9.Контрольная работа №1 Расчет необходимой (оптимальной) высоты насыпи.

В основу высоты насыпи или мощности заменяемого слоя грунта положены следующие условия:

1. Насыпь или заменяемый слой грунта в основании транспортных магистралей и аэродромных покрытий должны обеспечивать необходимые эксплутационные качества сооружения, что достигается, если деформация дневной поверхности не превысит допустимых величин.

2. Насыпь на открытых площадях застроенной территории вне транспортных магистралей должна обеспечивать сохранность естественных уровней дневной поверхности, что достигается, если глубина сезонного оттаивания ниже подошвы насыпи не превысит глубины сезонного оттаивания, существовавшей в естественных условиях.

3. Насыпь или заменяемый слой грунта на участках, где проявляются мерзлотные процессы (термокарст, солифлюкция, термоэрозия) должны обеспечивать сохранность грунтов основания в мерзлом состоянии, что достигается, если сезонное оттаивание грунтов не распространяется ниже подошвы насыпи или заменяемого слоя.

Расчет оптимальной высоты насыпи или мощности заменяемого слоя грунта осуществляется по формуле 9.1. Расчетная схема на Рис. 9.1.

Н_oп = В-А, (9.1)

где В – параметр, учитывающий теплоизолирующую роль материала насыпи, м, определяется по формуле 9.2;

А – параметр, учитывающий вышеперечисленные условия, м, определяется по формуле 9.3 при необходимости выполнения условия I, по формуле 9.4 – условия 2 и принимается равным нулю при необходимости выполнения условия 3.

В = Н_n+ (9.2)

где n – число слоев насыпи, включая покрытие;

H_i – максимально возможная глубина сезонного оттаивания i-го слоя насыпи в предположении, что он бесконечен, м, вычисляется по формуле 9.5;

Н_n – максимально возможная глубина сезонного оттаивания последнего слоя насыпи (i = n), м;

h_i – мощность i-го слоя насыпи, м.

А = S_пр , (9.3)

А = ^.(В / Н_n+1), (9.4)

Рис. 9.1. Схема к расчету оптимальной высоты насыпи

1-покрытие; 2-подготовка под покрытие; 3-тело насыпи; 4-слой

Сезонного промерзания в основании насыпи; 5-верхняя граница вечномерзлых грунтов; 6-вечномерзлый грунт

где S_пр – предельно допустимая деформация дневной поверхности, м, определяется по данным табл. 9.1;

Таблица 9.1. Величина предельной деформации оснований сооружения

№	Наименование сооружения	Sпр, м
1	Автодороги и городские улицы: С цементным покрытием С асфальтобетонным покрытием С черным гравийным покрытием Со щебеночным и гравийным покрытием	0,01 0,03 0,06 0,12
2	Железные дороги: Магистральные пути Подъездные пути промышленных предприятий	0,10 0,14
3	Взлетно-посадочные полосы и рулетные дорожки аэродромов: С капитальным покрытием С облегченным покрытием Переходные	0,02 0,06 0,04
4	Здания на подсыпках	0,0

 - сжимаемость вечномерзлых грунтов в основании насыпи при оттаивании, безразм., для песчаных грунтов определяется по формуле 9.6, для глинистых – по формуле 9.7, для предварительных расчетов может приниматься по данным табл.9.2;

Таблица 9.2. Сжимаемость вечномерзлых грунтов при оттаивании

Песчаные					Глинистые
Наименование грунта	Суммарная влажность, д. ед.				Число пластич- ности	Суммарная влажность, д. ед.
	0.15	0.20	0.25	0.30		0.25	0.30	0.40	0.50	0.60
Песок крупный	0.0	0.08	0.16	0.24	3	0.08	0.15	0.27	0.34	0.46
Песок ср.круп-ности	0.0	0.05	0.13	0.20	7	0.06	0.12	0.23	0.33	0.42
Песок мелкий пылеватый	0.0	0.0	0.10	0.16	17	0.0	0.0	0.09	0.20	0.30
					25	0.0	0.0	0.0	0.08	0.21

 - глубина сезонного оттаивания в естественных условиях, м;

Н_n+1 – максимально возможная глубина сезонного оттаивания грунтов основания насыпи, м, вычисляется по формуле 9.5.

, (9.5)

где μ – поправочный коэффициент, учитывающий отток тепла в мерзлую зону, безразм., вычисляется по формуле 9.8;

λ_Ti – коэффициент теплопроводности талого грунта i-го слоя Вт/(м^.оС);

Ω_л – сумма градусочасов на дневной поверхности в летний период, определяется по формуле 9.9;

q_ft – удельные затраты тепла на оттаивание (промерзание) грунта в i-ом слое, Вт^. ч/м³, определяются по формуле 9.10.

 = , (9.6)

 = , (9.7)

где _с.т, _с.м – плотность сухого талого и мерзлого грунта, кг/м³;

W_c – суммарная влажность мерзлого грунта, дол. ед.;

W_p – нижний предел пластичности, дол. ед.;

W_Н – влажность незамерзшей воды, дол.ед.;

μ = 1- 0,033 ^. /t_o.н /, (9.8)

где t_о.н – температура грунта в основании насыпи, ⁰C, в первом приближении принимается равной температуре вечномерзлого грунта на глубине 10 м в естественных условиях.

_л = 730 , (9.9)

где m – число летних месяцев;

t _nj - средняя температура дневной поверхности в j-ом месяце, ⁰С.

q_fi = q_с.мi(W_ci – W_нi) + 0,5(C_тit_л – С_мit₃), (9.10)

где q – удельная теплота фазовых превращений воды при замерзании – оттаивании, равная 93 Вт ч/кг;

С_тi , С_нi – объемная теплоемкость талого и мерзлого грунта в пределах i-го слоя Вт^. ч/(м^{3. 0}С);

t_л, t_з – среднелетняя и среднезимняя температура наружного воздуха в районе строительства, ⁰С, принимается по климатическому справочнику;

W_ci – суммарная влажность мерзлого грунта в пределах i-го слоя, дол.ед., определяется по данным изысканий, при их отсутствии принимается по данным табл. 9.3.

Таблица 9.3. Суммарная влажность материала покрытия и тела насыпи

Наименование материала	Wс, дол. ед.
Цементобетон	0,02
Асфальтобетон	0,01
Гравийно – щебеночная смесь	0,03
Балласт	0,05
Песок средней крупности	0,07
Песок мелкий	0,08
Песок пылеватый	0,10
Супесь легкая	0,10
Супесь тяжелая	0,12
Суглинок легкий	0,13
Суглинок средний	0,15
Суглинок тяжелый	0,17