Сиротюк В.В. Сооружение земляного полотна из грунтов с влажностью выше оптимальной - файл n1.doc

приобрести
Сиротюк В.В. Сооружение земляного полотна из грунтов с влажностью выше оптимальной
скачать (36332 kb.)
Доступные файлы (13):
n1.doc138kb.01.09.2004 19:17скачать
n2.doc11738kb.01.09.2004 20:19скачать
n3.doc25046kb.01.09.2004 19:19скачать
n4.doc28898kb.15.01.2007 16:43скачать
n5.doc11275kb.01.09.2004 18:24скачать
n6.doc26487kb.15.01.2007 16:45скачать
n7.doc39789kb.09.09.2004 14:11скачать
n8.doc16729kb.01.09.2004 20:21скачать
n9.doc1801kb.24.08.2004 20:22скачать
n10.doc27kb.17.09.2004 17:23скачать
n11.doc35kb.31.08.2004 21:41скачать
n12.doc33kb.31.08.2004 21:49скачать
n13.doc26kb.01.09.2004 20:14скачать

n1.doc

Содержание




1.

1.1.

1.2.

1.3.


2.
2.1.

2.2.

2.3.

2.4.

2.5.
2.6.


3.

3.1.

3.2.

3.3.

3.4.


3.5.


4.
4.1.

4.2.

4.3.
5.

Введение ……………………………………………………..…………
Грунты с влажностью выше оптимальной ……………………..….

Грунты: общие понятия и определения …………………………….…

Свойства грунтов с влажностью выше оптимальной ………...............

Физические основы улучшения свойств грунтов ……………….……

Контрольные вопросы ………………………….…………....................
Механические и физико-химические способы улучшения

строительных свойств грунтов ….……..............................................

Консолидация глинистых грунтов……………………..………………

Электрохимическая обработка грунтов ………………………………

Осушение грунтов за счёт испарения влаги …………………..………

Применение неактивных гранулометрических добавок …………..…

Улучшение свойств грунтов активными химическими

добавками и минеральными вяжущими ……………………..…….......

Липкость грунта: негативные последствия и пути снижения..…........

Контрольные вопросы ………………………………….........................
Конструкции земляного полотна ……………………………..…….

Общие принципы конструирования ………………………..…………

Типовые конструкции земляного полотна …........................................

Конструкции низких насыпей …………………………………………

Использование геосинтетических материалов

при сооружении земляного полотна из грунтов

с влажностью выше оптимальной ……………..……..………………..

Конструкция земляного полотна с вертикальными дренами ….…….

Контрольные вопросы …………………………………….....................
Особенности организации и технологии работ по

сооружению земляного полотна …………………………………..…

Организация производства работ ……………………………..….……

Производство подготовительных работ ……………………..………..

Особенности технологии производства земляных работ …………….

Контрольные вопросы …………………………..……………………...

Некоторые технико-экономические аспекты использования

грунтов с влажностью выше оптимальной ......................................
Заключение ………………..……………………………………………
Библиографический список .…………………………………………

4
5

5

12

21

26


27

27

30

33

45
48

52

59
60

60

63

67


72

77

82


84

84

90

105

143
145
148
149

Введение
В настоящее время значительно увеличились объёмы дорожного строительства из местных грунтов, влажность которых превышает регламентируемую строительными нормами. Увеличение объёмов использования таких грунтов является объективной закономерностью, связанной:

- с расширением дорожного строительства в районах избыточного увлажнения при отсутствии вблизи объектов грунтов, удовлетворяющих строительным нормам;

- повышением стоимости транспортных перевозок, т.е. технико-эконо-мическими причинами;

- экологическими ограничениями;

- необходимостью применения грунтов из переувлажненных выемок;

- появлением конструктивно-технологических решений и новых материалов, позволяющих улучшать свойства грунтов и сооружать земляное полотно, удовлетворяющее требованиям нормативных документов.

Грунты, влажность которых превышает определенные пределы, не поддаются необходимому уплотнению. Они имеют повышенную липкость, недостаточную сопротивляемость деформированию и воздействиям погодно-климатических факторов, затрудняют проходимость дорожно-строительных машин и требуют улучшения физико-механических свойств.

В связи с большим разнообразием условий залегания таких грунтов, грунтово-гидрологических и климатических факторов, работы в конструкциях, их физико-механических свойств и поведения под влиянием различных факторов с течением времени, возникает необходимость квалифицированного подхода к геотехнической оценке свойств указанных грунтов, к проектированию конструкции земляного полотна и технологии производства работ.

В каждом случае индивидуального проектирования (по СНиП 2.05.0285) должно быть принято специальное решение по вариантам использования местных грунтов, по конструкции насыпи или выемки с учётом условий работы грунтов в этой конструкции (нагрузки от веса вышележащих слоев, режим возведения сооружения, дренирование, удаленность от дренирующего слоя и т.д.), с учётом физико-механических свойств этих грунтов, обусловленных минералогическим составом, структурой (природной и техногенной, созданной в процессе технологических операций при возведении насыпи), исходным состоянием на момент использования. Только комплексный учёт перечисленных факторов позволит правильно спрогнозировать поведение грунтов с повышенной влажностью в конкретных условиях их работы и разработать эффективные конструктивные и технологические решения.

1. ГРУНТЫ С ВЛАЖНОСТЬЮ ВЫШЕ ОПТИМАЛЬНОЙ
1.1. Грунты: общие понятия и определения
Нормативно-методическая база строительства постоянно изменяется, меняются термины, понятия и определения. Причём эти изменения, как правило, не носят комплексный характер. В связи с этим возникают путаница, недоразумения и противоречия. Поэтому вначале обратимся к некоторым общим понятиям и определениям.

П
о ГОСТ 2510095 к грунтам относятся горные породы, почвы, техногенные образования, представляющие собой многокомпонентную и многообразную геологическую систему и являющиеся объектом инженерно-хозяйственной деятельности человека. Все грунты разделяются на четыре класса (рис.1.1).
Рис. 1.1. Общая классификация грунтов
Скальные грунты состоят из кристаллитов одного или нескольких минералов, имеющих жесткие структурные связи кристаллизационного типа.

Дисперсные грунты состоят из отдельных минеральных частиц (зерен) разного размера, слабо связанных друг с другом водно-коллоидными и механическими структурными связями.

Мёрзлые грунты состоят из трещиноватых скальных или дисперсных грунтов, имеющих отрицательную или нулевую температуру и сцементированных льдом.

Техногенные грунты включают как природные грунты, изменённые и перемещённые в результате производственной и хозяйственной деятельности, так и антропогенные образования – твёрдые отходы производственной и хозяйственной деятельности человека, в результате которой произошло коренное изменение состава, структуры и текстуры природного минерального или органического сырья (рис.1.2).

Природные грунты в условиях естественного залегания (без перемещения) могут перейти в класс техногенных грунтов в результате механических (уплотнение, кольматация), физических (электрическое, магнитное, температурное поле) или химических (гидрофобизация, ионообмен, укрепление вяжущими веществами) методов воздействия. При этом изменяются структура, текстура грунтов, их вещественный и химический состав.

После разработки и перемещения все природные грунты переходят в класс техногенных грунтов.




Рис. 1.2. Классификация техногенных грунтов
Основными отличительными особенностями грунтов с искусственно созданной структурой (в процессе их разработки, отсыпки и уплотнения в насыпи) от грунтов ненарушенной структуры в основаниях инженерных сооружений являются [4]:

- наличие значительного количества агрегатов, различных по форме и размерам, причём прочность самих агрегатов и связей между ними предопределяется, наряду с другими факторами, количеством и видом содержащейся воды;

- содержание воздуха в большом количестве и необходимость рассмотрения его как самостоятельной фазы;

- содержание воды, которая не является непрерывной и не может быть рассмотрена как гидравлически связанная во время технологических воздействий.

Отмеченные специфические особенности структуры техногенных грунтов оказывают существенное влияние на их физико-механические свойства и на характер уплотнения.

Дисперсные минеральные грунты разделяются на две группы: связные (супеси, суглинки, глины) и несвязные (крупнообломочные грунты, пески) грунты. Объектом более детального рассмотрения в данном разделе являются связные глинистые грунты, так как они в наибольшей степени подвержены изменению физических и механических свойств при увлажнении. Следует отметить, что в разделении глинистых грунтов на подтипы по СНиП 2.05.0285 и ГОСТ 2510095 имеются различия, представленные в табл.1.1.

Таблица 1.1

Классификация глинистых грунтов

по гранулометрическому составу и числу пластичности





По СНиП 2.05.02–85

Показатели

По ГОСТ 25100–95

Типы

Подтипы

Число пластичности

Содержание

песчаных

частиц,

% по массе

Вид

Разновидность

Супесь

Лёгкая крупная


1–7

 50 (2–0,25 мм)

Супесь
Песчанистая

Лёгкая

 50

Пылеватая


50–20

Пылеватая

Тяжёлая пылеватая


< 20

Суглинок

Лёгкий

7–12

 40

Суглинок


Лёгкий песчанистый

Лёгкий пылеватый

< 40

Лёгкий пылеватый

Тяжёлый

12–17

 40

Тяжёлый песчанистый

Тяжёлый пылеватый

< 40

Тяжёлый пылеватый

Глина

Песчанистая

17–27

 40

Глина

Лёгкая песчанистая

Пылеватая

< 40

Лёгкая пылеватая

Жирная

> 27

Не нормируют

Тяжёлая


Грунты могут служить для дорожных конструкций в качестве:

- материала основания;

- среды для размещения;

- материала для сооружения земляного полотна и дорожных одежд.

В данном подразделе в основном рассматриваются свойства грунтов как грунтовых строительных материалов для сооружения земляного полотна автомобильных дорог.

Свод правил (СП 11–109–98) вводит понятие грунтовые строительные материалы – материалы естественного и техногенного происхождения, используемые для возведения земляных (грунтовых) сооружений. С введением этого документа выделен набор свойств, испытаний и требований, предъявляемых к грунтам, используемым в строительстве (в отличие от сельского хозяйства и т.п.).

Оценку и выбор вида (видов) грунтовых строительных материалов необходимо осуществлять с учетом их физико-механических и водно-физических свойств, назначения и конструкции земляного полотна, условий его работы, времени и способа производства работ. Эти вопросы должны быть отражены в техническом задании заказчика.

Применительно к дисперсным минеральным грунтам с повышенной влажностью необходимо определять следующие физико-механические и водно-физические свойства:

- гранулометрический состав;

- границы текучести и раскатывания;

- природную влажность;

- плотность;

- плотность частиц грунта;

- максимальную плотность и оптимальную влажность;

- коэффициент фильтрации при заданной плотности;

- липкость;

- относительное морозное пучение;

- сжимаемость при заданной плотности и влажности;

- сопротивление срезу при заданной плотности и влажности.

После определения этих свойств можно рассчитать ряд важных физических показателей грунтов.

К таким показателям относится число пластичности Ip – разность влажностей, соответствующая двум состояниям грунта: на границе текучести WL и на границе раскатывания Wp.

Плотность сухого (скелета) грунта d, г/см3, определяется по формуле

, (1.1)

где – плотность грунта, г/см3; W – влажность грунта, д. е.
Коэффициент пористости е определяется по формуле

, (1.2)

где s – плотность частиц грунта, г/см3; d – плотность сухого грунта, г/см3.
По степени водопроницаемости грунты подразделяют согласно табл.1.2 в зависимости от величины коэффициента фильтрации.

Таблица 1.2

Классификация грунтов по степени водопроницаемости


Разновидность грунта

Коэффициент фильтрации Кф, м/сут

Неводопроницаемый

<0,005

Слабоводопроницаемый

0,005–0,30

Водопроницаемый

0,30–3

Сильноводопроницаемый

3–30

Очень сильноводопроницаемый

>30

Показатель текучести IL (коэффициент консистенции В) определяется по формуле

, (1.3)

где W – влажность грунта, %; Wp – влажность грунта на границе раскатывания, %; Ip – число пластичности.
По показателю текучести глинистые грунты подразделяют согласно табл.1.3.

Таблица 1.3

Классификация грунтов по показателю текучести


Разновидность глинистых грунтов

Показатель текучести IL

(коэффициент консистенции В)

Супесь:

- твёрдая

- пластичная

- текучая


< 0

0–1

> 1

Суглинки и глины:

- твёрдые

- полутвёрдые

- тугопластичные

- мягкопластичные

- текучепластичиые

- текучие


<0

0–0,25

0,25–0,50

0,50–0,75

0,75–1,00

> 1,00


Коэффициент водонасыщения Sr, д.е. – степень заполнения объёма пор водой – определяется по формуле

, (1.4)

где W – природная влажность грунта, д. е.; е – коэффициент пористости; s – плотность частиц грунта, г/см3; W – плотность воды, г/см3.
По коэффициенту водонасыщения крупнообломочные грунты и пески под­разделяют согласно табл. 1.4.

Таблица 1.4

Классификация грунтов по коэффициенту водонасыщения


Разновидность грунтов

Коэффициент водонасыщения Sr, д. е.

Малой степени водонасыщения

0–0,50

Средней степени водонасыщения

0,50–0,80

Насыщенные водой

0,80–1,00

Степень морозной пучинистости – характеристика, отражающая способность грунта к морозному пучению, является важным показателем строительных свойств грунтов, выражается относительной деформацией морозного пучения fn, д.е., которая определяется по формуле

(1.5)

где h0,f – высота образца мёрзлого грунта, см; h0 – начальная высота образца талого грунта до замерзания, см.
В табл.1.5 представлена классификация грунтов по степени морозной пучинистости по СНиП 2.05.02–85 и по ГОСТ 25100–95.

Следует отметить, что по величине относительной деформации морозного пучения различия между СНиП и ГОСТ не существенны, хотя СНиП разделяет грунты на пять групп по степени пучинистости, а ГОСТ – на четыре. Однако по характеристикам грунтов, принятым за критерий разделения, отличия носят принципиальный характер.

СНиП разделяет грунты по склонности к морозному пучению в зависимости от их типа и подтипа (см. табл.1.1), т.е. по количественным показателям вещественного состава, свойств и структуры грунтов. При этом расчётная влажность грунтов учитывается косвенно – по типу местности по характеру и степени увлажнения (I тип или II, III типы).

В ГОСТе основным критерием разделения грунтов по склонности к морозному пучению принята их расчётная влажность с учётом вида (глинистые, песчаные, крупнообломочные грунты).

Оба критерия разделения грунтов носят условный характер. Если ограничить доступ воды в земляное полотно, то любой грунт не будет проявлять склонность к морозному пучению. При этом нельзя сбрасывать со счетов тот факт, что пылеватые разновидности глинистых грунтов в силу особенностей структуры более склонны к морозному пучению.

По данным Н.Я. Хархуты [2], можно выделить три основных группы факторов, от которых главным образом зависит морозное пучение грунтов (табл.1.6). Коэффициенты влияния показывают, во сколько раз может измениться величина морозного пучения при изменении указанных факторов. Как видно, это влияние хотя и неравномерно, но весьма существенно. Каждый из рассматриваемых факторов может изменить морозное пучение в несколько раз. Поэтому СНиП 2.05.02–85 рекомендует определять величину морозного пучения для конкретных видов грунтов и гидрологических условий по результатам специальных испытаний. И только при проектировании дорог во II и III дорожно-климатических зонах при глубине промерзания до 1,5 м допускается определять величину морозного пучения по обязательному приложению 2 указанного нормативного документа.







Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации