Обоснование высоты насыпи при проектировании земляного полотна в районах вечной мерзлоты (Практическая работа № 22)

Практическая работа 22

Обоснование высоты насыпи при проектировании земляного полотна в районах вечной мерзлоты

Теоретическая часть

Конструкция земляного полотна автомобильных дорог в зоне вечномерзлых грунтов должна учитывать изменения вводно-теплового режима придорожной полосы, вносимые строительством и последующей эксплуатацией дороги.

В зависимости от климатических условий района строительства, рельефа местности, состава и льдонасыщенности грунта должен быть обеспечен один из следующих температурных режимов мерзлого грунта в основании земляного полотна:

– сохранение вечномерзлых грунтов в основаниях в течение всего периода эксплуатации дороги;

– частичное оттаивание мерзлого грунта на величину, определяемую расчетом;

– оттаивание мерзлого грунта до начала строительства дороги до глубины, на которой он уже не влияет на работу земляного полотна и осушение придорожной полосы.

В зависимости от температурного режима необходимая высота насыпи рассчитывается с учетом влияния местных условий и величины слоя оттаивания и промерзания грунта.

При сохранении вечной мерзлоты, высота насыпи должна быть равна толщине слоя промерзания с введением поправок на условия оттаивания:

,                                         (22.1)

где       – нормативная глубина оттаивания в грунте, из которого отсыпают насыпь (определяется по картам изолиний нормативных глубин сезонного оттаивания различных грунтов в зоне вечной мерзлоты, рисунок 22.1);

 – коэффициент, учитывающий поглощении тепла покрытием (1,05 для цементобетонных, 1,1 – 1,6 для покрытий с применением органических вяжущих);

 – коэффициент дополнительного притока тепла в основание, учитывающий влияние откосов насыпи и вырубки при постройке дороги просеки. Значения  меняются в зависимости от климатического района в сравнительно малых пределах 1,16 – 1,22;

 – коэффициент, учитывающий влияние влажности грунта на глубину протаивания основания. Величина его может быть найдена по эмпирической формуле:

,                                             (22.2)

W₀ – влажность грунта, %;

а – эмпирическая величина, приближенно равная, для всех грунтов 0,90;

b – коэффициент, учитывающий вид грунта; для песчано-гравийных грунтов b = 0,018, для супесчаных и суглинистых грунтов b = 0,007.

Рисунок 22.1 – Карта изолиний глубин сезонного оттаивания грунтов, H_р, м

При частичном оттаивании придорожной полосы исходят из следующей схемы расчета (рисунок 22.2).

Рисунок 22.2 – Схема к расчету высоты насыпи при допущении частичного поднятия уровня вечной мерзлоты

Осадка насыпи на величину S, и поднятие верхнего уровня вечномерзлого грунта на величину δ мощность деятельного слоя H_д.с уменьшается до величины

Ограничением глубины протаивания служит предельная для дорожной одежды величина f_доп:

– для цементобетонных покрытий 2 см;

– для асфальтобетонных 4 см;

– для облегченных усовершенствованных 6 – 8 см;

– для переходных и низших типов 10 – 15 см;

Величина сжатия слоя мерзлого грунта после оттаивания под нагрузкой может быть определена по упрощенной зависимости:

,                                                     (22.3)

где      e – коэффициент относительной осадки мерзлого грунта при оттаивании