Определение объемов насыпей
Объем насыпи при высоте до 6.0м на участке длиной ℓ равен:
,
где m – заложение откоса насыпи;
h – средняя высота земляного полотна в насыпи.
где h1 и h2 – рабочие отметки в начале и конце участка насыпи длиной ℓ;
∆h – по формуле (4.2).
Объем плодородного слоя толщиною hnc , снимаемого из-под насыпи:
Общий объем насыпи
При высоте насыпи более 6м объем насыпи
ℓ,
Объем плодородного слоя
ℓ
Общий объем насыпи вычисляется по формуле (4.7).
Определение объемов выемок
где В1 – ширина выемки по низу (рис. 4.2), вычисляется по формуле (4.11);
iзп – поперечный уклон верха земполотна (iзп = 0,03);
h – средняя глубина выемки, вычисляется по формуле (4.12);
m1 – заложение откосов со стороны местности;
В – расстояние между бровками верха земполотна (см. рис. 4.1), вычисляется по формуле (4.2).
где m – заложение откоса со стороны обочины;
hк , ак – глубина и ширина кювета (кювет – резерва).
где h1 и h2 – рабочие отметки на концах участка выемки длиной ℓ;
∆У – разность отметок проектной линии и бровки обочины, вычисляется по формуле (3.18);
∆h – расстояние от бровки верха земляного полотна до бровки обочины, вычисляется по формуле (4.1).
Объем плодородного слоя, снимаемого до разработки грунта выемки на участке длиною ℓ:
где В1 – ширина выемки по низу, вычисляется по (4.11);
hпс – толщина плодородного слоя.
Общий объем выемки:
Определение объемов присыпных обочин
где 
,
,
где а и с – ширина обочины и укрепительной полосы;
hо – толщина основания дорожной одежды (рис. 4.1);
hп – толщина покрытия.
Определение объемов кюветов
В случае выемок вычисляют объемы двух кюветов по формуле:
,
где hк0 = hк - ∆h + ∆У;
ак – ширина кювета (кювет – резерва);
hк – глубина кювета (расстояние от бровки до дна кювета);
∆h – снижение бровки верха земполотна, определяется по (4.2);
∆У – разность отметок проектной линии и бровки обочины
m, m1 – заложение откосов со стороны обочины и местности;
ℓ - протяжение участка выемки.
При выходе из выемки (на участке низкой насыпи) глубина кювета изменяется от hк до 0. Поэтому на таком участке объем кюветов вычисляется по формуле:
,
В случае невысоких насыпей объем одного кювета вычисляют по формуле:
,
где h1 , h2– рабочие отметки (высота насыпей) на концах участка дороги длиною ℓ;
ак , hк , ∆У, m, m1 – аналогичны обозначениям формулы (4.18).
52
Срезка растительного слоя необходима ввиду следующих обстоятельств: малопригодные угодья составляют 60% всей суши, тощие почвы 10%, пастбища, луга, сенокосы 20%, пашни 10%.
Главные потери земляного фонда вызваны застройками земли. Отвод земель под строительство 1 км дороги требует 10 Га площади. Сокращение ширины полосы отвода на 2-4 км позволяет сохранить для с\х на 1 км дороги местной сети позволяет сэкономить 0,5-0,6 Га земли. При проектировании автомобильных дорог и составлении смет учитывающих затраты необходимые для возмещения убытков и потерь с\х и реализуется следующими мероприятиями: снятие и хранение плодородного слоя почвы, рекультивация земли, возмещение убытков, возникших в следствии полного или временного изъятия земель.
Рекультивация – восстановление земель временно занимаемых при строительстве дороги в состояние пригодное для с\х использования. Рекультивация включает технический и биологический этапы восстановления. Технический этап восстановления – приведение нарушенных площадей в состояние пригодное для с\х использования, путем придания требуемых уклонов, планировки и нанесения требуемого плодородного слоя. Биологический – восстановление структуры плодородия почвы, посредством правильной обработки.
Ценность земель:
α- коэффициент корреляции который зависит от трудоемкости с\х культур (0,65..0,95)
ВПр- валовая продукция, полученная с одного гектара данных земель в расчетном году
Eз- коэффициент эффективности затрат (0,03..0,12)
К – учитывает степень перспективной интенсивности с\х производства данного хозяйства (1,0..1,4)
b – плановый среднегодовой прирост с\х продукции на заданную перспективу
54
Площади откосов выемок Ав , насыпей Ан , дна кюветов Адн , закюветной полки Ап вычисляются по формулам:
а) выемка
б) насыпь высотой
откоса до 6м
б) насыпь высотой
откоса более 6м
в) дно кюветов
(кювет-резервов)
г) закюветных полок
где h1 , h2 – рабочие отметки по концам участка выемки или насыпи длиною ℓ;
∆У – разность отметок оси и бровки, определяется по формуле (3.18);
hк – глубина кювета;
aк – ширина по дну кювета (кювет-резерва);
aп – ширина закюветной полосы;
ℓ1 , ℓ2 , ℓ3 – длины образующих откоса при высоте откоса, равной 1м.
ℓ1 =
;
ℓ2
=
ℓ3
=
где m1 – заложение откоса со стороны обочины;
m2 – заложение откоса со стороны местности.
55
Водно-тепловой режим ЗП – это закономерность изменения в течении года влажности и температуры верхних слоев грунта ЗП свойственная данной дорожно-климатической зоне и местными гидрогеологическими условиями. Водно-тепловой режим ЗП в насыпи или выемке с дорожной одеждой той или иной конструкции отличается от водно-теплового режима местности, но подчиняется общим законам изменения влажности и температуры свойственной данной местности.
Отличия водно-теплового режима ЗП:
Грунт ЗП отличается от грунта местности расположением слоев, уплотнением и структурой
Устройство ДО резко изменяет водо-, паро-, воздухообмен м\у грунтом и атмосферой
Различие теплопроводности и теплоемкости ДО и грунта за пределами дороги.
Различен режим поверхностного увлажнения и снежного покрова дорог и ОС
На грунт ЗП воздействуют статические и динамические нагрузки.
Октябрь-ноябрь происходит увлажнение осадками грунтового основания и повышения влажности. При водонепроницаемых ДО этот период слабо выражен, а модуль упругости грунта снижается.
В начальный период зимы (ноябрь-январь) происходит промерзание грунта, накопление влаги в верхнем слое полотна в следствии перемещения ее снизу вверх и сбоков.
Январь – февраль. При дальнейшем промерзании грунта происходит вымерзание влаги (испарение льда)
Февраль-март установление макс промерзания грунта, происходит резкое повышение влажности и вспучивание поверхности покрытия
Оттаивание верхней части промерзшего грунта с выделением большого количества воды т режим падения прочности грунта.
56
Прочность грунта рабочего слоя ЗП это свойство грунта рабочего слоя оказывать в определенных условиях и пределах сопротивление разрушению от различных внешних факторов. Характеристики прочности грунта рабочего слоя ЗП является сцепление, угол внутреннего трения, модуль упругости. Для ориентировочных расчетов на стадии проектного задания могут быть использованы средние значения характеристик грунтов приведенных в справочнике инженера дорожника.
Модуль упругости – отношение напряжений, вызываемое ими относительной упругой деформации.
P- удельное давление на подошву штампа
D – диаметр штампа
μ- коэффициент Пуассона
ly - относительная деформация
57
Источниками увлажнения грунта ЗП являются атмосферные осадки, грунтовые и поверхностные воды.
Источник увлажнения это, то откуда поступает вода в ЗП.
1 – осадки
2 – грунтовые воды
3 – поверхностные воды
Разрушение ДО происходит в местах, где не обеспечивается сток поверхностных вод и не обеспечивается возвышение низа ДО над уровнем грунтовых вод
58
Воды: агрессивная, гравитационная, свободная, капиллярная, парообразная, пленочно-связанная, прочносвязанная, рыхлосвязанная.
Разность температур м\у t1 и t2 достигает 4-6 градуса.
Под влиянием разности температур влага начинает перемещаться от теплого грунта к границе промерзания. В грунтах ЗП происходит непрерывный тепло-масса обмен по его капиллярам и порам. С понижением температуры свободносвязанная вода замерзает при 0 град, пленочная при -3 град, прочносвязанная и в капиллярах при -10.. -30 град.
Температурный градиент вызывает термодиффузию воды – пар, который перемещаясь замещает друг друга. Водяной пар охлаждаясь конденсируется и увеличивает пленку воды на частице и замерзает. Возникают сначала кристаллы затем линзы льда. Процесс продолжается пока существует температурный градиент. Льдообразование сопровождается увеличением объема на 9% и значительными напряжениями в ЗП.
Образование пучин – процесс образования пучин вызванный перераспределением зимней влаги в ЗП и увеличения объема грунта.
Пучение – деформация ДО и ЗП, проявляется зимой во взбугривании.
59
Весеннее переувлажнение грунта рабочего слоя связано с оттаиванием грунта и насыщением его водой.
Период наиболее неблагоприятного расчетного состояния грунта в течении которого наблюдается линейная прочность грунта определяют по формуле:
hkp – критическая глубина оттаивания
vот – средняя скорость оттаивания грунта ЗП.
За начало расчетного периода оттаивания принимают дату перехода температуры через 0
60,61
Различают следующие методы регулирования водно-теплового режима рабочего слоя земляного полотна (ЗП):
Возвышение бровки ЗП
Понижение уровня грунтовых вод
Устройство морозозащитного слоя
Устройство дренажного слоя
Устройство гидроизоляционных слоев
Регулирование водно-теплового режима рабочего слоя ЗП – это проведение дорожно-строительных работ, которые необходимы по улучшению водно-теплового режима ЗП для того, чтобы прочность дорожной одежды была стабильной в течении года и ряда лет.
Модуль упругости Еу=AW3+BW2+CW+D
A,B,C,D – подбираемые показатели.
Сцепление С=A1W3+B1W2+C1W+D1
A1B1C1D1 – подбираемые показатели.
62
Замена пучин грунта – это техническая операция связанная с заменой непригодного грунта новым, отвечающим техническим требованиям с последующим уплотнением.
Грунты по пучинистости делят на 5 групп:
- не пучинистые
- слабо пучинистые
- пучинистые
- очень пучинистые
-чрезмерно пучинистые
β – коэффициент, который учитывает гидрогеологические условия месности
α - коэффициент, который характеризует скорость проникновения в грунт температуры = -1 град
γ - коэффициент, который учитывает тип ЗП
Кп – коэффициент пучения при α=100
Не пучинистые – песок гравелистый, крупный, средний с содержанием частиц меньше 0,5 мм меньше 2%. Кпуч=1.
Слабо пучинистые – мелкий песок с содержанием частиц меньше 0,5 мм меньше 15%, супесь легкая и крупная. Кпуч=1..2 при первом типе местности по увлажнению.
Пучинистые – супесь легкая, суглинки легкие и тяжелые, глина. Кпуч=4..7 для второго и третьего типа местности по увлажнению.
Очень пучинистые – песок пылеватый, супесь пылеватая, суглинок тяжелый. Кпуч=7..10 для второго типа местности по увлажнению.
Чрезмерно пучинистые – супесь тяжелая пылеватая, суглинок мелкий пылеватый. Кпуч>10 для второго и третьего типа местности по увлажнению.
63
Расчет гидроизоляционных и пароизоляционных слоев, которые ограждают снизу дорожную одежду от диффузий водяных паров на участках с глубоким залеганием грунтовых вод. Скорость термодиффузии в несколько раз превышает скорость миграции жидкой фазы воды.
Сущность расчета толщины слоя пароизоляции сводится к тому, чтобы выше ее не происходило конденсации пара, поскольку к концу холодного периода в ЗП и нижнем слое дорожной одежды относительная упругость пара близка к 1. Толщина слоя пароизоляции определяется по формуле:
Рв - упругость водяного пара воздуха в мм
Р в’ – маx упругость водяного пара воздуха принимаемая в зависимости от температуры конца холодно периода
Nв – относительная влажность воздуха в этот период
Рно – max упругость насыщенного пара в плоскости нулевого слоя пароизоляции
rп – сопротивление перехода пара от покрытия к воздуху
∑ rп – суммарное сопротивление паропроницаемости слоев одежды и полотна в бывшем слое пароизоляции
Χ- коэффициент учитывающий паропроницаемость.
64
Различают горизонтальный, вертикальный, совершенный, несовершенный, пониженный и прерывающий дренажи.
Дренаж – комплекс инженерных сооружений предназначенный для понижения уровня грунтовых вод под дорожной одеждой.
Горизонтальный – трубчатый дренаж, дренажная галерея, горизонтальные скважины.
Вертикальный дренаж – забивные и сквозные фильтры, колодцы и сифонный дренаж.
Прерывающий дренаж – устройство сооружений на откосах выемок, на косогорах, для перехвата грунтовых вод из водоносного слоя и недопущение их выхода на откос.
Понижающий – сооружение устраиваемое под кюветом для понижения уровня грунтовых вод под а/д для создания требуемого уровня водно-теплового режима ЗП.
65
Расход воды
q – приток воды на 1 погонный метр дрена
К – коэффициент фильтрации
h – глубина воды в водоносном слое
iв – уклон водоносного слоя
l – длина дрена
Кg – расходная характеристика дренажной трубы
ig – уклон дренажной трубы
Vd – скорость течения воды в дренажной трубе
Wd – скоростная характеристика трубы
Wd = 3,04d2/3
