Приложение 7 (обязательное). Расчет строительной осадки грунтов основания и тела насыпей

Приложение 7

Обязательное

Расчет строительной осадки грунтов основания и тела насыпей

1. В расчетах строительной осадки грунтов основания при сооружении насыпей следует учитывать время производства работ (лето, зима) и технологию возведения земляного полотна (на полную высоту или послойно).

2. На участках, где земляное полотно запроектировано по первому принципу, насыпь возводят на полную высоту в зимний период на промерзших грунтах деятельного слоя, которые в летний период не оттаивают. Строительная осадка в таких случаях протекает в результате обжатия мерзлого мохорастительного покрова под весом насыпи. Величина обжатия (строительная осадка) , где - мощность (толщина) мохорастительного покрова, см.

3. На участках, где земляное полотно запроектировано по второму принципу, насыпь возводят на полную высоту как в зимний, так и в летний период.

При зимней отсыпке строительную осадку определяют по следующим схемам:

насыпь возводят на полную высоту из сыпучемерзлого песчаного или крупнообломочного грунта на промерзших грунтах деятельного слоя:

, (1)

где - осадка грунтов основания в результате их оттаивания на расчетную глубину и уплотнения в пределах этой глубины под действием собственного веса, веса насыпи и подвижной нагрузки, см;

насыпь возводят на полную высоту из сухо- и твердомерзлых грунтов, а также из талых песчаных или глинистых с комьями мерзлых грунтов на промерзших грунтах деятельного слоя:

, (2)

где - осадка в результате оттаивания и уплотнения грунта в теле насыпи, см.

При летней отсыпке строительную осадку определяют по схеме послойного возведения насыпи на оттаивающих грунтах деятельного слоя. Общая осадка слагается из суммы осадок, протекающих при отсыпке каждого слоя и доведении насыпи до проектной отметки:

, (3)

где , , , _, - осадка грунтов основания соответственно при отсыпке первого, второго, третьего и i -го слоев насыпи.

4. Строительную осадку грунтов в теле насыпи на стадии проектирования определяют по формуле

, (4)

где - прогнозируемая глубина сезонного оттаивания грунта насыпи, см;

- прогнозируемый минимальный коэффициент уплотнения сухо- или твердомерзлого грунта, принимаемый по табл. 10 настоящих норм;

- прогнозируемый минимальный коэффициент уплотнения после оттаивания сухо- или твердомерзлого грунта, принимаемый по табл. 10 настоящих норм.

Строительную осадку тела насыпи на стадии строительства уточняют по формуле (5) настоящих норм (см. п. 3.67).

5. Строительную осадку грунтов основания при высоте насыпей до 2 м можно ориентировочно определять (на стадии рекогносцировочных изысканий) по формуле

, (5)

где е - основание натурального логарифма; е=2,72;

, - коэффициенты, учитывающие наличие или отсутствие мохорастительного покрова толщиной до 20 см на поверхности основания; для участков трассы с ненарушенным мохорастительным покровом , , без мохорастительного покрова или с сильно нарушенным - , ;

- естественная влажность грунта основания, доли влажности на границе текучести; .

6. Строительную осадку глинистых грунтов основания на стадии составления рабочих чертежей следует определять в зависимости от типа местности по формулам:

для 1-го типа

; (6)

для 2-го типа

, (7)

где - коэффициент уплотнения грунтов основания (см. обязательное приложение 4);

- коэффициент оттаивания грунтов основания (см. обязательное приложение 4);

- расчетная глубина оттаивания грунтов основания, см;

- удельное давление на поверхность грунта основания (от подвижной нагрузки и веса насыпи); для автомобильных дорог  МПа, при использовании геотекстиля в нижней части насыпи -  МПа;

- плотность грунта основания, ;

- начальный коэффициент пористости грунта основания, доли единицы.

7. Строительную осадку торфяного грунта основания следует определять по формуле

, (8)

где е - относительная осадка торфяного грунта основания при оттаивании под нагрузкой; устанавливают при инженерных изысканиях по ГОСТ 23908-79* и ГОСТ 23253-78. Допускается принимать е по табл. 1 настоящего приложения.

Таблица 1

Суммарная влажность грунта, доли единицы	Плотность, т/м3		Значение е при давлении, МПа
	грунта	сухого грунта
			0,01	0,025	0,05	0,075	0,1
2	1,02	0,34	0,13	0,19	0,27	0,31	0,38
4	0,98	0,20	0,20	0,27	0,37	0,41	0,44
6	0,95	0,13	0,24	0,32	0,43	0,48	0,52
8	0,92	0,10	0,28	0,37	0,48	0,54	0,58
12	0,89	0,07	0,31	0,41	0,53	0,60	0,65
16	0,86	0,05	0,33	0,43	0,57	0,64	0,69

8. Строительную осадку оттаивающих грунтов основания при послойной отсыпке насыпи в летний период определяют по следующим формулам:

; (9)

, (10)

, (11)

где , - коэффициент оттаивания соответственно мохорастительного покрова и грунта основания;

, - коэффициент уплотнения соответственно мохорастительного покрова и грунта основания;

- нагрузка на основание от веса уплотняющих средств и веса насыпи, МПа;

, - толщина слоя грунта основания, оттаивающего соответственно при отсыпке второго и третьего слоев насыпи, см.

Значения , , и , принимают согласно приложению 4. Учитывая, что влажность грунтов основания после уплотнения уменьшается, в расчетах по формулам (10) и (11) настоящего приложения следует принимать ; .

Давление на оттаивающие грунты основания определяют по формулам:

а) от веса отсыпанного слоя насыпи и собственного веса оттаивающего грунта основания:

, (12)

где - плотность грунта насыпи, ;

- толщина (в уплотненном состоянии) отсыпанного слоя насыпи, см;

- плотность мохорастительного покрова (торфа), ;

- толщина мохорастительного покрова, см;

б) от уплотняющих средств:

, (13)

где - напряжения, возникающие в слое грунта от уплотняющих средств на расчетной глубине (принимают по табл. 2 настоящего приложения), Па;

- давление в пневматических шинах уплотняющих средств, Па;

- коэффициент динамичности; .

Глубину оттаивания грунтов основания, увеличивающуюся по мере производства земляных работ, определяют непосредственными измерениями или ориентировочно рассчитывают по формуле

, (14)

где - скорость оттаивания грунта, см/сут; принимают по табл. 3 настоящего приложения;

- время оттаивания слоя грунта, сут; принимают в зависимости от сроков отсыпки слоев земляного полотна.

Таблица 2

Относительная глубина* пси	Напряжение сигма, 10(4) Па	Относительная глубина* пси	Напряжение сигма, 10(4) Па
0	9,80	2,5	3,230
0,25	9,80	3,0	2,450
0,50	10,39	4,0	1,470
0,75	10,49	5,0	0,980
1,00	9,51	7,0	0,490
1,50	6,66	10,0	0,345
2,00	4,61	20,0	0,098

______________________________

* Относительная глубина равна отношению расстояния от поверхности насыпи до расчетного сечения к радиусу круга, равновеликого площади отпечатка спаренного колеса r.

Таблица 3

Грунт	Скорость оттаивания, см/сут, в дорожно-климатической подзоне
	l_1	l_2	l_3
Супесь	3,0-4,3	3,5-4,8	5,7-7,2
Суглинок	2,3-3,4	2,9-4,3	4,4-6,8
Глина	1,4-3,0	2,4-4,0	2,8-5,2

Пример 1. На местности 2-го типа проектируют насыпь высотой 2 м с возведением на полную высоту в зимний период из крупнообломочного грунта. Естественное основание представлено глинистым грунтом влажностью 0,9 . Толщина слоя мохорастительного покрова 15 см.

Требуется определить ориентировочную строительную осадку грунтов основания.

Расчет ведут по формуле (5) настоящего приложения:

.

При логарифмировании получаем

.

По таблицам десятичных логарифмов мантисса , тогда .

По таблицам десятичных антилогарифмов находим  см.

Пример 2. При тех же исходных данных, но при отсутствии мохорастительного покрова требуется определить строительную осадку грунтов основания.

Расчет ведут по формуле (5) настоящего приложения:

;

;

.

По таблицам десятичных антилогарифмов  см.

Пример 3. На 1-м типе местности проектируют насыпь высотой 1 м с возведением в зимний период из сыпучемерзлого песка. Естественное основание представлено легкой супесью влажностью 0,65 .

Характеристики грунта основания, полученные по материалам изысканий:

%; ; %; .

Согласно теплотехническому расчету глубина оттаивания грунта основания составит 2 м.

Требуется определить строительную осадку грунта основания.

Расчет ведут по формуле (6) настоящего приложения.

По приложению 4 .

Тогда  см.

Пример 4. На местности 2-го типа проектируют насыпь высотой 2 м с возведением в зимний период на полную высоту из сыпучемерзлого песчаного грунта. Естественное основание представлено глиной пылеватой с влажностью 0,88 . Характеристики грунта основания, полученные по материалам изысканий:

%; ; .

Согласно теплотехническому расчету глубина оттаивания грунта основания составит 1 м.

Требуется определить строительную осадку грунта основания, если в нижней части насыпи предусмотрен слой из геотекстиля.

Расчет ведут по формуле (7) настоящего приложения.

По приложению 4 , .

Тогда:

 см.

Пример 5. На вечномерзлых торфяниках проектируют насыпь высотой 1,5 м с возведением на полную высоту в зимний период. Характеристики торфяника, полученные при изысканиях: %; .

Согласно теплотехническому расчету глубина оттаивания торфа составит 1 м.

Требуется определить строительную осадку торфяного грунта.

Расчет ведут по формуле (8) настоящего приложения.

Из табл. 1 при % и получаем при давлении насыпи 0,01 МПа е=0,24:

 см.