Материал: Проектирование автомобильных дорог. Ч. 1

i после приложения нагрузки, которое считается мгновенным,, выражается зависимостью

щина сжимаемого слоя, см (если выжимаемая вода удаляется через окну по­ верхность сжимаемого слоя — песчаная насыпь, глинистое дно болота,—I расчет­ ная толщина ftp равна полной толщине сжимаемого слоя Я; если вода может выходить с двух поверхностей — песчаные насыпь и дно болота,— расчетная тол­

свойствам, например из различных видов торфа, в формулу (14.15) вводят осредненное значение коэффициента фильтрации:

Скорость осадки может быть оценена также по результатам расчета на основе лабораторных испытаний образцов грунта с ненарушенной структурой.

В соответствии с теорией консолидации грунтовой массы, если осадка образца толщиной h (см) за t (сут) составляет q (%) от полной его осадки, то время, за которое будет достигнута такая же относительная осадка слоя толщиной Н в натуре, определится из соотношения

Если из расчета видно, что осадка насыпи не успеет прекра­ титься за период строительства до начала укладки покрытия, для ускорения этого процесса в зависимости от местных условий можно применить один из следующих приемов:

увеличить глубину выторфовывания, что уменьшит толщину сжимаемого слоя;

осушить болото, что приведет к уплотнению торфа силами капиллярного давления и увеличению коэффициентов трения и сцепления;

285

применить способ перегруз­ ки, который заключается в том, что вначале отсыпают высокую насыпь с крутыми откосами или укладывают на нее допол­ нительный слой грунта. Увели­ чение давления насыпи на грунт вызывает в этом случае более быстрое протекание осад­ ки. Перед укладкой покрытия насыпь разравнивают до про­ ектной отметки;

устроить вертикальный дре­ наж в виде буровых скважин, засыпанных крупнозернистым песком, или лент пористых материа­

лов, расположенных в плане через 1,5—3 м, в шахматном порядке или по квадратной сетке. На сильно разложившихся торфах или илах дренажи могут ускорить осадку насыпей в 20—25 раз. Вер­ тикальные дрены получили широкое распространение при мощно­ сти слабых оснований более 5—6 м;

устроить под земляным полотном продольные дренажные пес­ чаные прорези на расстоянии 1,8—2,4 м, что возможно при тол­

вертикальные стенки в период до заполнения выкопанных тран­ шей песком.

В теории расчета скорости сжатия водонасыщенных грунтов при устройстве песчаных дрен и дренажных прорезей исходят из тех же предпосылок, что и в рассмотренной выше теории уплот­ нения водонасыщенных грунтов, но учитывают и дополнительное уплотнение грунта основания в результате выжимания воды в дрены по горизонтальному направлению. В формулу соответствен­ но подставляют значения коэффициента фильтрации в горизон­ тальном направлении кГО, значение которого для торфов больше, нем коэффициент фильтрации kверт в вертикальном направлении.

Полная суммарная степень консолидации (в %) выражается при устройстве вертикальных дрен зависимостью

.дренами к их диаметру (n=l/d). По оси абсцисс вспомогательных графиков отложены вспомогательные отвлеченные величины (фак­ торы времени), равные:

для горизонтальной фильтрации

:286

где бв — плотность воды.

Аналогичные графики имеются и для расчета дренажных про­ резей.

14.8. Устойчивость откосов земляного полотна

Для установления предельного очертания устойчивого откоса1 в связном грунте, имеющем угол внутреннего трения <р и сцепле­ ние с, представим себе грунтовый массив, ограниченный сверху" горизонтальной, а сбоку вертикальной поверхностями. Разделим: мысленно возможную призму обрушения вертикальными сечения­ ми на ряд составляющих призм равной ширины и рассмотрим условия равновесия одной из них (рис. 14.16). При этом допустим,

граням вертикальных сечений отсутствуют.

Выделенная призма (рис. 14.16, а) стремится сместиться по поверхности обрушения под действием касательной составляющей силы веса:

Т = Q sin а.

Силы сопротивлеция сдвигу слагаются из сил внутреннего тре­

где с — сцепление; <р — угол внутреннего трения.

Рис. 14.16. Схемы к определению поверхности устойчивого откоса:

287"

Полученная зависимость показывает, что верхняя часть откосов

всвязных грунтах можёт быть устойчива при большой крутизне,

ав нижней части высокие откосы должны быть пологими, с углом наклона, приближающимся к углу внутреннего трения (рис. 14.16,

£ ). Эта идея была развита проф. Н. М. Масловым в метод проек­ тирования устойчивых откосов в разнородных грунтах, названный им методом Fp. Метод исходит из предпосылок, что в момент обру­ шения в грунте действует гидростатическое распределение давле­ ния (коэффициент бокового давления £=1), а угол устойчивости откоса для любого грунта равен углу сдвига ф при давлении на врунт р, т. е.

,с

tg«l' = tg f + — .

Р

Для построения профиля устойчивого откоса (рис. 14.16, в) вы­ деляют по высоте ряд слоев в соответствии со слагающими его на­ пластованиями; для подошвы каждого из них определяют давле­ ние от собственного веса грунта:

Ph — ЕЬА*

Расчетные углы сдвига находят по выражению

ние откоса в состоянии предельного равновесия.

Очертание откоса назначают в соответствии с найденными зна­ чениями ф, начиная с подошвы откоса.

На практике для приближения формы откоса к очертанию ус­ тойчивого откоса применяют переменную крутизну его на разных участках по высоте или, сохраняя постоянную крутизну, вводят бер­ мы (рис. 14.17). Бермы уменьшают скорость стекания по откосу дождевых и талых вод, предотвращая его размывание. Они облег­ чают также ремонт и содержание откосов, позволяя осматривать их, подвозить и складывать материалы для ремонта.

:288

Рис. 14.17. Поперечные профили высоких насыпей:

а — с переменной крутизной откосов; б — с введением берм; 1 — берма

Наблюдения показали, что откосы насыпей обрушиваются по поверхностям, которые без существенных искажений могут быть приняты как круглоцилиндрические. Для проверки устойчивости откосов задаются положением ряда поверхностей скольжения и оп­ ределяют коэффициенты устойчивости сползающих частей откосов насыпи. Поверхность скольжения проводят через подошву откоса, не заглубляя в подстилающий грунт, если насыпь возведена на плотном основании. Если основание под насыпью мягкое водона­ сыщенное и малосвязное (ф <8°), должны быть исследованы так­ же кривые, захватывающие основание и выходящие за подошву на­ сыпи.

Метод круглоцилиндрических поверхностей может быть исполь­ зован также и при слоистых напластованиях, если их отдельные слои относительно мало отличаются друг от друга и расположены горизонтально или с уклоном от дороги. В выражение для коэффи­ циента устойчивости в пределах каждого отсека вводят значения <р и с, соответствующие свойствам грунта, пересекаемого поверх­ ностью скольжения, или направлению действия срезывающего уси­ лия (например, сланцеватых пород, у которых сопротивления сдви­ гу вдоль и поперек для поверхностей скольжения различны).

При малой разностц в свойствах грунтов и небольшой толщи­ не слоев в расчетные формулы вводят средневзвешенные значения сцепления и углов внутреннего трения:

Если какой-либо из пересекаемых слоев обладает пониженным сопротивлением сдвигу или его сопротивление сдвигу в разных на­ правлениях неодинаково, должен быть рассмотрен вариант сокра-