Приложение Д. Расчет строительной осадки грунтов основания и тела насыпей

Приложение Д

Расчет строительной осадки грунтов основания и тела насыпей

Д.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).

Д.2 На тех участках, где земляное полотно запроектировано по 1-му 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.

Д.3 На тех участках, где земляное полотно запроектировано по 2-му 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:

, (Д.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:

, (Д.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:

, (Д.3)

где , , , _, - осадка грунтов основания соответственно при отсыпке 1-го, 2-го, 3-го и i-го слоев насыпи.

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

, (Д.4)

где - прогнозируемая глубина сезонного оттаивания грунта насыпи, см;

- прогнозируемый минимальный коэффициент уплотнения сухо- или твердомерзлого грунта, принимаемый по таблице 10;

- прогнозируемый минимальный коэффициент уплотнения после оттаивания сухо- или твердомерзлого грунта.

Строительную осадку тела насыпи на стадии строительства уточняют по формуле (Д.5).

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

, (Д.5)

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

- коэффициенты, учитывающие наличие или отсутствие мохорастительного покрова толщиной не более 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.

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

для 1-го типа

; (Д.6)

для 2-го типа

, (Д.7)

где - коэффициент уплотнения грунтов основания;

- коэффициент оттаивания грунтов основания;

- 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.

Д.7 Строительную осадку торфяного грунта основания следует определять по формуле

, (Д.8)

где е - относительная осадка торфяного грунта основания при оттаивании под нагрузкой; устанавливают при инженерных изысканиях по ГОСТ 12248 и ГОСТ 23253.

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

(Д.9)

(Д.10)

(Д.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.

Учитывая, что влажность грунтов основания после уплотнения уменьшается, в расчетах по формулам (Д.10) и (Д.11) следует принимать ; .

Давление на оттаивающие грунты основания вычисляют по формулам:

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

, (Д.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:

, (Д.13)

где s# - напряжения, возникающие в слое грунта от уплотняющих средств на расчетной глубине (принимают по таблице Д.1), 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 вычисляют по формуле

(Д.14)

где - скорость оттаивания грунта, см/сут; принимают по таблице Д.2;

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

Таблица Д.1

Относительная глубина* y	Напряжение s, Па	Относительная глубина* y	Напряжение s, 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

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

Таблица Д.2

Грунт	Скорость оттаивания, см/сут, в дорожно-климатической подзоне
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.

Вычисляют по формуле (Д.5):

.

При логарифмировании получаем

.

По таблицам десятичных логарифмов мантисса lg3,31 = 0,5197, 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.

Вычисляют по формуле (Д.5):

.

.

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: ; g = 1,68 ; ; .

Согласно теплотехническому расчету глубина оттаивания грунта основания составит 2 м.

Требуется определить строительную осадку грунта основания.

Вычисляют по формуле (Д.6).

По приложению Б . 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 пылеватой глиной с влажностью 0,88 . Характеристики грунта основания, полученные по материалам изысканий: ; g = 1,91 ; .

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.

Вычисляют по формуле (Д.7).

По приложению Б , .

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: ; g = 0,13 .

Согласно теплотехническому расчету глубина оттаивания торфа составит 1 м.

Требуется определить строительную осадку торфяного грунта.

Вычисляют по формуле (Д.8).

Согласно данным таблицы 1 при и g = 0,13 вычисляют при давлении насыпи 0,01 Мпа, е = 0,24:

см.