профили насыпи на участках с грунтами IV и V категорий просадочности: 1 - торфяная присыпка на откосе. 2 - мохорастительный покров; 3 - грунт основания; 4 - ВГВМ в естественных условиях; 5 - то же, после постройки насыпи; 6 - грунт насыпи; 7 – берма

Рис.4. Поперечные профили насыпи с теплоизолирующими слоями на участках с грунтами IV и V категорий просадочности: 1 - грунт насыпи; 2 - торф в уплотненном состояний; 3 - грунт основания; 4 - ВГВМ в естественных условиях; 5 - то же, после постройки насыпи; 6 - плиты из пенополистирола (пенопласта); 7 - выравнивающий слой из сыпучемерзлого песка или крупнообломочного грунта мелких фракций; 8 - мохорастительный покров

11. Возведения ЗП в районах вечной мерзлоты.

Деятельный слой- переходит из мерзлого в талое и обратно состояния h= 0,4-2,0 м в зависимости от района и грунта

Проектирование ЗП на мерзлых грунтах предусматривает нахождение границы мерзлого грунта в расчетный период не ниже (выше) поверхности земли.

Проектирование предусматривает состояние при котором границы мерзлых грунтов находятся ниже поверхности земли при условии, что осадка не ниже допустимой величины осадки. Величина осадки зависит от типа ДО.

Предварительное осушение полосы отвода или полную замену грунта деятельного слоя.

Высота насыпи будет назначаться по 3 критериям : условиям снегонезаносимости, уровнем возвышения над водой,результатом технологического расчета.

Насыпь отсыпается из мерзлых грунтов:

1 гр- сыпуче-мерзлые грунт, сухо-мерзлые грунты

2гр- твердо-мерзлые грунты( влажность достигает до 22%)

3гр- Ледистые грунты- ( влажность более 22 %) Не рекомендуется применять для отсыпки ЗП в зимний период.

12. Классификация ДСМ для устройства дорожных одежд

13. Требования к каменным материалам и методы их испытаний

Требования к щебню: ГОСТ 8267-93 (1) 1. Гранулометрический состав – характеризует процентное соотношение различных фракций. Согласно ГОСТа выделяют фракции : 5-10, 10-15, 15-20, 10-20, 20-40, 40-80(70), 70-120, 120-150.

Состав определяется методом просеивания.

2.Форма зерен- характеризует содержание зерен лещадной формы

l\h>1\3 B\l>1\3

В каждой группе щебня- содержание лещадных зерен:

1-не более 10%, 2- 10-15%, 3- 15-25%, 4- 25-35%, 5- 35-50%, дополнительная – 50-60%.

3.Прочность- характеризуется маркой по дробимости

Марка по дробимости- потери в массе (%) :

М1400- до 12, М1200- 12-16, М1000- 16-20, М800- 20-25, М600- 25-34

Марка по истиранию определяется в помолочном барабане. И1- самый прочный щебень, …И4

4.Содержание зерен слабых пород 5.Содержание слабых пылеватых и глинистых частиц не должно превышать Пятое требование оценивает прочность материалов конструкции

3% для самых дробимых материалов.

6.Морозостойкость характеризуется числом циклов замораживания и оттаивания по потере массы F15, F25, F50, F75, F100, F150, F200, F300, F400.

Требование оценивает долговечность конструкции.

7. Наличае вредных компонентов и примесей

7.1 Щебень должен быть устойчив против всех видов распадов 7.2 Щебень должен быть стойкий к воздействию окружающей среды 7.3 Щебень должен соответствовать радиационно-гигиенической оценке

14. Применение отходов промышленности для устройства ДО.