Требования к плотности грунта в теле насыпи

Распределение величин вертикальных давлений в теле земляного полотна по высоте насыпи показано на рис 1.9.1. В верхних слоях насыпи действует в основном давление от временной нагрузки, которое при отсутствии дорожной одежды составляет до 0, 7 МПа, а при наличии дорожной одежды не превышает 0, 2 МПа. В нижних слоях давление от временной нагрузки понижается и на глубине 1, 0 м не превосходит 0, 03...0, 04 МПа, далее оно быстро затухает. Давление от собственной массы насыпи на глубине 1, 0 м достигает 0, 2 МПа, а при большей глубине оно превышает давление от временной нагрузки.

Рис. 1.9.1. Распределение вертикальных давлений в зоне земляного полотна:
а - от временной нагрузки; б - от собственной массы

Давление от горизонтальных усилий, возникающих на колесах автомобилей при торможении, трогании с места и перемене скоростей, быстро затухает и на глубине 1, 2...1, 0 м в расчете его можно не учитывать. При этом следует иметь в виду, что в верхней части земляного полотна давление действует не постоянно, а периодически при наличии временной нагрузки, тогда как в нижней части оно создается собственной массой, и поэтому действует постоянно.

При определении требуемой степени уплотнения грунта по высоте земляного полотна необходимо учитывать изменение влажности и температуры в течение года.

Отсюда следует, что требуемое уплотнение по высоте насыпи не должно быть обязательно одинаковым. Назначаемая плотность должна учитывать эксплуатационные условия, в которых фактически будет находиться грунт (рис. 1.9.2).

Рис. 1.9.2. Распределение требуемой плотности по высоте насыпи

В верхних слоях земляного полотна на глубине 1, 5...1, 2 м имеют место наибольшие удельные давления от временной нагрузки, требующие максимально возможного уплотнения в целях повышения несущей способности грунта. Кроме того, нужно учитывать возможное изменение плотности грунта за счет сезонных колебаний влажности и промерзания.

В слоях ниже 1, 5...1, 2 м, где суммарное давление от временной нагрузки и собственной массы грунта невелико, а сезонные колебания влажности и промерзания имеются только на откосах насыпей, требования к уплотнению земляного полотна могут быть снижены.

В нижних слоях насыпи плотность грунта необходимо задавать из условия соответствия ее давлению от собственной массы насыпи.

Плотность грунта, которая должна быть достигнута при сооружении земляного полотна, определяют по формуле

d_тр = d ₀· K_тр (1.9.1)

где d ₀ - оптимальная плотность скелета грунта, г/см³;

K_тр - коэффициент уплотнения, установленный действующими нормами (табл. 1.9.1).

Таблица 1.9.1

Значения минимального требуемого коэффициента К_тр от оптимального уплотнения К_о

Примечание. Большие значения коэффициента уплотнения относятся к дорогам с цементобе-тонными и цементогрунтовыми покрытиями и основаниями, а также с усовершенствованными облегченными покрытиями.

Необходимость уплотнения грунтов в выемках, нулевых местах и естественных основаниях устанавливают путем определения фактической плотности этих грунтов и её сопоставления с требуемой. Изменения плотности грунтов в результате искусственного уплотнения, учитываемые при подсчете объёмов земляных работ, характеризуют коэффициентом относительного уплотнения К_отн (табл. 1.9.2).

(1.9.2)

где V_peз - объем грунта взятого из резерва;

V_нac - объем того же грунта в насыпи после уплотнения;

d_тр - требуемая плотность грунта в теле насыпи;

d_рез - плотность грунта в естественном состоянии.

Плотность грунта в естественном состоянии d_рез определяют непосредственно взятием проб грунта из резерва. Берут одну пробу на 1500...2000 м³ грунта. Ориентировочные значения К_отн приведены в табл. 1.9.2.

Таблица 1.9.2

Значения коэффициента относительного уплотнения

Если влажность грунта на 2...3 % больше или меньше оптимальной, то оптимальную плотность получить нельзя. Оптимальная влажность способствует повышению сцепления в грунте за счет образования более прочно адсорбированных водных пленок.