10) Методы ускорения осадки насыпи.

Консолидация-уплотнение грунта путем отжатия воды из пор

Скорость консолидации основания насыпи может быть повышена за счёт следующих мероприятий:

- устройство глубоких дренажных прорезей по обеим сторонам насыпи

- метод переменной дополнительной пригрузки (при помощи этого мероприятия можно ускорить консолидацию в 7-8 раз).

Метод временной пригрузки целесообразно применять при возможности вторичного использования грунта пригрузочного слоя. Толщину пригрузочного слоя следует принимать не менее половины толщины постоянного насыпного слоя. При применении метода временной дополнительной пригрузки устойчивость основания на выпор подлежит обязательной проверке. Расчет ускорения консолидации торфа в основании насыпи с временной пригрузкой проводится следующими этапами:

а) определяется величина осадки от веса насыпи с пригрузкой (S2);

б) определяется величина осадки насыпи без пригрузки (S1);

в) определяется длительность стабилизации осадки основания от насыпи с пригрузкой t2;

г) длительность уплотнения основания от веса насыпи с пригрузкой до той плотности, которая была бы достигнута уплотнением без пригрузки, определяется по формуле:

t=

Устройство вертикальных дрен (или дренажных прорезей) в оснований земляного полотна проводится с целью ускорения консолидации грунтов оснований, а также для повышения устойчивости земляного полотна и снижения упругих осадок. Ускорение консолидации при устройстве дрен происходит за счёт значительного сокращения пути фильтраций воды, которая в свою очередь отжимается из-под основания насыпи при уплотнении. Вертикальные дрены позволяют ускорить осадку насыпи по сравнению с плавающей насыпью как минимум в 10 раз. Вертикальные дрены и дренажные прорези быстро снимают напор, возникающий в порах водонасыщенного грунта при приложении нагрузки. Вертикальные дрены изменяют упругость болотного грунта, поэтому упругие просадки на поверхности земляного полотна примерно в 3 раза ниже, чем без устройства дрен. При глубине болота до 3 метров земляное полотно рекомендуется проектировать с дренажными прорезями. Для их устройства не требуется специального оборудования, отрываются они экскаватором и устраиваются они только в торфах, способных удерживать вертикальный откос в течении некоторого времени, то есть до заполнения траншеи песком. Вертикальные дрены применяются при глубине болот более 2 метров. Если мощность торфяной залежи составляет более 8-10 метров, то в данном случае целесообразно применение частично погружённых дрен. Но при этом следует учитывать, что неполное погружение дрен увеличивает срок консолидаций основания.

Дрены и прорези заполняются средним или крупным песком с коэффициентом фильтрации не менее 3 метров в сутки. Нижняя часть насыпи, погружённая в торфяную залежь, также отсыпается из дренирующего грунта с коэффициентом фильтрации не менее 3 метров в сутки. Предварительно, расстояние между дренами L назначается по таблицам зависимости от глубины болота и в зависимости от плотности торфа. Диаметр дрен, как правило, 35-50 сантиметров, количество дрен по расчёту в зависимости от площади опирания подошвы насыпи.

Осадка дорожной насыпи с вертикальными дренами определяется по следующей формуле:

S=Ho*

Ho-первоначальная мощность торфа

Ео-нач. коэф. Пористости торфа

Ер-коэф пористости торфа после уплотнения (в лабаратории)

11. Требования к насыпи на слабом основании, коэффициент безопасности.

При работе насыпи на слабом основании должны быть соблюдены следующие условия:

1. Устойчивость основания, то есть боковое выдавливание слабого грунта из - под

основания насыпи не допускается (если это не предусмотрено как способ удаления

слабого грунта)

2. Стабильность основания. Интенсивная часть осадки должна завершиться до

устройства покрытия. При капитальной Д.О. интенсивность осадки должна составлять не более 2х см в год. При облегченной - не более 5 см в год.

3. Упругие колебания земляного полотна при движений транспорта не должны

превышать значений допускаемых для данного типа покрытия

Соблюдение всех трёх условий проверяется расчётами.

>1

- безопасная нагрузка на основание

– расчетная нагрузка на основание

Для болот 2 типа по строительной классификации необходимо определить 2 варианта приложения нагрузки:

1. Быстрая схема загружения – быстрая отсыпка насыпи на полную высоту с заносом на осадку

2. Медленная схема – в данном случае скорость передачи нагрузки на слабое основание соотв. скорости нарастания прочности данного основания.

C,ФИ – расчетные значения сцепления и угла внутр.трения слабого грунта на расчетном горизонте Z

Jt – удельный вес грунта слабой толщи

β – коэф. зависящий от глубины расчетного горизонта.

q – нагрузка от боковых пригрузочных берм

Быстрая схема

jн – удельный вес грунта насыпи

hрасч – расчетная высота насыпи

Sкон – расчетная конечная осадка насыпи под проектной нагрузкой

jн – удельный вес грунта насыпи ниже расчетного уровня грунтовых вод

Zг.в – глубина залегания грунтовых вод от поверхности земли

Zг.н – глубина от поверхности насыпи

12. Оценка устойчивости земляного полотна на болотах, фазы уплотнения грунта под насыпью, кривая зависимости, условие устойчивости насыпи.

Насыпи, возведенные на слабых основаниях могут значительно проседать из – за уплотнения грунта основания или его выпирания из под насыпи. Деформации могут происходить в период строительства после возведения насыпи, и реже в период эксплуатации. Зависимость между давлением в грунтах на основание и его деформацией выражается кривой

1 фаза – уплотнение, происходит сжатие грунта

2 фаза – дальнейшее уплотнение грунта и возможность боковых сдвигов. Касательные напряжения начинают превышать сопротивление сдвигу

3 фаза – происходит резкая просадка, вызываемая выпиранием грунта из – под основания насыпи

Выпирание грунта может быть односторонним, двухсторонним. Чтобы предугадать, как поведет слабое основание, необходимо выполнить расчет на полное отсутствие сдвигов в грунте, которое будет удовлетворять условие.

τmax<τсдвиг

τmax – макс. касательное напряжение под нагрузкой от насыпи

τсдвиг – сопротивление грунта сдвигу

Сопротивление грунта сдвигу

τсдвиг=Сw+jztgφw

j - Плотность грунта

Cw – сцепление в грунте

φw – угол внутреннего трения

Z – глубина расч.

Характеристики грунта назначаются в зависимости от влажности грунта и условии загружения

*ln

схема: