Применение геосинтетических материалов для укрепления откосов земляного полотна

При недостаточной устойчивости насыпи повысить ее устойчивость можно, используя достаточно жесткие плоские геоткани, георешетки или объемные материалы, имеющие коэффициент относительного удлинения при разрыве не более 10–15 %. Применение геосинтетических материалов для повышения устойчивости откосов насыпи основано на совместной работе прослойки и грунта в зоне оползания откоса. Назначение армирующих прослоек – повышение сдвиговой прочности грунтового массива.

С целью повышения устойчивости откосов, полотна геосинтетических материалов укладывают в виде горизонтальных полос в подоткосной части с выводом концов за пределы кривой скольжения (рис. 5.1, а). Нижний ряд находится на 0,5 м выше низкой точки кривой скольжения, а верхний ряд на глубине, равной половине высоты насыпи. Промежуточные ряды располагают равномерно между верхними и нижними полотнищами с шагом 0,5 – 0,7 м.

Повышение устойчивости и одновременно защита грунта подоткосной части от суффозии могут быть достигнуты при заключении грунта в обоймы из геотекстиля (рис. 5.1, б).

Армирование откоса позволяет повысить его крутизну от 45⁰ до 70 – 88⁰.

а)

 

б)

 

Рис. 5.1. Конструкция усиления откосов земляного полотна геосинтетическими материалами:

а – армирование откосов горизонтальными полосами из геосинтетических материалов; б – армирование откосов с образованием обойм из геосинтетических материалов и грунта

 

Проверка устойчивости откоса выполняется по методу круглоцилиндрических поверхностей с нахождением положения самой невыгодной кривой скольжения, имеющей наименьший коэффициент устойчивости (см. п. 3.4).

Требуемое значение коэффициента устойчивости назначается в зависимости от капитальности сооружения по действующим нормативным документам.

Момент удерживающих сил определяется по формуле

 

М_уд = [tg φ_гр∑N + сl + n P_доп],

 

где P_доп – расчётная прочность на растяжение геосинтетического материала;

n – количество слоев геосинтетического материала.

Допускаемая (расчетная) прочность геосинтетической прослойки Р_доп подбирается по величине Р_р, используя следующую формулу

где P_р – кратковременная прочностью на разрыв, определяемая в лабораторных условиях при нормированной скорости нарастания деформации;

A₁ – фактор ползучести, характеризующий снижение кратковременной прочности на разрыв при длительном приложении нагрузки, принимают A₁ = 0,5–0,8;

A₂ – фактор повреждаемости материала при транспортировке, монтаже и уплотнении грунта, принимают A₂ = 0,95;

А₃ – фактор, учитывающий наличие стыков, швов, принимают; А₃ = 0,8;

A₄ – фактор чувствительности к воздействию окружающей среды, например к биологическим и химическим воздействиям, принимается равным 0,9;

g – коэффициент запаса, зависящий от типа конструкции и действующих нормативных документов, а также от достоверности закладываемых в расчет данных по свойствам геосинтетического материала, действующим нагрузкам и геометрии самой конструкции, принимается равным 1,40 – 1,75.

 

Применение геосинтетических материалов для защиты

Откосов от эрозии

Для защиты высоких откосов отводной и ветровой эрозии геосинтетические материалы укладывается на поверхность откоса в сочетании с различными конструктивно-технологическими решениями: обработкой грунта вяжущими, укладкой поверх их сборных решетчатых или сплошных элементов, обсыпкой каменными материалами и др. (рис. 5.2).

Выбор типа укрепления зависит от высоты насыпи и ее крутизны (заложения откосов), уровня подтопляемости на пойменных участках, скорости водного потока и др. причин.

 

Рис. 5.2. Конструкция земляного полотна с укрепленными откосами:

а – геосинтетические материалы в сочетании с материалами, укрепленными вяжущими, или щебнем; б – геосинтетические материалы в сочетании с бетонными плитами, объемными решетками и габионами;

1 – дорожная одежда; 2 – материалы для укрепления откосов; 3 – бетонные плиты, объемные решетки и габионы; 4 – грунт земляного полотна; 5 – геосинтетические материалы

 

Хорошо себя зарекомендовали геосетки, представляющие трехмерные маты, выполненные из полиамидной проволоки, обеспечивающие защиту откосов, как до образования травяного покрова, так и после прорастания семян, способствуя образованию прочной корневой системы.

На участках подходов к искусственным сооружениям (конусах путепроводов и эстакад) защитные функции выполняют геокаркасы, представляющие объемную сотовую конструкцию, заполняемую щебнем или крупнобломочным грунтом.

Применение геосинтетических материалов для защиты откосов от эрозии способствует уменьшению влажности грунтов в период весеннего и осеннего переувлажнения откосов, особенно северной экспозиции, и наоборот, способствует повышению влажности под прослойкой при высоких летних температурах воздуха и в районах сухим климатом (IV–V дорожно-климатические зоны). Таким образом, за счет применения геосинтетических материалов выравнивается влажностный режим поверхностного слоя грунта на откосах земляного полотна.