Материал: Проектирование автомобильных дорог. Ч. 1

Геологические данные позволяют выявить наличие местных до­ рожно-строительных материалов (камня, песка, гравия), которым следует отдавать предпочтение перед привозными материалами для использования в дорожных одеждах.

При выборе направления трассы приходится учитывать грун­ товые условия, от которых зависит конструкция земляного полот­ на и требования к отводу воды от дороги. Участки неблагоприят­ ных грунтов — сыпучих, развеваемых ветром грунтов, засоленных и заболоченных — стремятся обходить.

Климатические условия оказывают особенно большое влияние на условия эксплуатации дорог. К ним относятся амплитуда и скорость колебания температуры, максимумы и минимумы темпе­ ратуры, количество осадков и испарение, направление и скорости ветров, мощность снегового покрова, глубина промерзания. Кли­ матические условия часто ограничивают продолжительность строи­ тельного сезона или требуют применения специальных способов производства работ, удорожающих и осложняющих их выпол­ нение.

Снегопады и метели могут прерывать движение по дороге. Объем снега, приносимого к дороге, зависит от ее расположения

115

Т а б л и ц а 7.2

по отношению к господствующим в зимний период ветрам и раз­ мера бассейна снегосбора. Гололед, уменьшая Тсоэффициент сцеп­ ления пневматической шины с покрытием, создает опасность до­ рожно-транспортных происшествий. В замерзшем земляном полотне возникают процессы перераспределения влаги и образо­ вания ледяных прослоек, которые, оттаивая весной, вызывают пе­ реувлажнение грунта и снижение прочности дорожной одежДы.

Рис. 7.1. Проложение трассы дороги с учетом сложности геологических условий местности (по проф. Б. М. Гуменскому):

116

Для сопоставления климатических условий района проложения дороги в отдельные периоды года строят график климатических характеристик |(рис. 7.2), на котором отмечают годовое изменение температуры, количество выпадающих осадков, глубину промер­ зания и высоту снегового покрова и другие характеристики, ко­ торые могут оказаться полезными при конструировании элементов дороги и организации строительства. Для планирования числа ра­ бочих смен и расчета искусственного освещения строительных площадок на графике показывают продолжительность светлого периода суток. Зная температуры, при которых возможно про­ ведение тех или иных дорожных работ, на графике климатиче­ ских характеристик отмечают периоды, когда эти работы могут выполняться. При этом следует учитывать, что с ростом механи­ зации строительства и переходом на индустриальные методы его выполнения, а также при применении новых дорожных конструк­ ций и усовершенствовании технологии производства работ влияние климатических факторов снижается. Многие работы, например1 сосредоточенные земляные, и устройство каменных оснований до­ рожных одежд теперь с успехом выполняют зимой.

Гидрологические и гидрогеологические условия характеризуют­ ся количеством выпадающих осадков, условиями стока и испа­ рения воды, толщиной снегового покрова и интенсивностью весен­ него таяния, глубиной залегания грунтовых вод и особенностями их режима, режимом рек и ручьев. Все эти условия подлежат учету при проектировании водоотвода и при выборе конструкции земляного полотна.

При оценке влияния природных факторов на условия строи­ тельства и последующей работы автомобильной дороги следует учитывать обратную зависимость — изменение природных условий в результате постройки дороги. Так, например, вырубка расти­ тельности на полосе отвода и расчистка придорожной полосы спо­ собствуют ее осушению, более глубокому промерзанию грунта зи­ мой и более быстрому оттаиванию весной. Пересечение болота насыпью, сжимающей торф, может прервать просачивание грун­ товых вод и изменить процесс заболачивания.

7.2. Источники увлажнения земляного полотна

Насыщение земляного полотна дороги влагой — крайне опас­ ное явление, так как при этом сильно снижается прочность до­ рожной одежды и устойчивость откосов насыпей и выемок. Вода может попадать в земляное полотно двумя путями: просачиваясь с поверхности и поднимаясь по капиллярам и в виде паров и пле­ нок от уровня грунтовых вод.

Выпадающая дождевая вода частично стекает по поверхности земли, а частично просачивается вглубь, скапливаясь над водо­

118

непроницаемыми слоями в порах вышележащего грунта. Поверх­ ность образовавшейся таким образом грунтовой воды, заполняю­ щей поры нижней части водопроницаемого слоя, представляет собой смягченную копию рельефа местности. Уровень грунтовой воды приподнимается под холмами и слегка снижается под долинами.

В местах, где уровень грунтовых вод выходит на поверхность земли, образуются ключи или болота. В этом месте уровень грунтовых вод понижается. На грунтовом профиле в плоскости направления течения воды поверхность грунтовых вод обра­ зует кривую депрессии, которая тем круче, чем менее водопро­ ницаем грунт.

Промежутки между грунтовыми частицами имеют малые раз­ меры и образуют тонкие каналы неправильной формы и перемен­ ного сечения — капилляры. По этим капиллярам вода распростра­ няется в окружающий грунт под действием молекулярных сил от уровня грунтовых вод и из мест застоев на поверхности грунта. Таким образом, над уровнем грунтовых вод и в поверхностном слое грунта после дождей могут иметься две зоны капиллярной воды: поднимающаяся от уровня грунтовых вод и так называемая подвешенная, не связанная с уровнем грунтовых вод, а образу­ ющаяся у дневной поверхности мелкозернистых грунтов после вы­ падения Атмосферных осадков.

Уровень, которого достигает вода, перемещаясь от источников увлажнения по капиллярам в грунте, зависит от крупности грун­ товых частиц и степени уплотнения грунта. В песках высота ка­ пиллярного поднятия невелика (менее 30—50 см), а в пылеватых грунтах может достигать нескольких метров.

Слой грунта выше уровня капиллярного поднятия содержит воду в виде тончайших пленок, измеряемых долями микрометра

Отдельные виды грунтовой воды в земляном полотне не оста­ ются в течение года в статическом равновесии. Под влиянием притоки воды извне, а также при изменении температуры и ат­ мосферного давления происходят колебания уровня грунтовых вод и уровня капиллярного поднятия, а также перемещение водяных паров и пленочной влаги из мест с более высокой температурой в места с более низкой температурой.

Таким образом, источниками увлажнения земляного полотна являются: выпадающие осадки, приток воды от дождей и тая-чя снега со склонов местности, капиллярное поднятие от уровня грунтовых вод* конденсация водяных паров из воздуха и переме­ щение пленочной влаги по поверхности грунтовых частиц.

В зависимости от климатического района, местных условий и времени года обычно преобладают те или иные причины увлг к- нения земляного полотна.

119