Методы ускорения осадки насыпи.

Консолидация-уплотнение грунта путем отжатия воды из пор

Скорость консолидации основания насыпи может быть повышена за счёт следующих мероприятий:

- устройство глубоких дренажных прорезей по обеим сторонам насыпи

- метод переменной дополнительной пригрузки (при помощи этого мероприятия можно ускорить консолидацию в 7-8 раз).

Метод временной пригрузки целесообразно применять при возможности вторичного использования грунта пригрузочного слоя. Толщину пригрузочного слоя следует принимать не менее половины толщины постоянного насыпного слоя. При применении метода временной дополнительной пригрузки устойчивость основания на выпор подлежит обязательной проверке. Расчет ускорения консолидации торфа в основании насыпи с временной пригрузкой проводится следующими этапами:

а) определяется величина осадки от веса насыпи с пригрузкой (S2);

б) определяется величина осадки насыпи без пригрузки (S1);

в) определяется длительность стабилизации осадки основания от насыпи с пригрузкой t2;

г) длительность уплотнения основания от веса насыпи с пригрузкой до той плотности, которая была бы достигнута уплотнением без пригрузки, определяется по формуле:

t=

Устройство вертикальных дрен (или дренажных прорезей) в оснований земляного полотна проводится с целью ускорения консолидации грунтов оснований, а также для повышения устойчивости земляного полотна и снижения упругих осадок. Ускорение консолидации при устройстве дрен происходит за счёт значительного сокращения пути фильтраций воды, которая в свою очередь отжимается из-под основания насыпи при уплотнении. Вертикальные дрены позволяют ускорить осадку насыпи по сравнению с плавающей насыпью как минимум в 10 раз. Вертикальные дрены и дренажные прорези быстро снимают напор, возникающий в порах водонасыщенного грунта при приложении нагрузки. Вертикальные дрены изменяют упругость болотного грунта, поэтому упругие просадки на поверхности земляного полотна примерно в 3 раза ниже, чем без устройства дрен. При глубине болота до 3 метров земляное полотно рекомендуется проектировать с дренажными прорезями. Для их устройства не требуется специального оборудования, отрываются они экскаватором и устраиваются они только в торфах, способных удерживать вертикальный откос в течении некоторого времени, то есть до заполнения траншеи песком. Вертикальные дрены применяются при глубине болот более 2 метров. Если мощность торфяной залежи составляет более 8-10 метров, то в данном случае целесообразно применение частично погружённых дрен. Но при этом следует учитывать, что неполное погружение дрен увеличивает срок консолидаций основания.

Дрены и прорези заполняются средним или крупным песком с коэффициентом фильтрации не менее 3 метров в сутки. Нижняя часть насыпи, погружённая в торфяную залежь, также отсыпается из дренирующего грунта с коэффициентом фильтрации не менее 3 метров в сутки. Предварительно, расстояние между дренами L назначается по таблицам зависимости от глубины болота и в зависимости от плотности торфа. Диаметр дрен, как правило, 35-50 сантиметров, количество дрен по расчёту в зависимости от площади опирания подошвы насыпи.

Осадка дорожной насыпи с вертикальными дренами определяется по следующей формуле:

S=Ho*

Ho-первоначальная мощность торфа

Ео-нач. коэф. Пористости торфа

Ер-коэф пористости торфа после уплотнения (в лабаратории)

 

11. Требования к насыпи на слабом основании, коэффициент безопасности.

При работе насыпи на слабом основании должны быть соблюдены следующие условия:

1. Устойчивость основания, то есть боковое выдавливание слабого грунта из - под

основания насыпи не допускается (если это не предусмотрено как способ удаления

слабого грунта)

2. Стабильность основания. Интенсивная часть осадки должна завершиться до

устройства покрытия. При капитальной Д.О. интенсивность осадки должна составлять не более 2х см в год. При облегченной - не более 5 см в год.

3. Упругие колебания земляного полотна при движений транспорта не должны

превышать значений допускаемых для данного типа покрытия

Соблюдение всех трёх условий проверяется расчётами.

>1

- безопасная нагрузка на основание

– расчетная нагрузка на основание

Для болот 2 типа по строительной классификации необходимо определить 2 варианта приложения нагрузки:

1. Быстрая схема загружения – быстрая отсыпка насыпи на полную высоту с заносом на осадку

2. Медленная схема – в данном случае скорость передачи нагрузки на слабое основание соотв. скорости нарастания прочности данного основания.

C,ФИ – расчетные значения сцепления и угла внутр.трения слабого грунта на расчетном горизонте Z

Jt – удельный вес грунта слабой толщи

β – коэф. зависящий от глубины расчетного горизонта.

q – нагрузка от боковых пригрузочных берм

Быстрая схема

jн – удельный вес грунта насыпи

hрасч – расчетная высота насыпи

Sкон – расчетная конечная осадка насыпи под проектной нагрузкой

jн – удельный вес грунта насыпи ниже расчетного уровня грунтовых вод

Zг.в – глубина залегания грунтовых вод от поверхности земли

Zг.н – глубина от поверхности насыпи

 

12. Оценка устойчивости земляного полотна на болотах, фазы уплотнения грунта под насыпью, кривая зависимости, условие устойчивости насыпи.

Насыпи, возведенные на слабых основаниях могут значительно проседать из – за уплотнения грунта основания или его выпирания из под насыпи. Деформации могут происходить в период строительства после возведения насыпи, и реже в период эксплуатации. Зависимость между давлением в грунтах на основание и его деформацией выражается кривой

1 фаза – уплотнение, происходит сжатие грунта

2 фаза – дальнейшее уплотнение грунта и возможность боковых сдвигов. Касательные напряжения начинают превышать сопротивление сдвигу

3 фаза – происходит резкая просадка, вызываемая выпиранием грунта из – под основания насыпи

Выпирание грунта может быть односторонним, двухсторонним. Чтобы предугадать, как поведет слабое основание, необходимо выполнить расчет на полное отсутствие сдвигов в грунте, которое будет удовлетворять условие.

τmax<τсдвиг

τmax – макс. касательное напряжение под нагрузкой от насыпи

τсдвиг – сопротивление грунта сдвигу

Сопротивление грунта сдвигу

τсдвиг=Сw+jztgφw

j - Плотность грунта

Cw – сцепление в грунте

φw – угол внутреннего трения

Z – глубина расч.

Характеристики грунта назначаются в зависимости от влажности грунта и условии загружения

*ln

 

схема:

 

II. Проектирование дорог в районах оврагообразования

13. Процесс образования оврагов, элементы оврага, схема оврага в плане

Образование оврагов. Образование оврагов является результатом водной эрозий. Водная эрозия – процесс размыва почв и рыхлых подстилающих их слоёв, стекающими со склонов потоками воды. Эрозионные процессы начинаются на крутизне склона от 2 градусов и заметно усиливаются при крутизне склона от 2 до 6 градусов и существенное развитие получают от 6 до 10 градусов. Развитие эрозионных процессов зависит от:

- климатических условий

- распределения осадков по временам года и от их интенсивности

- от типа грунтов (особо интенсивно развиваются процессы в лёссовых и лёссовидных грунтах)

 

 

14. Стадии образования оврагов, продольный разрез оврага, его основные участки.

В процессе оврагообразования, овраги проходят несколько стадий:

 

1. На крутом участке склона образуется промоина или рытвина

 

2. Происходит углубление рытвины с уменьшением продольного уклона дна. У вершины оврага образуется обрыв высотой 5-10 метров. Рытвина на этой стадии расширяется и в поперечном сечении становится трапециидальной. К концу этой стадии в нижней части оврага вырабатывается плавный продольный профиль – транзитное русло оврага. В пределах этого русла размыв уравновешивается приносом грунта. У устья оврага, где вода растекается и теряет скорость, откладывается конус выноса.

3. Дальнейший рост оврага по направлению к водоразделу. Увеличение оврага в поперечном сечении за счёт обрушения и подмыва берегов оврага. Ежегодный прирост может достигать до 15 метров в длину

 

4. Затухает глубинная эррозия, останавливается подмыв берегов, овраг перестаёт расти, склоны принимают устойчивое очертание, зарастает травой, кустарниками и так далее.

 

 

 

15. Модуль эрозионности, условия развития процессов оврагообразования.

Степень подверженности оврагообразованию характеризуется модулем эрозийности. Модуль эрозийности это общая протяжённость овражеской сети на 1 километр квадратный. Для территорий РФ модуль эрозийности (МЭ) лежит в диапазоне от 0,5 до 1,2.

Развитию эрозии в сильной степени способствует уничтожение деревьев и травяного покрова, предохраняющих почву от размыва и регулирующих водный режим. К быстрому росту овражеской сети также приводит неправильное землепользование (распашка склонов балок, направление при пахоте борозд вниз по склону, пастьба скота на склонах, ведущая к уничтожению травяного покрова). Часто причиной возникновения оврагов становятся неправильно запроектированные и неукреплённые придорожные канавы.

 

16. Основные положения при проектировании плана трассы в районах оврагообразования.

Практика выработала ряд правил которые основаны на сочетании стоимости строительства и безопасных условий эксплуатации в течении длительного времени. Рациональное положение трассы а/д зависит от:

1) конфигурации овражистой сети

2) интенсивности эрозионных процессов

3) категории а/д

Правила проектирования.

1) При развитой сети оврагов трассу а/д целесообразно прокладывать в обход по водораздельным участкам, если это несопряжено с сильным удлинением трассы и большой извилистостью. Дороги низших категорий и сельхоз дороги проектируют с учётом этого правила, то есть в обход. В данном случае стоимость строительства является решающим фактором. При проложении а/д в обход трассу располагают на расстояний 50-100 метров от вершины оврага или от вешка. Предусматривают обязательно комплекс противоэрозионных мероприятий.

2) А/д высших категорий проектируют, как правило, по кратчайшему направлению, не допуская удлинения трассы и перепробега транспорта в условиях высокой интенсивности движения. Дороги высоких категорий допускаются пересекать овраги с соответствующим увеличением объёма земляных работ и числа искусственных сооружений + комплекс противоэрозионных мероприятий.

3) Нецелесообразно располагать трассу близко к вершине оврага, так как это может ускорить процесс оврагообразования и нарушить устойчивость земляного полотна.

4) Не следует прокладывать трассу по конусу выноса в оврагах, так как рельеф в этой зоне не устойчив и отверстие водопропускных сооружений заносятся продуктами размыва.

5) Овраг целесообразно пересекать в зоне транзитного русла. В этой зоне доля наносов наименьшая.

6) При пересечении оврагов часто наилучшим решением является строительство виадуков (от бровки до бровки оврага) (целесообразно на дорогах высоких категорий).

7) При трассировании между двумя оврагами обязательно укрепление отвешков с целью исключения их перемещения в дороге.

 

17. Мероприятия по закреплению оврагов.

Три основные цели:

1. Уменьшение объёмов и замедления притоков воды к оврагу

2. Укрепление вершины оврага и его отвешков

3. Закрепление русла и склонов оврага

1) Агротехнические мероприятия. К ним относятся: засев трав, посадка кустарников, посадка полосы леса шириной от 15 и до 20 метров, распахивание почвы, применение геоматов.