Материал: 2384

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

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