Приложение 3Обязательное
Перечень стандартов для изучения физико-механических свойств талых и мерзлых грунтов
ГОСТ 5180-84 Грунты. Методы лабораторного определения физических характеристик.
ГОСТ 12071-84 Грунты. Отбор, упаковка, транспортировка и хранение образцов.
ГОСТ 12248-78X Грунты. Методы лабораторного определения сопротивления срезу.
ГОСТ 20276-85 Грунты. Метод полевого испытания статическими нагрузками.
ГОСТ 12536-79 Грунты. Методы лабораторного определения зернового (гранулометрического) состава.
ГОСТ 19912-81 Грунты. Метод полевого испытания динамическим зондированием.
ГОСТ 20069-81 Грунты. Метод полевого испытания статическим зондированием.
ГОСТ 20522-75 Грунты. Метод статистической обработки результатов определений характеристик.
ГОСТ 21719-80 Грунты. Метод полевого испытания вращательным срезом.
ГОСТ 22733-77 Грунты. Метод лабораторного определения максимальной плотности.
ГОСТ 23061-78 Грунты. Методы радиоизотопного определения объемного веса.
ГОСТ 23161-78 Грунты. Метод лабораторного определения характеристик просадочности.
ГОСТ 23253-78 Грунты. Методы полевых испытаний мерзлых грунтов.
ГОСТ 23740-79 Грунты. Методы лабораторного определения содержания органических веществ.
ГОСТ 23741-79 Грунты. Методы полевых испытаний на срез в горных выработках.
ГОСТ 23908-79X Грунты. Метод лабораторного определения сжимаемости.
ГОСТ 24143-80 Грунты. Методы лабораторного определения характеристик набухания и усадки.
ГОСТ 24181-80 Грунты. Нейтронный метод измерения влажности.
ГОСТ 24586-81 Грунты. Методы лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости мерзлых грунтов.
ГОСТ 24846-81 Грунты. Методы измерения деформаций оснований и сооружений.
ГОСТ 24847-81 Грунты. Методы определения глубины сезонного промерзания.
ГОСТ 25100-82 Грунты. Классификация.
ГОСТ 25358-82 Грунты. Метод полевого определения температуры.
ГОСТ 25584-83 Грунты. Метод лабораторного определения коэффициента фильтрации.
ГОСТ 25638-83 Грунты. Метод лабораторного испытания мерзлых грунтов на одноосное сжатие.
ГОСТ 26262-84 Грунты. Методы полевого определения глубины сезонного оттаивания.
ГОСТ 26263-84 Грунты. Метод лабораторного определения теплопроводности мерзлых грунтов.
ГОСТ 26518-85 Грунты. Метод лабораторного определения характеристик прочности и деформируемости при трехосном сжатии.
ГОСТ 26447-85 Породы горные. Метод определения механических свойств глинистых пород при одноосном сжатии.
ГОСТ 5396-77X Торф. Методы отбора проб.
ГОСТ 10650-72Х Торф. Метод определения степени разложения.
ГОСТ 11306-83 Торф. Методы определения зольности.
ГОСТ 17644-83 Торф. Методы отбора проб из залежи и обработка их для лабораторных испытаний.
ГОСТ 24160-80X Торф. Методы определения влагоемкости.
ГОСТ 24701-81Х Торф. Метод определения плотности.
ГОСТ 11358-89 Полотна текстильные нетканые. Правила приемки и методы отбора образцов
ГОСТ 15902.1-80Х Полотна нетканые. Методы определения линейных размеров и массы.
ГОСТ 15902.2-79Х Полотна текстильные нетканые. Методы определения структурных характеристик.
ГОСТ 15902.3-79Х Полотна текстильные нетканые. Методы определения прочности.
Приложение 4Обязательное
Расчет насыпи на устойчивость
1. Устойчивость насыпи обеспечивается ее высотой, при которой верхний горизонт вечномерзлых грунтов (ВГВМ) будет сохраняться в критический по балансу тепла год Т1 не более раза в 11 лет) на требуемой (допустимой) глубине и осадка насыпи при этом в оттаявшие грунты основания не будет превосходить допустимой величины.
2. Ориентировочные значения допустимой осадки Sдоп (см) приведены ниже:
Покрытие:
цементобетонное монолитное ....…………………………………………………... 2
цементобетонное сборное, устраиваемое в одну стадию .........…………………. 10
асфальтобетонное ..........……………………………………………………………. 4
Дорожная одежда типа:
облегченного с усовершенствованным покрытием .............……………………… 6
переходного и низшего .......………………………………………………….. 10 - 15
3. При проектировании насыпи по первому принципу осадка в процессе эксплуатации дороги не допускается. В этом случае
Н = Нк, (1)
где Н - высота насыпи, м;
Нк - глубина сезонного оттаивания конструкции, включающей земляное полотно и дорожную одежду, м.
Для конструкции насыпи, состоящей из двух или трех слоев с резко отличающимися теплофизическими характеристиками, глубину сезонного оттаивания каждого слоя рассчитывают по формулам:
верхнего (дорожная одежда):
(2)
нижнего (материал основания или грунт земляного полотна):
(3)
нижнего (грунт земляного полотна или основания):
(4)
где НС1, НС2, НС3 - глубина сезонного оттаивания соответственно верхнего и нижних слоев, м;
- нормативная глубина сезонного оттаивания первого, второго и третьего слоев, определяемая по СНиП 2.02.04-88 или по картам (рис. 1, 2, 3, 4 настоящего приложения);
КW - поправочный коэффициент на расчетную влажность материала дорожной, одежды и грунта насыпи, принимается по графикам на картах (см. рис. 1, 2);
КП - коэффициент, учитывающий интенсивность оттаивания материала дорожной одежды; принимают для песка - 1,0, песка крупного чистого - 1,05, песка с гравием - 1,13, гравия и гальки - 1,21, щебня и дресвы - 1,25, асфальтобетона - 1,30, цеметобетона - 1,37.
Влажность слоев дорожной одежды и грунта насыпи при определении значения КW в расчетах принимают близкой к оптимальной, %:
Цементобетонное покрытие .......………………………………………………………... 2
Асфальтобетонное покрытие .......………………………………………………………. 1
Основание под покрытие:
песчаное ................………………………………………………………………………... 6
щебеночное ...............…………………………………………………………………….. 4
из гравийно-галечникового и щебенистого грунта ................…………………………. 5
из песка:
мелкого и среднего ........…………………………………………………………………. 8
пылеватого ............……………………………………………………………………… 10
из супеси ...............………………………………………………………………………. 12
из суглинка ……………………………………………………………………................ 15
из глины ...............……………………………………………………………………….. 20
Рис.1. Изолинии глубин сезонного оттаивания песчаных грунтов
Рис.2. Изолинии глубин сезонного оттаивания глинистых грунтов
Рис.3. Изолинии глубин сезонного оттаивания песчаных грунтов, подстилаемых глинистыми грунтами
Рис.4. Изолинии глубин сезонного оттаивания заторфованных грунтов
С учетом формул (2) - (4) глубину сезонного оттаивания конструкции насыпи определяют по методу эквивалентных слоев:
при двух слоях
(5)
при трех слоях
(6)
где h1, h2 - толщина первого (верхнего) и второго слоев, м.
4. При проектировании насыпи по второму принципу высоту насыпи рассчитывают по формуле
(7)
где Нд.с - мощность деятельного (сезоннооттаивающего) слоя, устанавливаемая по данным изысканий или расчетом по формулам (4) - (6) при естественной влажности грунта, м;
е - относительная осадка грунта основания после его оттаивания под нагрузкой доли единицы; определяется согласно СНиП 2.02.04-88 или по рис.5, 6 настоящего приложения;
Sс - строительная осадка, зависящая от сезона производства земляных работ, м; определяется согласно обязательному приложению 6.
Рис.5. Относительная осадка е песчаных грунтов при оттаивании под нагрузкой 0,75 кгс/см2:1 - песок крупный; 2 - песок средний; 3 - песок мелкий и пылеватый
Рис.6. Относительная осадка е глинистых грунтов при оттаивании под нагрузкой 0,75 кгс/см2
При наличии в основании насыпи глинистых грунтов с крупнообломочными включениями относительную осадку, определенную по графикам, корректируют с помощью коэффициента (табл.1 настоящего приложения).
При сливающейся мерзлоте расчетную относительную осадку в при оттаивании под насыпью органических грунтов принимают:
Торфяные грунты:
лесотопяная залежь .........…………………………………………………………… 0,40
топяная залежь ............………………………………………………………………. 0,45
Ненарушенный мохово-торфяной покров, включая почвенный слой ..........……. 0,30
Теплоизолирующие слои из торфа и мха ………………………………………….. 0,35
Таблица 1
|
Грунт |
Коэффициент, учитывающий содержание крупных фракций, % |
|
|
|
20 - 35 |
35 - 50 |
|
Супесь: |
|
|
|
легкая |
1,0 |
0,50 |
|
тяжелая пылеватая |
0,8 |
0,60 |
|
Суглинок: |
|
|
|
легкий |
0,8 |
0,60 |
|
тяжелый |
0,8 |
0,55 |
|
Глина |
0,8 |
0,55 |
5. Если предусмотрено предварительное оттаивание и осушение грунтов основания, то высоту насыпи рассчитывают по формуле
(8)
где НТ - глубина предварительного оттаивания грунтов основания до возведения земляного полотна, м; определяют по картам (см. рис. 1 - 4 настоящего приложения) с учетом прогнозируемой влажности;
S1 - осадка грунтов основания после предварительного оттаивания под действием собственного веса, м;
(9)
Ао - коэффициент оттаивания грунтов; определяют экспериментально или принимают по табл. 2 настоящего приложения;
ао - коэффициент уплотнения грунтов основания, см2/кгс; определяют экспериментально или принимают по табл. 2 настоящего приложения;
Т - плотность талого грунта, кг/см3.
Таблица 2
|
Грунт |
Ао |
ао, см2/кгс |
|
Глина, суглинок тяжелый пылеватый |
0,05 - 0,08 |
0,07 - 0,12 |
|
Суглинок легкий, легкий пылеватый |
0,03 - 0,05 |
0,06 - 0,09 |
|
Суглинок с включением гравия |
0,01 - 0,03 |
0,03 - 0,05 |
|
Супесь пылеватая, легкая |
0,02 - 0,04 |
0,04 - 0,06 |
|
Песок пылеватый |
0,01 - 0,02 |
0,02 - 0,03 |
Значения коэффициентов Ао и ао для торфов определяют по рис. 7.
Рис. 7. Зависимость коэффициента уплотнения ао (1) и оттаивания Ао (2) от влажности торфа Wотн
6. При использовании геотекстиля в конструкциях насыпей их высоту, полученную по формулам (1), (7) настоящего приложения, умножают на коэффициент Кст = 0,88, учитывающий охлаждающее влияние геотекстильной прослойки на глубину оттаивания принятой конструкции насыпи.
Пример 1. Автомобильную дорогу в районе пос. Ямбург (11 дорожно-климатическая подзона) проектируют по первому принципу. Грунт в основании насыпи - суглинок тяжелый влажностью 40% и с числом пластичности Jп = 17. Предусмотрено возведение насыпи из мелкозернистого песка. Покрытие дороги сборное из железобетонных плит типа ПАГ-14 толщиной 14 см, укладываемых на укрепленное цементом песчаное основание толщиной 16 см. Требуется определить высоту насыпи.
Расчет ведут по формуле (1) настоящего приложения.
Поскольку насыпь состоит из трех слоев, то определяют глубину оттаивания каждого слоя:
верхнего (покрытие) - по формуле (2), где = 2,6 м (по рис. 1 настоящего приложения); поправочный коэффициент на влажность (2%) КW = 1,1; Кп = 1,37:
НС1 = 2,6??1,11,37 = 3,92 м;
нижнего (укрепленное песчаное основание) - по формуле (3), где = 2,6 м (по рис. 1 настоящего приложения); поправочный коэффициент на влажность (6%) КW = 0,98:
НС2 = 2,6??0,98 = 2,55 м;
нижнего (мелкозернистый песок насыпи) - по формуле (4), где = 2,4 м (по рис. 3 настоящего приложения); поправочный коэффициент на влажность (8%) песчаного грунта, подстилаемого глинистым, КW = 0,92:
НС3 = 2,4×0,92 = 2,2 м;
По формуле (6) настоящего приложения для трехслойной конструкции
Если учесть, что толщина дорожной одежды 0,3 м, то земляное полотно следует отсыпать на высоту
Н = 2,28 - 0,30 = 1,98 м.
Пример 2. Исходные данные те же, что и в примере 1. Насыпь проектируют по второму принципу с прослойкой геотекстиля в нижней части. Насыпь возводится в летний период. Требуется определить высоту насыпи.
Расчет ведут по формуле (7) настоящего приложения.
Показатель Нк известен (см. пример 1) - 2,28м. Так как нет данных изысканий, определяют мощность деятельного (сезоннооттаивающего) слоя: по рис. 2 настоящего приложения находим = 1,8 м, поправочный коэффициент на влажность (40%) КW = 0,85;
получаем:
Нд.с = 1,80,85=1,53 м.
Допустимая осадка сборного цементобетонного покрытия (см. п. 2 настоящего приложения) Sдоп = 0,02 м. Относительная осадка при оттаивании глинистых грунтов основания при W =40% и Jп = l7 по графику (см. рис. 6) е = 0,07.
Строительная осадка согласно расчетам по формуле (7) приложения 7 составляет Sc = 0,12 м.
Тогда высота насыпи
Высота насыпи с учетом слоя геотекстиля
Н = 2,010,88=1,76 м.
Если учесть, что толщина дорожной одежды 0,3 м, то земляное полотно следует отсыпать на высоту
Н =1,76 - 0,30 = 1,46 м.
Пример 3. Автомобильную дорогу в районе г. Салехарда проектируют с асфальтобетонным покрытием. По данным изысканий, супесчаный грунт основания имеет влажность 18%, а по данным лабораторных испытаний WТ = 19%, т = 1,6 т/м3.
