Объем этого слоя |
|
dV = F dl = (B + mh) h dl, |
(10.4) |
где В – ширина земляного полотна поверху; m – коэффициент заложения откосов насыпи.
Полный объем призматоида
L
|
Vпр |
(B mh)hdl . |
(10.5) |
||||||||
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Высота насыпи в рассматриваемом сечении |
|
||||||||||
h H1 |
|
H1 |
H 2 |
|
l , |
|
|
(10.6) |
|||
|
|
|
|
|
|||||||
где l – длина призматоида. |
|
|
|
|
L |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Площади поперечных сечений |
|
|
|
F2 |
(B mH2 )H2 . |
|
|||||
F1 (B mH1)H1 |
и |
|
|
(10.7) |
|||||||
Объем призматоида |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F F |
2 |
|
m(H |
1 |
|
H |
2 |
|
|
||
Vпр |
1 |
|
|
|
|
|
L . |
(10.8) |
|||
2 |
|
|
2 |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Полученный объем грунта в насыпи соответствует плотному грунту. В резервах и карьерах в естественном состоянии грунт залегает при меньшей плотности. Для получения требуемого объема грунта в насыпи требуется разрабатывать больший объем грунта, так называемый оплачиваемый объем. Этот объем находят как
V опл = Vпр kотну. (10.9)
Коэффициент относительного уплотнения грунта в насыпи – это отношение плотности грунта в насыпи к плотности грунта в резерве. Значения коэффициента относительного уплотнения kотну принимают на основе лабораторных определений. Приближенные значения принимают по табл. 10.20 [28].
При определении объема грунта в выемках коэффициент относительного уплотнения не учитывается (kотну = 1,0).
Поправка на устройство дорожной одежды находится при известной толщине одежды, поперечных уклонов покрытия и обочин и ширине дорожной одежды с учетом ширины краевых укрепительных полос.
При изысканиях автомобильных дорог также проводят изыскания грунтовых карьеров и резервов. По местоположению грунтовых карьеров определяют расстояние перемещения грунта на каждый километр дороги. Эти данные заносятся в ведомость объемов работ.
151
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 10.20 |
Значения коэффициентов относительного уплотнения kотну |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Требуе- |
|
|
|
Вид грунта |
|
|
||
мый коэф- |
Пески, |
Суг- |
Лёссы и |
|
Скальные разрабатывае- |
Шлаки, отва- |
||
фициент |
супеси, |
линки, |
лёссовид- |
|
мые грунты при плотно- |
лы перераба- |
||
уплотне- |
суглинки |
глины |
ные грун- |
|
|
сти, т/м |
|
тывающей |
ния грунта |
пылева- |
|
ты |
|
|
|
промышлен- |
|
|
|
|
|
|
||||
|
тые |
|
|
|
1,9-2,2 |
2,2-2,4 |
2,4-2,7 |
ности |
1,00 |
1,10 |
1,05 |
1,30 |
|
0,95 |
0,89 |
0,84 |
1,26 - 1,47 |
0,95 |
1,05 |
1,00 |
1,15 |
|
0,90 |
0,85 |
0,80 |
1,20 - 1,40 |
0,90 |
1,00 |
0,95 |
1,10 |
|
0,85 |
0,80 |
0,76 |
1,13 - 1,33 |
10.7.Деформациииразрушенияземляного полотна
Под совместным воздействием многократно повторяющихся нагрузок от автомобилей и природных факторов в земляном полотне и в дорожной одежде возникают напряжения и деформации, которые, постепенно накапливаясь, могут привести к их разрушению. При деформациях и разрушениях земляного полотна неизбежно деформируется и разрушается дорожная одежда [34].
Под деформацией понимают изменение размеров или формы тела без уменьшения его массы и потери сплошности.
Разрушение – это изменение размеров и формы тела с изменением (уменьшением) массы тела или потерей сплошности.
Деформации земляного полотна связаны с грунтовогидрологическими условиями, воздействием климатических факторов, сложившегося водно-теплового режима земляного полотна и дорожной конструкции в целом, условиями эксплуатации дороги; в ряде случаев связаны с технологией строительства и своевременностью проведения мероприятий по содержанию автомобильной дороги. В конечном счете, они определяют условия увлажнения грунтов земляного полотна. Наиболее часто используемые для сооружения земляного полотна связные грунты с увеличением влажности из твёрдого или полутвердого состояния переходят в пластичное, пластичнотекучее и текучее. Эти переходы сопровождаются уменьшением прочностных и деформативных характеристик во много раз, что приводит к потере прочности и устойчивости земляного полотна и образованию различных видов деформаций (рис. 10.2).
152
Деформации в активной зоне (рабочем слое) и на обочинах (рис. 10.2, а) возникают при доуплотнении грунта, локальной потере им прочности при переувлажнении, особенно в случае возведения насыпи при строительстве из неоднородных грунтов или в результате пучинообразования (явление комплексного воздействия на пучиноопасный грунт влаги и отрицательной температуры).
а) |
б) |
в) |
г) |
д) |
е) |
Рис. 10.2. Основные виды деформаций насыпей:
а – деформации грунта в активной зоне (рабочем слое); б – просадка насыпи на слабом основании; в, г – расползание (растекание) насыпи; д – деформации откосов; е – сползание (смешение) насыпи по наклонённому основанию
Деформации, связанные с дополнительным уплотнением грунта в зоне проезжей части, возникают под воздействием транспортных нагрузок, веса вышележащих слоев грунта и дорожной одежды в процессе эксплуатации дороги в виде отдельных просадок покрытия различной площади с плавными очертаниями краев или осадки по всему поперечнику на определенном протяжении дороги. Потеря грунтом прочности на отдельных участках дороги или локально в отдельных местах возникает при переувлажнении грунта активной зоны поверхностными (грунтовыми) водами. В результате под действием транспортных нагрузок на покрытии образуются просадки с сеткой трещин, проломы дорожной одежды.
153
Характерные деформации и повреждения земляного полотна приведены в табл. 10.21.
|
|
|
Таблица 10.21 |
Характерные деформации и разрушения земляного полотна |
|||
|
|
||
Наименование и харак- |
Наиболее вероятные причины возникновения |
||
тер деформаций |
деформаций |
||
1 |
|
|
2 |
Осадки неравномерные |
Недостаточное уплотнение и переувлажнение грун- |
||
(см. рис. 10.2, а) |
тов, в результате чего снижаются параметры сдвига (φ и |
||
|
|
|
С) грунта и под влиянием собственного веса и транс- |
|
|
|
портных нагрузок он деформируется |
Просадки |
|
насыпей |
Не обеспечена устойчивость насыпей против выпира- |
на основаниях |
из сла- |
ния грунта в основании, существенно зависящая от угла |
|
бых грунтов – болотах, |
внутреннего трения и сцепления грунта, а следователь- |
||
просадочных |
|
грунтах, |
но, и от соответствия сопротивления сдвигу действую- |
карстах (рис. 10.2, б) |
щим главным касательным напряжениям |
||
Сползание |
|
откосов |
Неправильное возведение насыпей: присыпка грунта |
насыпей и выемок (рис. |
на откосах без доброкачественного соединения с основ- |
||
10.2, в и г) |
|
|
ным телом земляного полотна ступеньками; неудовле- |
|
|
|
творительный отвод воды с его поверхности; необеспе- |
|
|
|
чение достаточного укрепления откосов; повышенная |
|
|
|
против норм крутизна откосов. На косогорных участках |
|
|
|
оползанию откосов выемок, сползанию и обрушению |
|
|
|
насыпей способствует наклонное расположение водо- |
|
|
|
носных слоев, образующих поверхности скольжения |
|
|
|
при малом сопротивлении сдвигу по ним, а также по ос- |
|
|
|
нованиям насыпей |
Расширение |
объёма |
Возникают вследствие интенсивного осенне-зимнего |
|
грунта (разуплотнение) |
накопления влаги при промерзании пылеватых пучини- |
||
в направлении к по- |
стых грунтов. Нередко в местах пучинообразования при |
||
верхности |
земляного |
оттаивании образуются в теле земляного полотна вод- |
|
полотна (рис. 10.2, д) |
ные мешки, вызывающие его повреждение |
||
Различные |
|
формы |
Происходят, когда неукреплённые поверхности не |
размывов |
земляного |
могут противостоять поверхностному стоку (водная |
|
полотна (обочин, отко- |
эрозия), обусловленному атмосферными осадками (лив- |
||
сов) |
|
|
невыми и талыми водами), притекающими к земляному |
|
|
|
полотну с прилегающей местности, а также притекаю- |
|
|
|
щими речными, озёрными и морскими водами. При |
|
|
|
продолжительном застое воды из-за недостаточного ук- |
|
|
|
лона водоотводных канав или наличии препятствий в |
|
|
|
них. Эта вода при недостаточном расстоянии от земля- |
|
|
|
ного полотна может проникать в него и существенно |
|
|
|
переувлажнить грунт |
154
|
Окончание табл. 10.21 |
1 |
2 |
Выдувание обочин и |
Происходит из-за того, что поверхности не могут |
откосов при слабосвяз- |
противостоять воздействию ветра – ветровой эрозии |
ных и несвязных грун- |
|
тах |
|
Колеи и выбоины на |
Заезды транспортных средств на неукреплённые обо- |
обочинах |
чины, особенно в период, когда грунты обочин значи- |
|
тельно увлажнены |
Пучинами называют деформации увеличения объёма грунта в активной зоне земляного полотна, проявляющиеся зимой во взбугривании и потере ровности покрытия, а в период оттаивания при проезде автомобилей – в проломах одежды, вызванных снижением прочности переувлажнённых грунтов (табл. 10.22).
|
|
|
|
|
|
Таблица 10.22 |
|
Неблагоприятные условия увлажнения земляного полотна |
|||||
|
|
|
|
|||
№ |
Наименова- |
Связь с грунтовыми и поверх- |
Характеристика процессов ув- |
|||
п/п |
ние пучин |
ностными водами |
|
|
лажнения |
|
1 |
Гидрогео- |
Связаны преимущественно |
с |
Поднятие горизонта грунтовых |
||
|
логические |
высоким стоянием грунтовых |
вод в начале осенне-зимнего |
|||
|
|
вод. Накопление влаги проис- |
периода и высокое стояние его |
|||
|
|
ходит за счёт капиллярного |
весной. Возрастание влажно- |
|||
|
|
поднятия грунтовых вод пре- |
сти верхнего слоя грунтов на- |
|||
|
|
имущественно в |
осенний |
и |
сыпи в начале зимы с после- |
|
|
|
частично в зимний периоды |
|
дующим затуханием |
||
2 |
Темпера- |
Вызваны перемещением грун- |
Циклическое изменение влаж- |
|||
|
турные |
товых вод к зоне промерзания |
ности верхней части грунтов |
|||
|
|
и длительными |
сроками |
их |
земляного полотна. Интенсив- |
|
|
|
действия |
|
|
|
ное накопление ледяных про- |
|
|
|
|
|
|
слоек у границы промерзания |
3 |
Поверхно- |
Связаны с длительным стоя- |
Переувлажнение обочин и от- |
|||
|
стные |
нием поверхностных |
вод, |
косов в начале осенне-зимнего |
||
|
|
обильным выпадением атмо- |
периода. Перемещение влаги |
|||
|
|
сферных осадков и их проник- |
от обочин и откосов в конце |
|||
|
|
новением через трещины по- |
зимы к более холодной проез- |
|||
|
|
крытия в грунт земляного по- |
жей части в результате пере- |
|||
|
|
лотна в осенне-зимний |
пери- |
мещения снега с проезжей час- |
||
|
|
од, плохой организацией работ |
ти на обочины |
|||
|
|
по снегоочистке дорог |
|
|
|
|
4 |
Смешанные |
То же, по пп. 1-3 |
|
|
|
То же, по пп. 1-3 |
155