Материал: 2030
жение сдвига в грунте или слабосвязном материале конструктивного слоя одежды, которое слагается из активных напряжений сдвига от временной нагрузки и веса вышележащих слоев; Тдоп – допустимое активное напряжение сдвига в грунте земляного полотна или в несвязном конструктивном слое дорожной одежды.
Величины Етр; σr; Rи; Та; Тдоп определяют в соответствии с указания- |
|
ми [11]; Еобщ – требуемый общий модуль упругости дорожной конструк- |
|
СибАДИ |
|
ции, его определяют по формуле |
|
Еобщ ≥ Emin Кпртр , |
(1.10) |
где Emin – м н мальный требуемый общий модуль упругости конструкции, МПа; Кпртр – требуемый коэффициент прочности дорожной одежды по критер ю упругого прогиба, принимаемый в зависимости от требуемого уровня надежности.
Требуемый модуль упругости дорожной конструкции для условий
ММГ определяют по формуле |
|
|
|
Евм ≥ Е |
min |
Ктр Кгр , |
(1.11) |
об |
пр d |
|
где Еобвм – требуемый о щий модуль упругости дорожной конструкции в
условиях вечной мерзлоты (ВМ) с учетом длительности расчетного периода; Кдгр – коэффициент, учитывающий длительность расчетного периода для районов с наличием многолетнемерзлых грунтов.
Средние значения коэффициента Кдгр для трёх дорожно-климати- ческих подзон I ДКЗ – зоны вечной мерзлоты приведены в табл. 1.4, обоснованные исследованиями В. . Давыдова.
|
|
|
Таблица 1.4 |
Значения коэффициента длительности расчетного периода Кдгр |
|||
при наличии многолетнемерзлых грунтов |
|
||
Грунты, тип местности |
Северная |
Центральная |
Южная |
по условиям увлажнения |
подзона I1 |
подзона I2 |
подзона I3 |
Болота, 3-й тип – мокрые места |
1,60 |
1,40 |
1,60 |
Заболоченные, 2-й тип – сырые места |
1,40 |
1,35 |
1,40 |
Глинистые с ММГ, 2-й тип – сырые места |
1,25 |
1,20 |
1,30 |
Глинистые с ММГ, 1-й тип – сухие места |
1,20 |
1,15 |
1,20 |
Нормативные нагрузки для дорог общей сети (I–V категорий) для городских дорог принимают по [11].
На подъездных и внутренних дорогах промышленных предприятий нормативную нагрузку принимают на основе технико-экономических расчетов из условия пропуска принятых расчетных типов автомобилей и автопоездов.
Влияние мерзлого слоя на прочность земляного полотна при известной глубине оттаивания дорожной конструкции учитывают по формулам
26
Е |
у |
= А Е0 |
, |
(1.12) |
|
у у |
|
|
|
Е |
д |
= А Е0 |
, |
|
|
д д |
|
|
|
где Eу, (Eд) – общий модуль упругости (деформации) оттаявшего грун- |
||||
тового массива; Еу0 , (Ед0) – расчетное значение модуля упругости (де- |
||||
формации) грунта, определяемое при известной расчетной влажности и |
||||
соответствующей плотности; Ау, (Ад) – комплексные коэффициенты, учитывающие влияние мерзлого слоя в зависимости от глубины оттаивания (ее абсолютного значения Нот или относительной величины Нот/Д) и неоднородного увлажнения земляного полотна и сезоннооттаивающего слоя по глуб не; определяют в процессе экспериментальных работ или с спользован ем обобщенных данных, приведенных в табл. 1.5.
Таблица 1.5
Значен я комплексных коэффициентов (Ау и Ад), учитывающих влияние мерзлого слоя неоднородное увлажнение по глубине на модули упругости деформации оттаивающего грунтового массива
|
Относительная глу на оттаивания |
Значения коэффициентов Ау и Ад для грунтов |
|
|||
|
|
супеси |
суглинки и глины |
|
||
|
Нот/ |
у |
Ад |
Ау |
Ад |
|
|
Нот = 0, мерзлый грунт |
> 5000 |
>4000 |
>4000 |
>5000 |
|
|
0,125 |
354,1 |
362,2 |
292,2 |
304,2 |
|
|
0,25 |
83,5 |
85,4 |
67,0 |
69,4 |
|
|
0,5 |
17,8 |
18,4 |
15,0 |
14,4 |
|
|
1,0 |
3,4 |
3,5 |
2,46 |
2,5 |
|
|
1,5 |
1,28 |
1,31 |
0,85 |
0,86 |
|
|
2,1 |
0,67 |
0,65 |
0,42 |
0,42 |
|
|
2,5 |
0,50 |
0,51 |
0,36 |
0,35 |
|
|
3,0 |
0,44 |
0,45 |
0,32 |
0,34 |
|
|
3,3 |
0,43 |
0,45 |
0,34 |
0,36 |
|
|
3,5 |
0,44 |
0,46 |
0,37 |
0,37 |
|
|
4,0 |
0,45 |
0,46 |
0,39 |
0,40 |
|
|
4,5 |
0,48 |
0,49 |
0,42 |
0,43 |
|
|
4,8 |
0,50 |
0,50 |
0,45 |
0,46 |
|
|
5,0 |
0,50 |
0,51 |
0,48 |
0,47 |
|
|
6,0 |
0,57 |
0,55 |
0,52 |
0,52 |
|
|
СибАДИ |
|
|
|||
|
10 |
0,65 |
0,69 |
0,63 |
0,68 |
|
|
∞ – талый грунт |
0,99 |
1,0 |
0,92 |
1,0 |
|
Расчетные прочностные и деформативные характеристики различных материалов принимают по [11], а грунтов естественного основания
– по СП 25.13330.2012 [15] или частично по табл. 1.6. Расчетные значе-
ния прочностных характеристик С и ϕ грунтов естественного основания принимают по [15].
27
Значения Eу и Eд естественных грунтов основания |
Таблица 1.6 |
|
|
||
Грунт основания |
Расчетные значения, МПа |
|
Модуль упругости Модуль деформации |
||
углинок пылеватый |
9–15 |
3–6 |
упесь пылеватая |
11–12 |
3–8 |
Песок мелкий пылеватый |
14–26 |
7–12 |
углинок с примесью до 20% щебня |
15–24 |
7–9 |
СибАДИ |
||
углинок с примесью до 50% щебня |
19–28 |
9–12 |
Примечан е. Значения модулей |
деформации приведены |
по данным |
Н.А. Пузакова, а модулей упругости – по данным В.А. Давыдова.
В процессе эт х работ также установлены эмпирические зависимости модулей деформации и модулей упругости от их влажности.
Зав с мость модуля деформации грунтов от их влажности может быть выражена уравнен ем
Eд(λσ ) = Eдтек(λσ ) / WОТНn , |
(1.13) |
где Ед(λσ) – модуль деформации грунта при определенных значениях относительной деформац и (λ = 0,01; 0,02; 0,03 и т.д.), МПа, и относительной влажности WОТН; Ед(λтекσ) – значение модуля деформации грунта,
которое соответствует влажности предела текучести, МПа; п – безразмерный коэффициент, зависящий от типа грунта и его физикомеханических свойств.
Значения модулей деформации грунтов на пределе текучести и коэффициентов п устанавливают экспериментально. Выполненная статистическая обработка многочисленных экспериментальных данных по-
зволила установить значения Ед(λтекσ) |
п для характерных грунтов зоны |
||||||
вечной мерзлоты (табл. 1.7). |
|
|
|
|
Таблица 1.7 |
||
|
|
|
|
|
|
||
Значения модуля деформации грунта на пределе текучести |
|
||||||
Грунты |
|
λ = 0,01 |
λ = 0,02 |
λ = 0,03 |
|||
|
|
Ед(λσ) |
N |
Ед(λσ) |
N |
Ед(λσ) |
N |
Единицы измерений |
|
МПа |
- |
МПа |
- |
МПа |
- |
Супеси |
|
6 |
2,42 |
5 |
2,07 |
4,5 |
1,62 |
Суглинки и глины |
|
5 |
2,32 |
4,5 |
1,8 |
3,6 |
1,18 |
Модуль упругости грунтов земляного полотна является более стабильной характеристикой. Он в меньшей мере зависит от относительной деформации грунта. Основное влияние на величину модуля упругости грунта оказывает его влажность. Статистическая обработка фактических данных по определению модуля упругости Еу грунта позволила вывести аналогичную зависимость
28
Eу = Eутек / WОТНm |
, |
(1.14) |
где Еу – значение модуля упругости грунта, МПа, соответствующее оп- |
||
ределенной влажности WОТН; Етеку – значение модуля упругости грунта, |
||
соответствующее влажности предела текучести грунта, МПа; WОТН – от- |
||
носительная влажность грунта; m – безразмерный коэффициент, зави- |
||
|
сящий от вида грунта. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
СибАДИрукции – на- |
||||||||||||||||||||||||||||
|
|
Формулы (1.13) и (1.14) справедливы в пределах значений относи- |
|
|||||||||||||||||||||||||
|
тельной влажности грунта от 0,2 до 1,0 Wтек. Значения модулей упруго- |
|
||||||||||||||||||||||||||
|
сти и на пределе текучести грунта Етеку , а также коэффициента m уста- |
|
||||||||||||||||||||||||||
|
навливают экспер ментально. На основании статистической обработки |
|
||||||||||||||||||||||||||
|
многоч сленных экспериментальных данных значения Етеку |
и m для ха- |
|
|||||||||||||||||||||||||
|
рактерных грунтов зоны вечной мерзлоты приведены в табл. 1.8. |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1.8 |
|
|||||
|
|
|
Значен |
я модуля упругости грунта на пределе текучести |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
Грунт |
|
|
|
|
|
|
Етеку , МПа |
|
|
|
|
|
m |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
Супеси |
|
|
|
|
|
|
18 |
|
|
|
|
|
|
1,59 |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
Сугл нки |
гл ны |
|
|
|
|
|
10,6 |
|
|
|
|
|
2,40 |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
Расчетные значения модулей упругости и деформации, сцепления и |
|
|||||||||||||||||||||||||
|
угла внутреннего трения земляного полотна автомобильных дорог уста- |
|
||||||||||||||||||||||||||
|
новлены работами В.А. Давыдова (1974, 1977, 1979, 1981, 2001 – 2005 гг.) |
|
||||||||||||||||||||||||||
|
на основе фактического материала, полученного при многолетних об- |
|
||||||||||||||||||||||||||
|
следованиях дорог, обработанных методами математической статистики |
|
||||||||||||||||||||||||||
|
(табл. 1.9). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1.9 |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
Расчетные прочностные и деформативные показатели грунтов земляного |
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
полотна автомобильных дорог |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
Грунты |
|
|
|
|
|
|
|
|
Дорожное покрытие |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
земляного |
Капитальный тип |
Облегченный тип |
|
Переходный тип |
|
Низший тип |
|
||||||||||||||||||||
|
полотна |
|
обеспеченность |
расчетных показателей (ОРП) земляного полотна |
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
3% или 1:33 (ВП*) |
5% или 1:20 (ВП*) |
10% или 1:10 (ВП*) |
16,6% или 1:6 (ВП*) |
||||||||||||||||||||||
|
Тип конст- |
Еу, |
Ед, |
, |
|
ϕ, |
Еу, |
Ед, |
С, |
ϕ, |
|
Еу, |
Ед, |
|
С, |
ϕ, |
|
Еу, |
Ед, |
С, |
|
ϕ, |
||||||
|
сыпи |
МПа |
МПа |
МПа |
°С |
МПа |
МПа |
МПа |
°С |
МПа |
МПа |
МПа |
°С |
МПа |
МПа |
МПа |
°С |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
5 |
6 |
7 |
|
8 |
|
9 |
|
10 |
11 |
12 |
13 |
|
14 |
|
15 |
16 |
|
|
17 |
|||
|
|
I1 – Северная подзона |
низкотемпературных |
многолетнемерзлых грунтов (ММГ) |
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
сплошного распространения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
1-й тип местности – сухие места |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
Супеси легкие |
42 |
12 |
0,04 |
|
34 |
50 |
15 |
|
0,045 |
37 |
|
57 |
15 |
0,05 |
43 |
|
61 |
|
18 |
0,052 |
40 |
||||||
|
Оптимальные |
42 |
11 |
0,02 |
|
34 |
51 |
15 |
|
0,046 |
37 |
|
58 |
16 |
0,030 |
42 |
|
61 |
|
17 |
0,053 |
52 |
||||||
|
грунтовые |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
смеси |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
29
Продолжение табл. 1.9
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
5 |
|
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
12 |
|
13 |
14 |
15 |
16 |
|
17 |
|
Пески пыле- |
41 |
12 |
0,03 |
|
32 |
|
52 |
21 |
0,039 |
36 |
43 |
12,5 |
|
0,045 |
|
38 |
52 |
11 |
0,047 |
|
35 |
|
ватые |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
упеси тяже- |
42 |
11 |
0,02 |
|
31 |
|
52 |
22 |
0,038 |
35 |
42 |
12,3 |
|
0,025 |
|
39 |
54 |
12 |
0,048 |
|
37 |
|
лые |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
углинки |
42 |
11 |
0,04 |
|
32 |
|
53 |
23 |
0,054 |
44 |
29,5 |
12 |
|
0,068 |
|
47 |
33 |
15 |
0,074 |
|
47 |
|
легкие и тя- |
СибАДИ |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
желые |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Глины |
41 |
12 |
0703 |
|
32 |
|
53 |
15 |
0,055 |
45 |
29,5 |
14 |
|
0,068 |
|
46 |
35 |
16 |
0,075 |
|
48 |
|
углинки |
41 |
12 |
0,02 |
|
33 |
|
54 |
15 |
0,018 |
42 |
19,3 |
8,5 |
|
0,028 |
|
19 |
18 |
10 |
0,038 |
|
22 |
|
легкие пыле- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ватые |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
углинки |
42 |
13 |
0,02 |
|
31 |
|
51 |
15 |
0,017 |
43 |
19,2 |
8,6 |
|
0,029 |
|
19 |
19 |
8 |
0,035 |
|
21 |
|
тяжелые пы- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
леватые |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Супеси пы- |
42 |
11 |
0,03 |
|
32 |
|
51 |
16 |
0,029 |
43 |
19,1 |
8,7 |
|
0,030 |
|
18 |
21 |
9 |
0,034 |
|
27 |
|
леватые |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Супеси тяже- |
41 |
12 |
0,04 |
|
32 |
|
52 |
22 |
0,030 |
42 |
19,0 |
9,3 |
|
0,031 |
|
19 |
22 |
4 |
0,033 |
|
29 |
|
лые пылева- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тые |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2-й тип местности – сырые места |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Супеси легкие |
40 |
11 |
0,03 |
|
32 |
|
47 |
13 |
0,040 |
35 |
55 |
13,5 |
|
0,045 |
|
41 |
58 |
16 |
0,047 |
|
39 |
|
Оптимальные |
41 |
10 |
0,02529,5 |
|
50 |
14 |
0,043 |
36 |
56 |
14 |
|
0,042 |
|
41 |
59 |
16,5 |
0,050 |
|
51 |
||
|
грунтовые |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
смеси |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пески пыле- |
39 |
11 |
0,028 |
|
31 |
|
51 |
20 |
0,035 |
34 |
41 |
11,5 |
|
0,041 |
|
36 |
50 |
10 |
0,045 |
|
50 |
|
ватые |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Супеси тяже- |
40 |
10 |
0,018 |
|
30 |
|
50 |
21 |
0,036 |
33 |
40 |
11 |
|
0,022 |
|
37 |
52 |
10,5 |
0,043 |
|
35 |
|
лые |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Суглинки |
39 |
9,5 |
0,034 |
|
31 |
|
51 |
20 |
0,051 |
42 |
27,5 |
10,5 |
|
0,075 |
|
43 |
32 |
13,5 |
0,067 |
|
43 |
|
легкие тя- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
желые |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Глины |
39 |
10,5 |
0,027 |
|
29 |
|
51 |
14,5 |
0,046 |
43 |
28 |
13,5 |
|
0,078 |
|
44 |
33 |
14,5 |
0,071 |
|
45 |
|
Суглинки |
38,8 |
11 |
0,01830,5 |
|
52 |
13 |
0,01640,5 |
18,5 |
7,4 |
|
0,02518,5 |
17 |
9,3 |
0,03321,5 |
|||||||
|
легкие пыле- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ватые |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Суглинки |
41 |
11,8 |
0,01730,2 |
|
49,5 |
14 |
0,02041,5 |
18,2 |
8,2 |
|
0,024 |
|
18 |
18 |
7,2 |
0,03120,3 |
|||||
|
тяжелые пы- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
леватые |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Супеси пы- |
41,5 |
10,5 |
0,02531,5 |
|
50 |
15,3 |
0,02542,2 |
18,2 |
8,3 |
|
0,02716,5 |
19,5 |
8,5 |
0,03225,2 |
|||||||
|
леватые |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Супеси тяже- |
39,5 |
11,5 |
0,06 |
|
31,5 |
|
50,5 |
21,5 |
0,02741,5 |
17,5 |
8,5 |
|
0,02817,8 |
20,5 |
4,2 |
0,03126,5 |
|||||
|
лые пылева- |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тые |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
30