Примечания: 1. Значения модулей, влажности и показателей сдвига даны для однородных по зерновому составу грунтов мощностью слоя не менее 0,8 м при требуемом уплотнении.
2. Расчетные показатели грунтов приведены при 5 %-ной обеспеченности.
3. Значения Еу и С даны в кгс/см2, значения угла внутреннего трения - в градусах.
Таблица 6.3
Значения коэффициентов Аy', Аg'
|
Относительная глубина оттаивания Нот/Д |
Относительный радиус штампа, R/Д |
Супеси |
Суглинки и глины |
||
|
|
|
Ау' |
Аg' |
Ау' |
Аg' |
|
0,125 |
4 |
354,1 |
362,2 |
292,2 |
304,2 |
|
0,25 |
2 |
81,3 |
85,4 |
67,0 |
69,4 |
|
0,5 |
1 |
17,7 |
18,4 |
14,0 |
14,4 |
|
1,0 |
0,5 |
3,4 |
3,5 |
2,45 |
2,5 |
|
1,5 |
0,33 |
1,28 |
1,31 |
0,84 |
0,86 |
|
2,1 |
0,24 |
0,64 |
0,65 |
0,41 |
0,42 |
|
2,5 |
0,2 |
0,50 |
0,51 |
0,34 |
0,35 |
|
3,0 |
0,17 |
0,43 |
0,45 |
0,33 |
0,34 |
|
3,3 |
0,15 |
0,43 |
0,45 |
0,35 |
0,36 |
|
3,5 |
0,14 |
0,44 |
0,46 |
0,36 |
0,37 |
|
4,0 |
0,13 |
0,45 |
0,46 |
0,38 |
0,40 |
|
4,5 |
0,11 |
0,47 |
0,49 |
0,41 |
0,43 |
|
4,8 |
0,10 |
0,49 |
0,50 |
0,44 |
0,46 |
|
5,0 |
0,10 |
0,50 |
0,51 |
0,46 |
0,47 |
|
6,0 |
0,09 |
0,53 |
0,55 |
0,50 |
0,52 |
|
10,0 |
0,05 |
0,65 |
0,69 |
0,64 |
0,68 |
|
|
0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
1,0 |
Таблица 6.4
Значения модуля деформации грунта
|
Грунт |
λ0 = 0,01 |
λ0 = 0,02 |
λ0 = 0,03 |
|||
|
|
|
n |
|
n |
|
n |
|
Супеси |
60 |
2,42 |
50 |
2,07 |
45 |
1,62 |
|
Суглинки и глины |
50 |
2,32 |
45 |
1,80 |
36 |
1,18 |
Формулы (6.6) и (6.7) справедливы в пределах значений относительной влажности грунта от 0,2 до 1,0Wтек (см. рис. 6.2, 6.3). Значения модулей упругости на пределе текучести грунта Еут и коэффициента m устанавливают экспериментально. На основании статистической обработки многочисленных экспериментальных данных значения Еут и m для характерных грунтов зоны вечной мерзлоты приведены в табл. 6.5.
Рис. 6.3. Зависимость модуля упругости грунта от его влажности:
1 - суглинки и глины; 2 - супеси
Таблица 6.5
Значения модуля упругости грунтов
|
Грунт |
Еут, кгс/м2 |
m |
|
Супеси |
180 |
1,59 |
|
Суглинки и глины |
106 |
2,40 |
7. ОСОБЕННОСТИ НАЗНАЧЕНИЯ ВЫСОТЫ НАСЫПИ И ШИРИНЫ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА НА ММП
Как уже отмечалось, в рассматриваемой зоне проектирования плана трассы, продольного и поперечного профилей имеет ряд особенностей, обусловленных природно-климатическими и мерзлотно-грунтовыми условиями.
Наиболее экономично проектировать и строить дорогу по кратчайшему направлению между заданными грузообразующими пунктами, которому соответствует прямая линия. Однако в рассматриваемой зоне такому трассированию препятствуют не только элементы рельефа земной поверхности, встречающиеся в любых условиях (горы, овраги, реки, озера, болота), но и специфичные для вечной мерзлоты явления (бугры пучения, термокарстовые впадины, участки с солифлюкционными явлениями, наледями, меандрирующие озера, скопление массивов подземного льда, мари).
Основные технические нормы и требования по проектированию плана и продольного профиля автомобильных дорог изложены в специальной (СНиП 2.05.02-85, ВСН) и учебной литературе. Особенности изысканий и проектирования дорог в районах вечной мерзлоты изложены в специальной инструкции [25], разработанной коллективом научных работников Омского филиала Союздорнии с участием проф. Н.А. Пузакова (МАДИ) и проф. И.А. Золотаря (ВОЛАТТ).
Конструирование поперечных профилей земляного полотна базируется на принципах проектирования, изложенных в разделе 4. При этом большое значение придается назначению высоты земляного полотна и его ширины. Высоту земляного полотна следует назначать по теплотехническому расчету, используя рекомендуемые методы расчета промерзания, протаивания грунтов и насыпей дорог, ширину земляного полотна по расчету в зависимости от габаритов преобладающего типа машин, обращающихся по дорогам.
Обследования дорог, выполненные в течение 1964 - 1974 гг., показали, что в рассматриваемых районах автомобили большой грузоподъемностью составляют до 60 %.
При ширине проезжей части 6 - 7 м проектная скорость движения (соответственно 40 - 60 км/ч) автомобилей не обеспечивается и, как показали наблюдения, снижается до 5 - 10 км/ч, что влечет за собой дополнительные эксплуатационно-транспортные издержки и нередко создает аварийную ситуацию, особенно при встречах с большегабаритными автомобилями.
Ширину полосы движения для дороги с двусторонним движением определяют по формуле
где Ка - ширина кузова автомобиля, м; Ск - ширина колеи автомобиля, м; Vа - расчетная скорость движения автомобиля, км/ч.
Полученную по расчету ширину проезжей части следует округлить до 0,5 м. Ширина обочин назначается не менее 2,5 - 3 м с тем, чтобы обеспечить движение гусеничного транспорта по ним и стоянку автомобилей, так как устраивать объезды в рассматриваемой зоне практически невозможно, а зачастую недопустимо (при наличии льдонасыщенных грунтов деятельного слоя).
Если взять дорогу V категории с преобладающим движением автомобилей типа БелАЗ-540, то полученная ширина земляного полотна будет равняться 14 - 15 м.
Например, для автомобиля типа БелАЗ-540
Тогда ширина земляного полотна при обочинах 2,5 м
В = 2 B2 + 20б = 2 4,6 + 2 ?? 2,5 = 14,2 м.
Принимаем В = 14 м. При обочинах шириной 3 м соответственно В = 15 м.
8. КОНСТРУКЦИИ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА И ТРЕБОВАНИЯ К ГРУНТАМ
8.1. Требования к грунтам земляного полотна
В рассматриваемых районах необходимая прочность и устойчивость земляного полотна в значительной мере зависят от качества грунтов, используемых для его возведения.
Исследования показали, что на марях и участках с высокой влажностью и льдонасыщенностью (мокрые места) земляное полотно предпочтительно отсыпать из несцементированных обломочных и песчаных грунтов (кроме пылеватых), а также водоустойчивых материалов и отходов промышленности (отходы дробильно-сортировочных заводов, металлургические шлаки, хорошо обожженные породы и др.).
В верхнюю часть насыпи допускается укладывать камни размером ребра не более 30 см. При этом обязательна послойная, по 30 - 40 см, отсыпка земляного полотна и уплотнение грунтов катками на пневматических шинах, что способствует заполнению пространства между крупными камнями более мелкими фракциями материала и увеличению плотности насыпей.
На всех типах местности допускается применять и глинистые грунты, удовлетворяющие требованиям табл. 8.1.
Степень пригодности глинистых грунтов для сооружения земляного полотна устанавливают испытанием грунтовых проб и образцов, отобранных в карьерах и резервах, с определением зернового состава, влажности на границе раскатывания и текучести, оптимальной влажности и максимальной плотности грунта объемного и удельного весов, засоленности грунта методом водной вытяжки, набухания по стандартной методике, коэффициента влагонакопления грунта.
Коэффициент влагонакопления Квлаг промерзающих глинистых грунтов должен быть не более значений, указанных в табл. 8.2.
На участках первого и второго типов местности (сухие и сырые места) применяют местные глинистые грунты с влажностью, не превышающей допустимую из условия уплотнения (табл. 8.3).
При более высоких значениях влажности должны быть предусмотрены мероприятия по заблаговременному осушению грунтов. Для определения степени увлажнения грунтов в сравнении с оптимальной величина последней может быть установлена через предел текучести (легко определяемый как в лабораторных, так и в полевых условиях) по следующим зависимостям (А.С. Плоцкого):
супесь легкая - Wопт = 0,70Wтек
суглинок легкий пылеватый - Wопт = 0,60Wтек
суглинок тяжелый, глина пылеватая - Wопт = 0,55Wтек.
Ориентировочные значения оптимальной влажности для характерных грунтов зоны вечной мерзлоты можно определять также по данным табл. 8.4.
Местные глинистые грунты можно применять для возведения земляного полотна только при соблюдении требований к ним по гранулометрическому составу и в порядке послойной их укладки.
Таблица 8.1
Требования к глинистым грунтам земляного полотна
|
Часть насыпи |
Глубина расположения слоя от низа дорожной одежды, м |
Покрытия капитальные |
Покрытия усовершенствованные облегченные |
Покрытия переходного и низшего типов |
||||||
|
|
|
Тип местности по характеру поверхностного стока, степени увлажнения и мерзлотно-грунтовым условиям (см. табл. 3.2) |
||||||||
|
|
|
1-й |
2-й |
3-й |
1-й |
2-й |
3-й |
1-й |
2-й |
3-й |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
Верхняя |
До 1,5 |
Супеси легкие, суглинки легкие с содержанием пылеватых частиц не более 35 % и глинистых не более 15 % |
Супеси легкие с содержанием пылеватых частиц не более 35 % и глинистых не более 5 % |
Супеси легкие и суглинки легкие, суглинки и глины с содержанием пылеватых частиц не более 50 % и глинистых не более 20 % |
Супеси и суглинки легкие с содержанием пылеватых частиц не более 35 % и глинистых не более 15 % |
Супеси легкие и суглинки, суглинки и глины с содержанием пылеватых частиц не более 55 % и глинистых не более 25 % |
Супеси легкие и суглинки легкие, суглинки и глины с содержанием пылеватых частиц не более 40 % и глинистых не более 20 % |
|||
|
Нижняя неподтапливаемая |
1,5 - 6 |
Супеси легкие, суглинки легкие, суглинки тяжелые и глины с содержанием пылеватых частиц не более 50 % и глинистых не более 20 % |
Супеси легкие с содержанием пылеватых частиц не более 35 % и глинистых не более 5 % |
Супеси и суглинки легкие, суглинки и глины с содержанием пылеватых частиц не более 55 % и глинистых не более 25 % |
Супеси и суглинки легкие с содержанием пылеватых частиц не более 35 % и глинистых не более 15 % |
Супеси и суглинки легкие, суглинки и глины с содержанием пылеватых частиц не более 60 % и глинистых не более 20 % |
Супеси легкие и суглинки легкие, суглинки и глины с содержанием пылеватых частиц не более 40 % и глинистых не более 20 % |
|||
|
Нижняя подтапливаемая |
1,5 - 6 |
Супеси легкие и суглинки легкие с содержанием пылеватых частиц не более 35 % и глинистых не более 15 % |
Супеси легкие и суглинки легкие, суглинки и глины с содержанием пылеватых частиц не более 50 % и глинистых не более 20 % |
Супеси и суглинки легкие, суглинки и глины с содержанием пылеватых частиц не более 35 % и глинистых не более 15 % |
Супеси и суглинки легкие, суглинки и глины с содержанием пылеватых частиц не более 55 % и глинистых не более 25 % |
Супеси и суглинки легкие, суглинки и глины с содержанием пылеватых частиц не более 40 % и глинистых не более 20 % |
Примечания: 1. Коэффициент морозного пучения глинистых грунтов, отсыпаемых в верхнюю часть насыпи, не должен превышать 3 %, а в нижнюю часть - 5 %.
2. Степень засоленности глинистых грунтов, отсыпаемых в верхнюю часть насыпи, не должна превышать 0,25 г/см3 порового раствора, а в нижнюю часть - 0,5 г/см3.
Таблица 8.2
Допустимые значения коэффициента влагонакопления
|
Грунт |
Квлаг, г/см3 ∙ ч |
|
Супесь пылеватая |
0,04 |
|
Суглинок легкий пылеватый |
0,03 |
|
Суглинок тяжелый пылеватый |
0,01 |
