Приложение 9(И). Расчет конструкции тонкослойной насыпи временной дороги на слабых грунтах с применением геосинтетических прослоек

Приложение 9(И)

Расчет
конструкции тонкослойной насыпи временной дороги на слабых грунтах с применением геосинтетических прослоек

1. При расчете реализуется армирующий эффект прослойки из геотекстиля, работающей на растяжение при образовании колей. По условию движения глубина колей ограничивается максимально допустимой величиной, составляющей 0,1 диаметра отпечатка колеса автомобиля. Колея образуется либо в результате пластических деформаций сдвига под колесом, либо вследствие компрессионного уплотнения слабого грунта в колее. Соответственно расчет выполняют, исходя из двух условий:

- по условию возникновения колеи выдавливания, связанному с потерей несущей способности;

- по допустимой глубине колеи в результате уплотнения грунта; в качестве окончательного принимается значение большей толщины насыпного слоя над геосинтетической прослойкой, уложенной поверх слабого основания.

2. Расчет выполняется для нагрузки от одиночного колеса с диаметром площади отпечатка на поверхности насыпного слоя толщиной , подстилаемого слабым грунтом, на который уложена геотекстильная прослойка.

3. Расчет сводится к проверке условия

, (И.1)

где - нагрузка, действующая на поверхность слабого грунта от колеса и собственного веса насыпного слоя q;

суммарная нагрузка определяется по формуле

; (И.2)

- критическая нагрузка на слабый грунт определяется по формуле

; (И.3)

- нагрузка, воспринимаемая прослойкой при допустимой величине глубины колеи; определяется из выражений (И.4) и (И.7) при условии ;

к - коэффициент распределения напряжений, определяемый по специальному графику;

q - собственный вес насыпного слоя над геосинтетической прослойкой;

, , - функции угла внутреннего трения ;

, с - средний удельный вес грунта слоя над прослойкой и сцепление слабого грунта под прослойкой;

- диаметр загруженной площадки на уровне поверхности слабой толщи;

, - соответственно толщина насыпного слоя и его средний удельный вес.

, (И.4)

где Р - растягивающее усилие в геотекстильной прослойке (определяется в лаборатории);

- условный модуль деформации геотекстильного материала (Н/см), определяемый в процессе испытаний образцов на растяжение, и представляет собой отношение прочности при растяжении к относительному удлинению , т.е.

; (И.5)

- первоначальная длина образца;

- длина при растяжении;

- коэффициент трения нижней поверхности прослойки по подстилающему слабому грунту;

- средний коэффициент трения прослойки по грунту сверху и снизу.

, (И.6)

здесь , - углы внутреннего трения соответственно грунта слабого основания и насыпного слоя (в данном случае для торфяных грунтов).

Зависимость, связывающая с величиной осадки S (глубиной колеи):

, (И.7)

- диаметр отпечатка колеса на поверхности насыпного слоя.

Соблюдение условия (И.7) должно гарантировать от образования колеи выдавливания глубиной более , т.е. от потери несущей способности.

4. Расчет по допустимой глубине колеи в результате уплотнения грунта (по второму условию) сводится к проверке условия

, (И.8)

где - расчетная глубина колеи, определяемая по формуле (И.9);

- допустимая глубина колеи, принимаемая равной 0,1 от диаметра колеса .

, (И.9)

где - штамповый модуль деформации слабого грунта; допускается принимать по табл.И.1;

- диаметр загруженной площадки на уровне поверхности слабой толщи;

- расчетная величина действующих напряжений

, (И.10)

где к - коэффициент распределения напряжений;

- коэффициент, меньший 1, учитывающий реальную степень консолидации слабого грунта от воздействия подвижной нагрузки, которая может быть достигнута за срок службы конструкции (для болот I - II типа может быть принят равным 0,6).

Таблица И.1

Тип слабого грунта (торф)	Модуль деформации Е_сл, кгс/см2
I
А	4,2
Б	2,1
II	1,4

Примечание. Тип слабого грунта в данном случае соответствует типу болот согласно СНиП 2.05.02-85.

5. Общий порядок расчета сводится к следующему.

- Задавшись в пределах , определяем величину к;

- вычисляем ;

- используя зависимости (И.4 - И.7), определяем величины S и по принятой величине значение ;

- проверяем условие (И.1) и в случае его неудовлетворения задаемся другим значением и повторяем расчет.

Расчет по условию (см. п.4) осуществляется в такой последовательности:

- задавшись в пределах , определяем величину к;

- задаваясь допустимой осадкой и используя зависимости (И.4 - И.7), определяем для принятой величины значение ;

- по формуле (И.10) определяем значение расчетных напряжений ;

- по формуле (И.9) определяем расчетную осадку и проверяем условие (И.8). В случае его неудовлетворения задаемся другим значением и повторяем расчет.

6. В качестве окончательного значения требуемой толщины насыпного слоя следует принять наибольшее значение из расчетов по несущей способности и уплотнения грунта.

7. Для ускорения определения толщины насыпного слоя, обеспечивающего проезд, можно использовать полученные в результате данной методики готовые зависимости, связывающие толщину насыпного слоя с одним из параметров слабого грунта, определение которого было бы достаточно простым.

Для торфяных грунтов, залегающих в основании, толщина насыпного слоя, обеспечивающего проезд, может быть определена в зависимости от сопротивляемости этих грунтов сдвигу по крыльчатке.

Для глинистых грунтов, кроме того, в качестве характеристики механических свойств может использоваться коэффициент консистенции, связанный с расчетными показателями и С.