Конструкция земляного полотна на болотах

Величина удельного давления на основание:

т/м2 =0,5 кг/см2.

При наличии горизонта грунтовых вод вблизи поверхности, давлением вышележащих пластов торфа на нижележащие можно пренебречь, т.к. объемный вес торфа близок к единице.

Коэффициент пористости торфа в состоянии уплотнения определяется по результатам компрессионных испытаний при нагрузке Р= 0,5 кг/см2 для каждого слоя.

В соответствии с табл. 3 настоящих Указаний, на торфяных залежах I типа под покрытие усовершенствованного типа рекомендуется устраивать земляное полотно с вертикальными дренами;

В необходимости вертикальных дрен можно убедиться и расчетным путем. Если будет принята конструкция земляного полотна типа «плавающей насыпи», то длительность осадки вычисляется по формуле /5/:

где: средний коэффициент консолидации равен:

Следовательно, требование достижения 90 % консолидации основания земляного полотна в данном случае будет выполнено только через 8 лет после возведения насыпи. Для того, чтобы обеспечить возможность устройства одежды в тот же год, в котором возведено земляное полотно, срок консолидации не должен превышать 6 месяцев. Значительное сокращение срока консолидации может быть достигнуто с помощью вертикальных дрен.

Ориентировочно параметры конструкции земляного полотна с вертикальными дренами могут быть назначены по табл. 5Указаний. Для торфяной залежи типа I-А при мощности Н=6 м расстояние между дренами рекомендуется - 2,4 м.

Диаметр дрен назначается с учетом имеющегося оборудования - в данном случае принят d=0,35 м. Тогда отношение расстояния между дренами к их диаметру

.

Зная коэффициент консолидации торфяной залежи - Сср, можно проверить правильность назначенного расстояния между дренами по номограмме /рис. 2/.

1. Определение степени  консолидации основания без дрен  за заданный срок /t=6 мес./.

Вычисляется величина

.

На шкале 5 определяется величина степени консолидации при вертикальной фильтрации Uв =19 %.

2. Определение степени  консолидации основания от воздействия  вертикальных дрен.

Вычисляется

.

Через соответствующую точку на шкале 2 п =6,1 проводится прямая до шкалы 3, где получается значение Uг=86 %.

3. Определение общей степени  консолидации основания с вертикальными  дренами.

Но второй части номограммы точку на шкале 3, соответствующую величине Uв=86 %, соединяем с точкой на шкале 5, соответствующей величине Uв =19 %.

На шкале 9 получим искомую величину Uобщ=90 %.

В данном случае оказалось, что предварительно подобранные параметры конструкции отвечают заданным требованиям.

Следует заметить, что расчет по номограммам можно вести и обратным путем, отыскивая требуемый срок консолидации или требуемое расстояние между дренами по заданным общим параметрам.

Определение величины осадки в осевом сечении земляного полотна с вертикальными дренами.

Величина осадки определяется для каждого слоя отдельно по его компрессионным характеристикам по формуле /9/.

Для первого слоя осадка составит:

.

Для второго слоя:

.

Суммарная осадка торфяной залежи в осевом сечении земляного полотна:

.

Приложение 2

Пример расчета земляного полотна с дренажными прорезями

В пределах заданного участка дорожной трассы торфяная залежь типа I-А имеет мощность 2,7 м. Торф, составляющий залежь, обладает следующими расчетными характеристиками:

1. Коэффициент пористости  в естественном состоянии e0 =8,6 м.

2. Коэффициент пористости  после уплотнения весом насыпи eр=6,2.

3. Коэффициент консолидации Ср=0,0105 м2/кг. Слой торфа подстилается плотными суглинками. Общая высота насыпного слоя назначена из условия соблюдения допускаемых упругих деформаций /п. 53/ hн=2,5 м.

Объемный вес материала насыпи -  =2 т/м3. Величина удельного давления в основании насыпи, при котором определен eрсоставляет:

.

В соответствии с табл. 3 настоящих Указаний, на торфяных залежах типа I-А для дорог с покрытием усовершенствованного типа рекомендуется земляное полотно с дренажными прорезями.

В необходимости устройства дренажных прорезей можно убедиться расчетным путем. Длительность 90 % консолидации слоя торфа в основании насыпи «плавающего типа» согласно формуле /5/ составит:

года.

Окончание строительства дороги с насыпью плавающего типа в заданных условиях за один сезон невозможно.

Для варианта земляного полотна с дренажными прорезями в соответствии с п. 57 для залежи торфа типа I-А рекомендуется расстояние между прорезями 2,4 м.

При наличии заданного коэффициента консолидации залежи С, принятое по ориентировочным рекомендациям расстояние между дренами, может быть уточнено по графику на рис. 4.

Отношение расстояния между прорезями к глубине:

.

Величина «фактора времени», откладываемая по абсциссе графика, в данном случае будет равна:

.

(Для обеспечения возможности  окончания строительства за один  сезон, время 90 % консолидации принято t=180 сут.)

На графике рис. 4 по кривой l=Н (наиболее близкой к l=0,9 Н) находим степень консолидации /ординату/ точки с абсциссойT=0,257.

В данном случае Uг=95 % /0,95/, что полностью удовлетворяет исходным требованиям.

Расчет величины осадки основания с дренажными прорезями проводится по формуле /10/:

.

Мощность торфа - 2,7 м.

Расстояние между прорезями l=2,4 м.

Ширина прорезей по соображениям производства работ принята а=0,7 м.

Коэффициент

.

Тогда:

.

Приложение 3

Пример расчета земляного полотна с частичным выторфовыванием

На участке дорожной трассы, рассмотренном в предыдущем примере /приложение 2/, залежь отнесем к типу I-Б. Торф полностью насыщен водой и при устройстве прорезей откосы оползают настолько быстро, что засыпка прорезей оказывается невозможной.

Учитывая, что плавающая насыпь не обеспечивает необходимой консолидации основания в заданный срок /t=180 сут./, рассмотрим вариант частичного выторфовывания.

Основные расчетные характеристики залежи приняты те же, что и для примера, разобранного в Приложении 2.

Мощность оставляемого под насыпью слоя торфа определяется исходя из соблюдения требования достижения 90 % консолидации за 180 суток по формуле /5/:

.

Следовательно, выторфовывание должно быть проведено на глубину 2,7-1,5=1,2 м.

В соответствии с табл. 4 полная высота насыпного слоя для покрытия из черного щебня должна быть 2,2 м.

Давление на поверхность слоя торфа составит:

.

Осадка земляного полотна определяется по формуле/3/:

.

(Величина коэффициента  пористости торфа после уплотнения  нагрузкой Р=0,44 кг/см2 по данным компрессионных испытаний составила eр=0,44 = 6,4).

Проверка устойчивости запроектированной конструкции производится из условия недопустимости образования пластических деформаций по формуле /8/:

.

Где для данного примера:

Объемный вес торфа  =1,02 т/м3

Глубина выторфовывания hвыт=1,2 м.

Сцепление торфа С=1,2 т/м2

Угол внутреннего трения j=8° /в радианах j=0,14/

т/м2.

Нагрузка от насыпи на основание Р=4,4 т/м2 меньше допустимой по расчету Рбез=5,4 т/м2, поэтому устойчивость запроектированной конструкции можно считать обеспеченной.