- •Содержание
- •Введение
- •Введение
- •Раздел первый. Обоснование проектных решений
- •Глава 1. Классификация и нормы проектирования автомобильных дорог
- •1.1 Классификация автомобильных дорог
- •1.2. Нормы проектирования автомобильных дорог
- •1.3. Расчетные скорости, нагрузки и габаритные размеры подвижного состава
- •1.4. Охрана окружающей среды
- •Приложение 1. Список рекомендуемых нормативно-технических документов
- •1.1. Общие стандарты
- •1.2. Грунты, земляное полотно, торф
- •1.3. Асфальтобетонные смеси, битум
- •1.3. Бетон, железобетон. Бетонные смеси, щебень, гравий, песок, цемент, шлаки, шламы и другие материалы
- •1.5. Автомобильные, железные дороги, аэродромы, земляное полотно дорог, мосты и трубы, укрепительные работы (изыскания, проектирование, строительство)
- •1.6. Основания и фундаменты
- •1.7. Изыскания автомобильных, железных дорог, аэродромов
- •1.8. Эксплуатация автомобильных дорог
- •1.9. Геотекстиль
- •1.10. Экология, климатология
- •1.11. Безопасность движения и техника безопасности
- •Глава 2. Организация проектирования автомобильных дорог
- •2.1. Общие положения
- •2.2. Предпроектное проектирование
- •2.3. Разработка проектной документации
- •2.4. Разработка рабочих чертежей
- •2.5. Состав проектной документации
- •Раздел 1. Общая пояснительная записка.
- •Раздел 2. Документы согласований.
- •Раздел 3. Отвод земель.
- •Раздел 4. Разделение собственности и стоимости строительства (реконструкции) по балансодержателям.
- •Раздел 5. Охрана окружающей среды.
- •Раздел 6. Строительные решения по автомобильной дороге.
- •Раздел 7. Строительные решения по искусственным сооружениям:
- •Раздел 8. Организация строительства:
- •2.6. Оформление проектной документации
- •2.2. Пример продольного профиля вновь проектируемых автомобильных дорог
- •Задание на разработку инженерного проекта капитального ремонта автомобильной дороги м-10 «Россия» в Новгородской области
- •Перечень технических документов, подлежащих использованию при разработке обоснования инвестиций
- •Перечень материалов и документов, включаемых в состав обоснования инвестиций (ои).
- •Перечень материалов и документов, включаемых в состав обосновывающих материалов инженерного проекта (ип).
- •Глава 3. Современная технология изысканий автомобильных дорог
- •3.1. Особенности традиционной технологии изысканий автомобильных дорог и ее анализ
- •3.2. Особенности технологии изысканий автомобильных дорог при проектировании на уровне сапр-ад
- •3.4. Методы обоснования полосы варьирования конкурирующих вариантов трассы
- •3.5. Цифровое моделирование рельефа, ситуации и геологического строения местности
- •3.6. Виды цифровых моделей местности
- •3.7. Методы построения цифровых моделей местности
- •3.8. Математическое моделирование местности
- •3.9. Задачи, решаемые с использованием цифровых и математических моделей
- •Глава 4. Экономическое обоснование строительства автомобильных дорог и мостовых переходов
- •4.1. Структура экономического обоснования дорожного строительства
- •4.2. Перспективный парк автомобилей
- •4.3. Прогнозирование перспективной интенсивности движения
- •4.4. Методы оценки общественной эффективности инвестиционных проектов дорожного строительства
- •4.5. Процедуры учета неопределенности
- •4.6. Элементы затрат-выгод инвестиционных проектов дорожного строительства
- •Глава 5. Топографо-геодезическое обоснование проектов
- •5.1. Геодезические опорные сети
- •5.2. Обозначение пунктов государственных геодезических сетей на местности
- •5.3. Привязка к пунктам государственных геодезических сетей
- •2. Привязка трассы к двум пунктам геодезической сети способом прямой засечки.
- •3. Привязка трассы к двум пунктам геодезической сети способом обратной засечки.
- •4. Привязка трассы к пунктам геодезической сети наземно-космическим способом.
- •5.4. Планово-высотное обоснование топографических съемок
- •5.5. Электронная тахеометрическая съемка
- •5.6. Наземно-космическая съемка
- •5.7. Наземное лазерное сканирование
- •Глава 6. Инженерно-геологическое обоснование проектов
- •6.1. Общие сведения об организации и составе инженерно-геологических изысканий
- •6.2. Современные технические средства, применяемые при инженерно-геологических изысканиях
- •6.3. Инженерно-геологические изыскания на полосе варьирования трассы
- •6.4. Инженерно-геологические изыскания по принятому варианту трассы
- •6.5. Разведка местных дорожно-строительных материалов
- •6.6. Лабораторные испытания и полевые методы исследования физико-механических свойств грунтов и материалов
- •6.7. Геофизические методы инженерно-геологических изысканий
- •6.8. Камеральная обработка и представляемые материалы
- •Глава 7. Инженерно-гидрометеорологическое обоснование проектов
- •7.1. Состав инженерно-гидрометеорологического обоснования проектов
- •7.2. Технология инженерно-гидрометеорологических изысканий
- •7.3. Морфометрические работы
- •7.4. Гидрометрические работы
- •7.5. Аэрогидрометрические работы
- •Раздел второй. Основные проектные работы
- •Глава 8. Обоснование требований к геометрическим элементам автомобильных дорог
- •8.1. Элементы плана автомобильных дорог
- •8.2. Элементы поперечных профилей
- •8.3. Элементы продольного профиля
- •8.4 Ширина проезжей части и земляного полотна
- •8.5. Остановочные, краевые полосы и бордюры
- •8.6. Поперечные уклоны элементов дороги
- •8.7. Нормы проектирования плана и продольного профиля
- •8.8. Переходные кривые
- •8.9. Виражи
- •8.10. Уширение проезжей части
- •8.11. Серпантины
- •8.12. Мосты и трубы
- •8.13. Тоннели
- •Глава 9. План автомобильных дорог. Принципы ландшафтного проектирования
- •9.1. Выбор направления трассы
- •9.2. Элементы клотоидной трассы
- •9.3. Принципы трассирования
- •9.4. Цели и задачи ландшафтного проектирования*
- •9.5. Согласование элементов трассы с ландшафтом
- •9.6. Особенности трассирования автомобильных дорог в характерных ландшафтах
- •9.7. Согласование земляного полотна с ландшафтом
- •9.8. Правила обеспечения зрительной плавности и ясности трассы
- •Глава 10. Проектирование продольного профиля автомобильных дорог
- •10.1. Принципы проектирования продольного профиля
- •10.2. Критерии оптимальности
- •10.3. Комплекс технических ограничений
- •10.4. Техника проектирования продольного профиля в традиционном классе функций
- •Глава 11. Проектирование земляного полотна
- •11.1. Элементы земляного полотна и общие требования к нему
- •11.2. Грунты для сооружения земляного полотна
- •11.3. Природные условия, учитываемые при проектировании земляного полотна
- •11.4. Учет водно-теплового режима при проектировании верхней части земляного полотна
- •11.5. Поперечные профили земляного полотна в обычных условиях
- •11.6. Проектирование насыпей на слабых основаниях
- •11.7. Проверка устойчивости откосов при проектировании высоких насыпей и глубоких выемок
- •11.8. Земляное полотно на склонах
- •Глава 12. Проектирование нежестких дорожных одежд
- •12.1. Общие сведения
- •12.2. Основы конструирования нежестких дорожных одежд
- •12.3. Расчеты нежестких дорожных одежд на прочность
- •12.4. Расчет конструкции дорожной одежды в целом по допускаемому упругому прогибу
- •12.5. Расчет по условию сдвигоустойчивости подстилающего грунта и малосвязных конструктивных слоев
- •12.6. Расчет конструкции дорожной одежды на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе
- •12.7. Обеспечение морозоустойчивости дорожной одежды
- •12.8. Осушение дорожной одежды и земляного полотна
- •Глава 13. Конструкции и основные положения расчета жестких дорожных одежд
- •13.1. Область применения. Основные виды покрытий
- •13.2. Общие требования к жестким дорожным одеждам. Основные принципы конструирования
- •13.3. Особенности конструкций жестких дорожных одежд
- •13.4. Основные положения расчета жестких дорожных одежд
- •Список литературы к главе 13
- •Глава 14. Особенности расчета жестких дорожных одежд
- •14.1. Напряжения в цементобетонном покрытии от внешней нагрузки
- •14.2. Определение разрушающей нагрузки для плит цементобетонного покрытия
- •14.3. Определение напряжений в цементобетонном покрытии по прогибам, измеренным в натуре
- •14.4. Определение эквивалентного модуля упругости и коэффициента поперечной деформации многослойного основания под жестким дорожным покрытием
- •14.5. Температурные напряжения
- •14.6. Устойчивость плит бетонных дорожных покрытий при повышении температуры
- •14.7. Прочность при усилении жестких покрытий слоем асфальтобетона или цементобетона
- •14.8. Устойчивость против выпирания асфальтобетонного слоя на цементобетонном основании
- •14.9. Устойчивость положения плиты со свободными краями при нагрузке от транспортных средств
- •Список литературы к главе 14
- •Глава 15. Проектирование системы поверхностного и подземного дорожного водоотвода
- •15.1. Система поверхностного и подземного дорожного водоотвода
- •15.2. Нормы допускаемых скоростей течения воды
- •15.3. Определение объемов и расходов ливневых и талых вод с малых водосборов
- •15.4. Гидравлический расчет дорожных канав
- •15.5. Гидравлический расчет отверстий малых мостов и труб
- •15.6. Косогорные сооружения поверхностного водоотвода
- •15.7. Укрепление русел за сооружениями
- •15.8. Расчет дренажа
- •15.9. Некоторые рекомендации к разработке региональных норм стока
- •Глава 16. Проектирование мостовых переходов
- •16.1. Основные сведения о проектировании переходов через большие водотоки
- •16.2. Гидрологические расчеты
- •16.3. Морфометрические расчеты
- •16.4. Прогноз природных деформаций русел рек
- •16.5. Расчет срезок пойменных берегов подмостовых русел и отверстий мостов
- •16.6. Расчет общего размыва
- •16.7. Определение максимальной глубины расчетного общего размыва
- •16.8. Расчет местного размыва у опор мостов
- •16.9. Расчет размывов переходов коммуникаций у мостовых переходов
- •16.10. Расчет характерных подпоров на мостовых переходах
- •Глава 17. Проектирование подходов, регуляционных и укрепительных сооружений
- •17.1. Условия работы пойменных насыпей
- •17.2. Проектирование подходов к мостам
- •17.3. Проектирование оптимальных пойменных насыпей
- •17.4. Расчет устойчивости откосов подтопляемых насыпей
- •17.5. Расчет осадок пойменных насыпей
- •17.6. Расчет скорости осадки насыпей на слабых основаниях
- •17.7. Задачи и принципы регулирования рек у мостовых переходов
- •17.8. Конструкции регуляционных сооружений на мостовых переходах
- •Глава 18. Пересечения и примыкания автомобильных дорог
- •18.1. Общие положения и требования по проектированию пересечений и примыканий в одном уровне
- •18.2. Классификация пересечений автомобильных дорог в разных уровнях и требования к ним
- •18.3. Элементы пересечений автомобильных дорог в разных уровнях
- •18.4. Задачи, решаемые при проектировании развязок движения в разных уровнях
- •18.5. Анализ условий пересечений при проектировании развязок
- •18.6. Пропускная способность развязок в разных уровнях и оценка безопасности движения
- •18.7. Технико-экономическое сравнение вариантов развязок движения
- •Глава 19. Особенности изысканий и проектирования дорог на многолетнемерзлых (вечномерзлых) грунтах
- •19.1. Распространение вечной мерзлоты на территории Российской Федерации
- •19.2. Дорожно-климатическое районирование первой зоны - зоны вечной мерзлоты России
- •19.3. Принципы проектирования и строительства дорог на многолетнемерзлых грунтах
- •19.4. Особенности водно-теплового режима естественных грунтов и земляного полотна автомобильных дорог в районах вечной мерзлоты
- •19.5. Особенности расчета дорожных конструкций нежесткого типа в условиях вечной мерзлоты
- •19.6. Особенности изысканий для строительства дорог на многолетнемерзлых грунтах
- •19.7. Особенности проектирования дорог на многолетнемерзлых грунтах
- •19.8. Земляное полотно автомобильных дорог на многолетнемерзлых грунтах
- •19.9. Требования к грунтам земляного полотна на многолетнемерзлых грунтах
- •19.10. Конструкции земляного полотна автомобильных дорог на многолетнемерзлых грунтах
- •19.11. Водоотводные сооружения
- •19.12. Проектирование земляного полотна и искусственных сооружений на наледных участках
- •Глава 20. Инженерное обустройство автомобильных дорог
- •20.1. Обслуживание дорожного движения
- •20.2. Дорожные знаки
- •20.3. Дорожная разметка
- •20.4. Направляющие устройства
- •20.5. Дорожные ограждения
- •20.6. Освещение автомобильных дорог
- •20.7. Составление схемы обстановки дороги
- •Глава 21. Проектирование реконструкции автомобильных дорог
- •21.1. Особенности реконструкции автомобильных дорог
- •21.2. Особенности изысканий для разработки проектов реконструкции автомобильных дорог
- •21.3. Реконструкция автомобильных дорог в плане и продольном профиле
- •21.4. Земляное полотно при реконструкции автомобильных дорог
- •21.5. Дорожные одежды при реконструкции автомобильных дорог
- •21.6. Особенности организации работ при реконструкции автомобильных дорог
- •Глава 22. Проектирование организации строительства
- •22.1. Цели и задачи проекта организации строительства
- •22.2. Строительный генеральный план
- •22.3. Календарный план строительства
- •22.4. Механизация дорожного строительства
- •22.5. Машины для земляных работ
- •22.6. Машины для уплотнения грунтов и материалов дорожных одежд
- •22.7. Определение потребности в основных строительных машинах, транспортных средствах и трудовых ресурсах
- •Глава 23. Оценка проектных решений при проектировании автомобильных дорог
- •23.1. Система показателей для оценки проектных решений
- •23.2. Определение предельной пропускной способности дороги и коэффициента загрузки движением
- •23.3. Расчет средней скорости движения транспортного потока
- •23.4. Расчет максимальной скорости движения одиночного автомобиля
- •23.5. Определение степени загрязнения придорожной полосы соединениями свинца
- •23.6. Расчет загрязнения атмосферного воздуха выбросами автомобильного транспорта
- •Глава 24. Оценка безопасности движения при проектировании дорог и их реконструкции
- •24.1. Влияние дорожных условий на безопасность движения
- •24.2. Оценка относительной опасности участков дороги и выявление опасных мест методом «коэффициентов относительной аварийности»
- •24.3. Выявление опасных мест метолом «коэффициентов безопасности»
- •24.4. Оценка обеспеченности безопасности движения на пересечениях в одном уровне
- •24.5. Оценка безопасности движения на пересечениях в разных уровнях
- •Раздел третий. Автоматизированное проектирование автомобильных дорог
- •Глава 25. Принципиальные основы автоматизированного проектирования автомобильных дорог и сооружений на них
- •25.1. Понятие о системах автоматизированного проектирования
- •25.2. Средства обеспечения систем автоматизированного проектирования
- •25.3. Функциональная структура сапр
- •25.4. Принципы оптимизации и моделирования при проектировании автомобильных дорог
- •Список литературы к главе 25
- •Глава 26. Система автоматизированного проектирования cad «credo»
- •26.1. Историческая справка
- •26.2. Функциональная структура подсистемы «Линейные изыскания»
- •26.3. Функциональная структура подсистемы «Дороги»
- •Глава 27. Система автоматизированного проектирования «indorcad/road»
- •27.1. Историческая справка
- •27.2. Функциональная структура системы автоматизированного проектирования «IndorCad/Road». Раздел «План»
- •27.3. Раздел «Продольный профиль»
- •27.4. Раздел «Верх земляного полотна»
- •27.5. Раздел «Поперечный профиль»
- •27.6. Графический редактор «IndorDrawing»
- •Глава 28. Автоматизированное проектирование плана автомобильных дорог
- •28.1. Автоматизированное проектирование плана и продольного профиля. Общий методологический подход
- •28.2. Методы «однозначно определенной оси»
- •28.3. Метод «опорных элементов»
- •28.4. Метод «сглаживания эскизной линии трассы»
- •28.5. Методы «свободной геометрии». Сплайн-трассирование
- •Глава 29. Автоматизированное проектирование продольного профиля автомобильных дорог
- •29.1. Метод «опорных точек»
- •29.2. Метод «проекции градиента»
- •29.3. Метод «граничных итераций»
- •29.4. Методы «свободной геометрии»
- •Глава 30. Автоматизированное проектирование оптимальных нежестких дорожных одежд
- •30.1. Особенности автоматизированного проектирования оптимальных нежестких дорожных одежд
- •30.2. Оптимизационный метод проектирования дорожных одежд нежесткого типа
- •30.3. Технология автоматизированного проектирования оптимальных дорожных одежд
- •Глава 31. Автоматизированное проектирование системы поверхностного водоотвода автомобильных дорог
- •31.1. Математическое моделирование стока ливневых вод с малых водосборов
- •31.2. Математическое моделирование стока талых вод с малых водосборов
- •31.3. Расчет отверстий и моделирование работы малых мостов и труб
- •31.4. Проектирование оптимальных водопропускных труб
- •Результаты проектирования оптимального сооружения
- •31.5. Проектирование оптимальной системы поверхностного водоотвода
- •Глава 32. Комплексная методология автоматизированного проектирования мостовых переходов
- •32.1. Принципы автоматизированного проектирования мостовых переходов
- •32.2. Аналитическая аппроксимация и универсальный метод определения расчетных гидрометеорологических характеристик
- •32.3 Комплексная программа расчета отверстий мостов «Рома»
- •32.4. Исходная информация и результаты расчета по программе «Рома»
- •I. Файл названий и свойств объектов расчета
- •II. Основной файл исходных данных
- •III. Файл измененных длин расчетных интервалов
- •IV. Файл измененных проекций длин расчетных интервалов
- •V. Файл измененных высот (отметок) дна русла
- •VI. Файл измененных высот (отметок) геологического ограничения размыву
- •VII. Файл измененных ширин русла
- •VIII. Файл координат типового водомерного графика
- •XIII. Файл фракционного состава донных отложений
- •I. Фактический водомерный график и гидрограф паводка
- •II. Расчетный водомерный график и тахограф паводка
- •III. Результаты расчета
- •32.5. Программа расчета уширений русел на мостовых переходах «Рур»
- •32.6. Исходная информация и результаты расчета по программе «Рур»
- •I. Файл названий объектов расчета
- •II. Основной файл исходных данных
- •III. Файл измененных длин расчетных интервалов
- •IV. Файл измененных проекций длин расчетных интервалов
- •V. Файл координат расчетной многолетней гидрологической характеристики водотока
- •Результаты расчета
- •Глава 33. Методы расчета соединительных рамп
- •33.1. Существующие принципы конструктивного решения участков ответвлений и примыканий соединительных рамп
- •33.2. Переходные кривые, требования к ним и методы их расчета
- •33.3. Расчет элементов соединительных рамп
- •33.4. Проектирование продольного профиля по соединительным рампам
- •33.5. Планово-высотное решение соединительных рамп
- •Глава 34. Оценка проектных решений при автоматизированном проектировании автомобильных дорог
- •34.1. Программы для оценки проектных решений
- •34.2. Построение перспективных изображений автомобильных дорог
- •34.3. Перцептивные изображения автомобильных дорог
- •34.4. Оценка зрительной плавности трассы
- •34.5. Определение показателей транспортно-эксплуатационных качеств автомобильных дорог
- •34.6. Оценка проектных решений автомобильных дорог на основе математического моделирования
- •34.7. Технико-экономическое сравнение вариантов автомобильных дорог и мостовых переходов
17.6. Расчет скорости осадки насыпей на слабых основаниях
При проектировании пойменных насыпей на слабых основаниях в ряде случаев еще недостаточно знать полную осадку земляного полотна, необходимы также сведения о времени консолидации слабого основания. Действительно, при разработке проекта организации строительства нужно иметь точное представление о том периоде после строительства земляного полотна подходов, спустя который можно устраивать дорожную одежду, не опасаясь ее просадок и разрушения. Время осадки насыпей в результате сжатия слабого основания во многих случаях оказывается столь значительным, что мостовой переход может быть построен в расчетные сроки лишь в результате реализации специальных инженерных мероприятий по ускорению осадки слабого основания.
При сжатии водонасыщенных грунтов под действием веса насыпи происходит процесс выжимания воды из пор сжимаемого грунта. При этом сжимающим напряжениям противостоят: гидродинамическое сопротивление выжимаемой воды, сопротивления деформаций пленочной влаги, обусловленные перемещением самих грунтовых частиц. Эти процессы развиваются весьма медленно, и поэтому темп сжатия водонасыщенного грунта определяется соотношением между скоростью деформации скелета грунта и скоростью выжимания грунтовой воды. В начальный период приложения внешней нагрузки сжимающее напряжение воспринимается главным образом практически несжимаемой грунтовой водой, и процесс деформации слабого основания определяется исключительно скоростью выжимания грунтовой воды. На последующих, и особенно в конечной стадии уплотнения определяющей становится скорость деформации скелета грунта.
Процесс деформации во времени водонасыщенного слабого грунтового основания может быть описан дифференциальным уравнением Терцаги - Герсеванова:
где (17.18)
eср - средний коэффициент пористости сжимаемого грунта в интервале изменения давления;
kср - средний коэффициент фильтрации, см/с;
gв - объемный вес воды;
р - передающееся на скелет грунта в момент времени t давление от внешней нагрузки;
a - коэффициент уплотнения, 1/МПа;
z - аппликата.
В результате интегрирования дифференциального уравнения (17.18) можно получить выражение для вычисления дополнительных напряжений от внешней нагрузки в грунтовом скелете через время t после ее приложения:
где (17.19)
- дополнительное напряжение в грунтовом скелете на глубине z через время t с момента приложения нагрузки;
рz - давление на глубине z от внешней нагрузки, определяемой по формуле (17.10), полагая рz = sнz, т.е. после полной осадки слабого основания, когда давление от внешней нагрузки полностью воспринимается напряжениями грунтового скелета;
Dhij - толщина j-й пластины грунта i-го слоя при выжимании воды в двух направлениях;
где (17.20)
k - коэффициент фильтрации сжимаемого слоя грунта;
eijt - коэффициент пористости грунта j-й пластины i-го геологического слоя через время с момента приложения нагрузки;
aijt - коэффициент уплотнения.
Значение коэффициента уплотнения a, представляющего собой тангенс угла наклона касательной в соответствующей точке компрессионной кривой, может быть получено путем дифференцирования уравнения компрессионной кривой (17.16) для случая наличия данных испытаний образцов:
(17.21)
и уравнения компрессионной кривой для случая отсутствия данных лабораторных испытаний образцов:
(17.22)
Учитывая, что величины eijt и aijt, входящие в выражение (17.20), зависят от напряжения szt, значения последнего находят методом последовательных приближений.
Осадка насыпи спустя время после приложения нагрузки:
Полная осадка после прекращения процесса выжимания воды из пор грунта составит:
где (17.23)
ez = рz - напряжения, определяемые по формуле (17.11).
Учитывая, что процесс консолидации слабого основания носит во времени асимптотический характер, осадка S¥ теоретически будет достигнута через t = ¥. Очевидно, что для практических расчетов следует ограничиться меньшим значением осадки, при котором дальнейшие деформации уже не будут опасны для данного типа дорожной одежды
ST = dS¥. (17.24)
При этом считают, что усовершенствованные покрытия можно устраивать при d = 0,9, а покрытия переходного и низшего типов при d = 0,75.
Последовательность детального расчета времени осадки слабого основания сводится к следующему:
используя уравнение (17.11), определяют сжимающие напряжения от веса насыпи sнz на рассчитываемой вертикали для середины каждой j-й пластины в пределах каждого i-го геологического слоя;
вычисляют напряжения от собственного веса грунтового основания по формуле (17.12) с учетом сил взвешивания;
по формуле (17.23) определяют полную осадку после прекращения выжимания воды из пор грунта и затем в зависимости от типа покрытия устанавливают расчетную осадку по формуле (17.24);
полагают (где Dt - шаг интегрирования, принимаемый обычно равным 1 мес.);
полагая в первом приближении значение рij средним между sнz и (sнz + sбz) по формулам (17.16) и (17.21) или (17.22) вычисляют значения eijt и aijt;
далее по формулам (17.20) и (17.19) вычисляют значения дополнительных напряжений в грунтовом скелете szt и при рij = szt + sбz вновь вычисляют значения eijt, aijt и szt т.д., пока в результате последовательных приближений не будет окончательно установлено значение szt для каждой j-й пластины, каждого i-го слоя на момент времени ;
по известному szt определяют значение полной осадки St на момент времени по формуле (17.23) и сравнивают St c ST;
если St < ST, то задаются значением и вновь выполняют все расчеты до тех пор, пока не получат St ³ ST. Вычисленное значение для этого момента и является расчетным временем консолидации слабого основания.
Изложенный детальный расчет осадки насыпи, позволяющий рассматривать время консолидации слабого основания на любой вертикали насыпи как при однородном, так и слоистом строении слабого основания, весьма многоделен и может быть реализован только в результате компьютерной обработки исходных данных. При этом обеспечивается достаточно высокая надежность инженерных прогнозов по сравнению с упрощенными традиционными схемами.
В тех случаях, когда в результате расчета время осадки насыпи оказывается недопустимо большим и строительство подходов к мосту в установленные сроки становится невозможным, предусматривают мероприятия по ускорению осадки насыпи одним из следующих способов (рис. 17.12):
частичным (или полным) удалением грунта слабого основания (т.е. уменьшение толщины сжимаемого грунта);
осушением водонасыщенного грунта слабого основания устройством продольных дрен;
Рис. 17.12. Инженерные способы ускорения осадки насыпей на слабых основаниях: а - частичное удаление слабого грунта; б - устройство продольных дрен; в - отсыпка насыпи высотой более проектной; г - устройство вертикальных песчаных свай-дрен
применением способа «перегрузки» путем отсыпки более высокой, чем требуется по проекту, но более узкой насыпи;
устройством вертикальных песчаных дрен в виде буровых скважин, засыпанных крупнозернистым песком или гравием.
Оценка времени консолидации слабого основания пойменных насыпей при различных толщинах сжимаемого слоя грунта может быть выполнена с использованием изложенного выше расчета.
Осушение слабого водонасыщенного основания путем устройства продольных дренажей является весьма эффективным (хотя и дорогостоящим) способом ускорения осадки насыпи. Осушенное грунтовое основание дает осадку под весом насыпи настолько быстро, что обычно расчетная проверка времени консолидации слабого основания не требуется.
Эффективность применения способа «перегрузки» также может быть оценена с использованием изложенного выше детального расчета. При этом, как показывает опыт Строительства (Бабков В.Ф. Устойчивость земляного полотна автомобильных дорог. - М.: Высшая школа, 1966. - 108 с), перегрузка всего на 10 % сокращает время консолидации в 1,3 раза, а перегрузка на 25 % в 2 раза и т.д.
Одним из наиболее эффективных инженерных приемов ускорения осадки слабого основания является получивший широкое распространение в последние годы способ устройства вертикальных песчаных свай-дрен, располагаемых по площади основания насыпи через 1,5-3 м в шахматном порядке или по квадратам. Как показывает опыт, применение вертикальных песчаных дрен ускоряет осадку насыпей в 20-30 раз, что достигается за счет сокращения пути фильтрации выжимаемой воды.
В насыпях на торфяном основании применение вертикальных песчаных дрен приводит к сильному уменьшению времени консолидации не только в результате сокращения пути фильтрации, но и благодаря существенно большему (в 30-35 раз) значению коэффициента фильтрации в горизонтальном направлении по сравнению с вертикальным. Для илистых грунтов коэффициенты фильтрации в горизонтальном и вертикальном направлениях обычно принимают одинаковыми.
Оценку ускорения осадки насыпи при различных вариантах устройства вертикальных песчаных дрен можно выполнить на основе решения осесимметричной задачи теории консолидации (Маслов Н.Н. Механика грунтов в практике строительства. - М.: Стройиздат, 1977. - 320 с).
В настоящее время при геотехнических расчетах земляного полотна автомобильных дорог и мостовых переходов начинают находить универсальные методы, основанные на использовании математического аппарата МКЭ (метода «конечных элементов»).