0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Угол естественного откоса грунтов для насыпей

Классификация грунтов и устойчивость земляных сооружений

Свойства и качества грунта, в котором отрывают выемки, из которого и на котором возводят насыпи, оказывают, естественно, существенное влияние на устойчивость сооружений, методы их возведения, трудоемкость и стоимость земляных работ.

Грунтами в строительстве называют горные породы и почвы, залегающие в верхнем слое земной коры, состоящие из минеральных частиц и органических примесей в самых различных соотношениях. Кроме того, в грунте имеются поры, заполненные воздухом, водой или растворами солей различной концентрации, которые также оказывают влияние на свойства грунта.

Грунтовый скелет состоит из песчаных, пылеватых и глинистых частиц, содержание которых характеризуют свойства грунта. Содержание каждого вида частиц, выраженное в процентах, характеризует так называемый гранулометрический состав грунта. В зависимости от преобладающего содержания того или иного вида частиц при строительстве обычно различают грунты песчаные (супесь и песок), глинистые (глины и суглинки), скальные (изверженные и осадочные), растительные, лессовые.

Грунты характеризуются по свойствам и классифицируются в зависимости от того, рассматриваются ли они как основание под зданиями и сооружениями, или как материал для возведения земляных сооружений. Нас больше интересуют свойства грунтов, как материала, т.е. его технологические свойства. К таким свойствам относят плотность, влажность, способность поглощать, удерживать влагу и размываться ею, разрыхляемость и уплотняемость, пористость, угол естественного откоса, сцепление, удельное сопротивление резанию и т. д.

Некоторые из этих характеристик очевидны, напомним лишь пределы, в которых они находятся для разных грунтов:

— плотность 1,6 – 2,0 т/м 3 для песчаных и глинистых грунтов, 2,2-3,5 – для скальных;

— влажность 5-30 %, при влажности более 30 % грунты считаются мокрыми, а при влажности менее 5 % – сухими;

— сцепление, зависящее от сил связи между частицами грунта и определяющееся начальным сопротивлением грунта сдвигу, колеблется в пределах от 0,03 до 0,05 МПа для песчаных грунтов и от 0,05 до 0,3 МПа – для глинистых грунтов.

Несколько подробнее о специфических технологических свойствах грунтов.

Угол естественного откоса – угол, при котором грунт находится в состоянии предельного равновесия, определяет крутизну устойчивых откосов выемок и насыпей, зависит от угла внутреннего трения, сил сцепления и других физических свойств грунта.

Разрыхляемость и уплотняемость грунтов – характеристика особенно нас интересующая, как имеющая непосредственное отношение к подсчету объемов земляных работ.

При разработке выемок грунт разрыхляется и занимает на лопате, в ковше землеройной машины или кузове транспортного средства значительно больший объем, чем в разрабатываемом плотном массиве (первоначальное разрыхление грунта). В период укладки вырытого грунта в насыпь без уплотнения он также занимает сначала больший объем, чем в плотном теле, с течением времени под давлением вышерасположенных слоев и смачивания дождем, а особенно при трамбовании или уплотнении другими способами грунт вновь уменьшается в объеме. Надежность и устойчивость любого земляного сооружения всегда тем больше, чем плотнее удалось получить грунт в этом сооружении. Но до состояния, в котором находился грунт до его разработки, довести его, как правило, не удается. Сохраняется так называемое остаточное разрыхление.

Степень разрыхления грунтов учитывают коэффициентом первоначального (Кр) и остаточного (Ко) разрыхления. Коэффициент первоначального разрыхления составляет для песчаных грунтов 1,08-1,15; суглинистых – 1,14-1,28; глинистых – 1,25-1,30; коэффициент остаточного разрыхления – соответственно 1,01-1,05, 1,015-1,05 и 1,04-1,09.

Трудность разработки грунта зависит от его свойств и конструктивного исполнения рабочего органа землеройного или землеройно-транспортного оборудования. С учетом этого в строительном производстве все грунты по трудности из разработки делятся на группы.

Для возведения насыпей пригодны не все виды грунтов. Для отсыпки не допускаются ил, плывун, гипс, рыхлые солончаки и пучинистые глинистые грунты. Из торфа, мела возводят насыпи высотой до 3 м с обязательной засыпкой сверху землистыми грунтами. Дерн применяют лишь для укрепления откосов.

Все земляные сооружения должны быть прочными, с устойчивыми откосами, высокой сопротивляемостью дождю, снегу и морозам, размывающему действию воды, способными воспринимать расчетные нагрузки, иметь конфигурацию и размеры в соответствии с проектом и сохранять их в процессе эксплуатации. Дорожные насыпи и выемки должны обладать безосадочностью, в насыпях плотин не должно быть фильтрации, особенно через их основание. К временным выемкам и насыпям предъявляют требования пониженного уровня, тем не менее обеспечивающие их устойчивость и безопасность работы.

Важнейшим требованием к постоянным и временным сооружениям является обеспечение устойчивости их боковых поверхностей – откосов. Устойчивость может быть обеспечена устройством очень пологих откосов, однако, чем положе откос, тем больше объем выполняемых работ и тем большую площадь занимает земляное сооружение. Поэтому оптимальная крутизна откосов, характеризуемая коэффициентом откоса (отношение проекции откоса на горизонтальную плоскость к его высоте), устанавливается строительными нормами и правилами дифференцированно в зависимости от вида сооружения, его высоты или глубины, качества грунта. Откосы постоянных насыпей делают более пологими, чем откосы выемок. Более крутые откосы допускаются при устройстве временных котлованов и траншей. Так, например, коэффициент откоса для всех постоянных выемок не глубже 3 м допускается 1,25, при высоте откоса от 3 до 12 м – 1,5. В сухих лессовидных грунтах при правильном водоотводе и в слабо выветренных скальных грунтах коэффициент откоса – от 0,1 до 0,2. В массивных невыветривающихся скальных породах допускаются вертикальные стенки выемок. Крутизна откосов постоянных выемок при высоте откосов более 12 м с повышенным давлением в нижних слоях, а также крутизну откосов переувлажненных выемок определяют при проектировании индивидуально для каждой выемки. При этом учитываются вид и качество грунта, глубина выемки.

Во всех грунтах, кроме песчаных, насыпных и лессовидных, могущих подвергаться увлажнению, коэффициент откоса временных выемок в целях безопасности (во избежание сползания призмы обрушения) принимается не менее 1.

Для восприятия увеличивающегося давления в нижней части постоянных насыпей их откосам иногда придают ломаный профиль с меньшей крутизной в нижней части откоса.

Устойчивость земляного полотна на косогорах

Насыпь будет сползать по косогору, если составляющая ее веса, направленная параллельно уклону, окажется больше силы трения, удерживающей насыпь на месте (рис. 3.8).

Рис. 3.8. Силы, действующие на насыпь на косогоре

Согласно рис. 3.8 удерживающая сила:

R = ,

где Q – вес насыпи

f – коэффициент трения насыпного грунта по поверхности косогора;

α – угол наклона косогора.

Сила, сдвигающая насыпь:

F = .

Коэффициент устойчивости насыпи против сдвига

где i – поперечный уклон косогора.

Мероприятия по повышению устойчивости насыпей на косогорах сводятся к повышению величины коэффициента трения.

При i = 1:10 ÷ 1:5 достаточно из под насыпи удалить дерн.

При i = 1:5 ÷ 1:2 на поверхности косогора устраивают уступы высотой 0,5 м, шириной полки не менее 1,0 м, имеющие уклоны 20 ÷ 40 ‰, обратные уклону косогора (рис. 3.9).

При разделке косогора уступами сопротивление грунта скольжению повышается вследствие более высокого сопротивления срезу насыпного грунта. Уступы нарезают только в связном грунте.

Рис. 3.9. Схема устойчивости насыпи на косогоре

При i > 1:2 в горной местности и при условии, что грунт косогора несвязной для повышения устойчивости насыпи устраивают подпорные стенки из камня, бетона или железобетона, а так же насыпи, армированные геосинтетикой (армогрунтовые насыпи).

Заключение

Расчеты на устойчивость откосов проводят только для высоких h > 12 м насыпей и выемок. Для обычных насыпей и выемок разработаны типовые поперечные профили, устойчивость которых проверена опытом их многолетнего применения.

Читать еще:  Чем лучше грунтовать стены перед поклейкой флизелиновых обоев

Крутизну откосов земляного полотна характеризуют величиной коэффициента заложения, определяемого как отношение высоты откоса к его горизонтальной проекции.

По действующему СНиП [2] принимаются следующие коэффициенты заложения откосов насыпи (табл. 3.1)

Заложения откосов насыпей высотой до 12 м

Высота насыпи, Н, мЗаложение откосов 1:m
Н ≤ 21:4 для дорог I – III категорий 1:3 для дорог остальных категорий
Н ≤ 61:1,5
Н ≤ 12верхняя часть Н = 6 м 1:1,5 нижняя часть 1:1,75
Подтопляемые участки1:2

Поскольку откосы выемок образованы в грунтах в их естественном залегании, имеющих большие величины сцепления и внутреннего трения, их устраивают большей крутизны, чем насыпи той же высоты. В обычных нескальных грунтах откосы выемок устраивают крутизной 1:1,5. В скальных грунтах откосы выемок устраивают 1:1 и круче.

Для предохранения мелких выемок (h до 1,5 м) от снегозаносов их устраивают раскрытыми, с заложением 1:10 и более.

Проектирование земляного полотна на слабых грунтах

Общие положения проектирования земляного полотна на слабых грунтах

К слабым грунтам, относят грунты, имеющие прочность на сдвиг в условиях природного залегания при испытании прибором вращательного среза менее 0,075 МПа, удельное сопротивление статическому зондированию конусом с углом при вершине a = 30° менее 0,02 МПа или модуль осадки при нагрузке 0,25 МПа более 50 мм/м (модуль деформации ниже 5 МПа).

Насыпи, в основании которых в пределах активной зоны имеются слабые грунты мощностью более 0,5 м, проектируются как насыпи на слабым основании.

Требования к грунтам верхней части насыпи (рабочего слоя), а также необходимое минимальное возвышение дорожной одежды над расчетным уровнем поверхностных и грунтовых вод определены СНиПом [2] применительно к III типу местности по характеру и условиям увлажнения.

К земляному полотну, сооружаемому с использованием слабых грунтов в основании насыпи, предъявляют следующие требования:

· должна быть обеспечена устойчивость основания – исключена возможность выдавливания оставляемого слабого грунта из-под насыпи в процессе ее возведения и эксплуатации;

· должна быть обеспечена стабильность основания – интенсивная часть осадки (не менее 80–90 % в зависимости от типа покрытия) должна завершиться до устройства монолитных слоев покрытия;

· упругие колебания земляного полотна, возникающие при наличии торфяных грунтов в основании насыпи, не должны превышать величину, допускаемую для принятого типа покрытия.

Земляное полотно на участке залегания слабых грунтов проектируют в следующем порядке:

· на основе результатов инженерно-геологических обследований устанавливают мощность и расчетные характеристики слабых грунтов;

· устанавливают минимально допустимую высоту насыпи на данном участке, руководствуясь условиями водно-теплового режима, снегозаносимости и исключения упругих колебаний, наносят проектную линию, устанавливают рабочие отметки насыпи на различных поперечниках;

· определяют расчетом величину осадки;

· проверяют устойчивость основания;

· прогнозируют длительность завершения осадки;

· намечают варианты конструктивно-технологических решений, обеспечивающих в случае необходимости повышение устойчивости, ускорение осадки или снижение ее величины;

· на основе технико-экономических расчетов выбирают оптимальный вариант.

Согласно Пособия [6] по проектированию земляного полотна на слабых грунтах высоту насыпи следует назначать с учетом динамического воздействия транспорта.

Допустимую минимальную толщину насыпного слоя для исключения недопустимых упругих колебаний дорожной конструкции следует назначать по табл. 4.1.

ЛЕКЦИЯ 3. ТЕХНОЛОГИЯ ВОЗВЕДЕНИЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

3.1. Свойства грунтов;

3.2. Технология возведения насыпей;

3.3. Уплотнение насыпей;

3.4. Производство земляных работ в период отрицательных температур;

3.5. Разработка грунтов в зимнее время;

3.6. Отсыпка насыпей в зимнее время;

3.7. Особенности технологии сооружения железнодорожного земляного полотна в сложных условиях. Применяемые машины.

3.1. СВОЙСТВА ГРУНТОВ

Грунтами называются горные породы, залегающие в верхних слоях земной коры. Они используются в качестве основания и материала для земляных сооружений.

С точки зрения строительной, грунты можно подразделять на скальные, крупнообломочные, песчаные и глинистые (супеси, суглинки, глины). К основным свойствам грунтов, влияющим на технологию производства работ, трудоемкость и стоимость, относятся:

1) удельная плотность грунта в естественном залегании;

4) угол естественного откоса φ;

6) водоудерживающая способность;

Практическое значение имеют электропроводность грунта, теплоемкость,

теплопроводность. Когда речь идет о мерзлых грунтах, их подразделяют на твердомерзлые, пластичномерзлые и сыпучемерзлые.

Сцепление характеризуется начальным сопротивлением грунта сдвигу. От средней плотности и сцепления в значительной степени зависит производительность строительных, землеройных машин. В ЕНиР сборник 2 выпуск 1 «Земляные работы» приведено деление грунта на группы трудности разработки в зависимости от средней плотности в основном залегании и способа разработки.

Кр= ,

где — объем грунта после разработки, м 3 ;

— объем грунта в плотном теле, в естественном залегании, м 3 .

Существует понятие первоначального разрыхления и остаточного разрыхления.

Основания под насыпи бывают прочные, недостаточно прочные и слабые.

К слабым основаниям относятся естественные сырые основания, сложенные

торфом, илом и глинистыми грунтами с влажностью более Wр+0,5 Wп,

где Wр — предел раскатывания;

Wп — число пластичности.

Сырое основание — это когда поверхностный сток отсутствует, уровень грунтовых вод находится на глубине до 1м, имеются выходы грунтовых вод на поверхность земли.

На вечномерзлых грунтах в зависимости от степени относительного сжатия δ и осадки различают основания 4 категорий:

1) слабосжимаемые (прочные);

3) сильносжимаемые (слабые);

4) просадочные (δ > 0,4). Эти основания часто характеризуются наличием подземного льда, а на марях – мощностью торфа более 1м.

3.2. ТЕХНОЛОГИЯ ВОЗВЕДЕНИЯ НАСЫПЕЙ

Сооружение насыпей производится в установленном порядке после завершения подготовительных работ, закрепление разбивки, подготовки основания. Грунты для возведения земляного полотна должны обеспечивать его прочность и устойчивость. При выборе грунтов следует учитывать их физические, химические и механические свойства. Без ограничения допускаются для возведения земляного полотна дренирующие грунты.

К ним относятся:

1) скальные, слабовыветривающиеся и легко выветривающиеся не размягчаемые;

3) песчаные, за исключением мелких недренирующих и пылеватых песков;

6) легкие, крупные супеси (примесь глинистых частиц до 6%).

Грунты и шлаки, состояния и свойства которых существенно изменяются под воздействием природных факторов (воды, ветра) допускаются для возведения насыпей с ограничением, возможность и целесообразность их использования устанавливается в зависимости от конкретных условий производства работ. При этом делают технико-экономическое обоснование конструкции насыпи с учетом способов защиты ее от разрушающего воздействия природных факторов. К этой группе грунтов относят:

— скальные из легко выветривающихся различаемых пород;

— мелкие недренирующие и пылеватые пески;

— лессовые и лессовидные грунты;

— аргелиты, алевролиты, мергели;

— тальковые и пирофелитовые грунты;

— жирные и сланцевые глины;

— подвижные барханные пески.

Для возведения насыпей недопустимы:

1) глинистые избыточно засоленные грунты;

2) глинистые переувлажненные грунты;

3) для насыпей высотой до 1 м торф, ил, мелкие пылеватые пески, глинистые грунты с примесью ила и органических веществ, верхний почвенный слой, содержащий в большом количестве корни растений;

4) на мокром основании и участках, где возможен длительный застой воды, не

допустимы тальковые, перофелитовые и меловые грунты;

5)грунты, содержащие в большом количестве гипс.

При сооружении насыпей производится послойная отсыпка грунта с немедленным разравниванием и уплотнением. В процессе производства работ необходимо обеспечивать сток воды и согласованную работу всех машин комплекта.

а) Слои могут отсыпаться горизонтально

Читать еще:  Убирает ли грунтовка запах

Рис. 3.1. Схема отсыпки насыпи горизонтальными слоями

б) с приданием им уклонов(i=0,02-0,04) в полевую сторону.

Рис. 3.2. Схема отсыпки насыпи наклонными слоями

Обычно отсыпка ведется от краев насыпи к середине. В том случае, когда в основании залегают слабые переувлажненные грунты, до высоты 3 м насыпь отсыпают от середины к краям, а далее как в обычных условиях. Толщина отсыпаемого слоя зависит от наличия того или иного типа уплотнительной техники. В местах пересечения узких логов, на болотах, в местах, где затруднено перемещение транспортных средств по поверхности земли или же в тех случаях, когда заезд транспорта на естественное основание нежелателен, ведут отсыпку насыпи «с головы».

Рис. 3.3. Схема отсыпки насыпи «с головы»

Отсыпку желательно вести однородным грунтом, исключение составляет лишь карьерная масса, состоящая из глинистых, песчаных и галечниковых грунтов. В тех случаях, когда по ряду причин для отсыпки используем дренирующие и не дренирующие грунты размещать их в теле насыпи необходимо так как показано на рисунке.

Рис. 3.4. Схемы возможного размещения разнородных грунтов в теле насыпи

Не допустимо вести отсыпку следующим образом

Рис. 3.5. Схемы недопустимого расположения разнородных грунтов в теле насыпи

Исключение составляет покрытие откосов камнем, покрытие откосов насыпей, сооружаемых из барханных песков, другим грунтом для исключения его выдувания, а также покрытие откосов растительным грунтом при укреплении их травосеянием.

В продольном направлении разнородные грунты сопрягаются следующим

Рис. 3.6. Сопряжение разнородных грунтов в продольном направлении

При отсыпке необходимо учитывать запас по высоте, необходимый для компенсации осадки основания насыпи и самого тела насыпи.

Рис. 3.7. Схема к расчету возможной осадки основания насыпи

В том случае, когда невозможно дать полный запас на осадку прибегают к

различного рода мероприятиям. Например, в том случае, когда в основании залегают, слабый осадочный грунт то:

а) перед началом отсыпки производят его вырезку и замену на хорошо дренирующий грунт. Величина вырезки определяется, как правило, расчетом.

Рис. 3.8. Замена грунта в основании насыпи

б) в ряде случаев в период отсыпки насыпи производят измерение основной

площадки на некоторую величину L для того, чтобы в дальнейшем компенсировать осадку путем подъемки пути на балласт.

Рис. 3.9. Уширение насыпи с целью компенсации осадок путем подъемки пути на балласт

3.3. УПЛОТНЕНИЕ НАСЫПЕЙ

Нормы плотности и влажности.

Требуемая плотность грунтов при их влажности Wр+0,25 Wn, определяется по формуле:

,

где — максимальная плотность или объемный вес скелета грунта,

определяемый по методу стандартного уплотнения;

к — требуемый коэффициент уплотнения. к=0,9¸0,98.

В ряде случаев допускается уменьшение этого значения.

Следует помнить, что для верхней части насыпи (h=0,5¸1м) не допускаются грунты, абсолютное значение плотности которых поле уплотнения менее чем 1,45 г/см 3 .

Большое значение для нормального уплотнения имеет влажность грунта. Существует понятие оптимальной влажности (Wо), это такая влажность, при которой достигается максимальный эффект уплотнения. Если влажность глинистых грунтов менее 0,9 Wо, а песков менее 4%, то требуется их искусственное увлажнение до Wо.

Количество воды в т/м 3 грунта, необходимое для увлажнения, определяется по формуле

,

где h — толщина уплотняемого слоя, м;

Wо — оптимальная влажность, %.

Wк — влажность грунта в резерве или карьере, %.

Wn — потеря влажности при разработке транспортировании и укладке грунта в теле насыпи, %.

В процессе производства работ при отсыпке насыпи глинистыми грунтами нельзя, допускать их переувлажнение, поэтому в дождливую погоду грунт после отсыпки

необходимо тщательно уплотнять, придавая слоям уклоны в сторону откосов 0,02÷0,04.

В процессе затяжных дождей отсыпка насыпи глинистыми грунтами должна быть прекращена, основная площадка и откосы насыпи тщательно уплотнены и спланированы. Перед возобновлением работ верхний переувлажненный слой убирается, а затем ведется отсыпка грунтами нормальной влажности в изложенной выше последовательности. В жаркую сухую погоду отсыпку и уплотнение также необходимо производить в сжатые сроки, не допуская пересыпания грунта.

Технология и средства уплотнения насыпей. Частичное уплотнение грунта тела насыпи происходит при движении автосамосвалов, землеводов и других видов техники в процессе ее возведения. К специальным средствам уплотнения относят: различного вида катки (пневмоколесные, кулачковые, решетчатые, вибрационные, смешанного действия) и уплотняющиеся машины ударного и виброударного действия. Выбор того или иного средства зависит от конкретных условий производства работ (гранулометрического состава грунта, его влажности, толщины отсыпаемого слоя и т.д.) В транспортном строительстве широкое применение нашли пневмокатки, имеющие простую конструкцию и достаточно высокую производительность.

В зависимости от ширины площадки уплотнения, каток может двигаться по кольцевой или челночной смене. И в том и в другом случае его ходовая часть во избежание сползания машины под откос не должна приближаться к бровке откоса ближе, чем на 0,5м. Применение кольцевой схемы возможно в том случае, когда, имеются условия для разворота катка (ширина насыпи ≤12…15м, устроены специальные площадки для разворота, устроены съезды, въезды для разворота катка за пределами насыпи). В начале прикатывается часть от 1,5…0,5м (рис. 17, а), а затем идет основное уплотнение от краев насыпи к середине. В том случае, когда условий для разворота нет или кольцевая схема в связи с дополнительными затратами оказывается неэффективной, переходят к челночной схеме (рис. 18). При этом длина захватки существенно сокращается и составляет примерно 50 м. При применении машин ударного и виброударного действия Lзахв ≈25м. Для достижения требуемой плотности каток должен проходить по одному следу несколько раз.

Рис. 3.10. Кольцевая схема движения катков:

а) прикатка бровочной части, (цифрами указана очередность проходок);

б) уплотнение слоя (основное уплотнение) Lзахв≈ 200м

Рис. 3.11. Челночная схема движения катков: Lзахв≈ 50м.

1 – выносной рабочий орган; 2 – трактор

Для того чтобы не оставалось полос недоуплотненного грунта соседние проходки должны перекрывать друг друга примерно 20 см. Имеются катки и уплотняющие машины, у которых рабочий орган вынесен в сторону за след машины на 0,8…1м. Это позволяет вести уплотнение насыпей сразу от краев к середине. Если же используются обычные катки, то остается недоуплотненная откосная часть 0,5 м. В этом случае при отсыпке насыпь уширяют на 1м, а затем излишки срезают в процессе ведения планировочных работ.

Рис. 3.12. Уширение насыпи для обеспечения требуемой степени уплотнения откосной части

Часть I. ТЕХНОЛОГИЯ СЕЛЬСКОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

§ 10. ОСНОВНЫЕ СВОЙСТВА И СТРОИТЕЛЬНАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ ГРУНТОВ

Из многих факторов, влияющих на технологию производства и стоимость земляных работ, основными являются физические и механические свойства грунтов. Грунтами в строительстве называют горные породы и почвы, представляющие собой сложное тело, состоящее из минеральных частиц и органических примесей. Грунтовый скелет состоит из песчаных, пылеватых и глинистых частиц, содержание которых, выраженное в процентах, характеризует состав и свойства грунта. Скальные грунты состоят из каменных горных пород различной крепости и пористости.

К основным физическим свойствам грунтов относятся: удельная и объемная масса, плотность (степень заполнения объема грунта твердым веществом), влажность, влагоемкость (водопоглощаемость), пористость, угол естественного откоса, водопроницаемость н угол внутреннего трения.

Основными механическими свойствами грунтов являются: прочность, твердость (сопротивление прониканию твердого тела), пластичность (способность грунта под действием внешних сил изменять свои размеры и форму без образования трещин), размываемость (способность оказывать сопротивление разрушающему действию воды) и разрыхляемость.

Читать еще:  Универсальные грунтовки для пластика

Наибольшее влияние на выбор методов производства работ, устойчивость земляных сооружений оказывает прочность и разрыхляемость грунтов, а также угол их естественного откоса. Прочность грунта характеризуется степенью сил сцепления между его частицами. Величина сцепления частиц в нескальных грунтах меняется в зависимости от степени влажности грунта. По ЕНиР все грунты делятся на группы в зависимости от трудоемкости их разработки, способов производства и применяемых машин и механизмов. Так, по трудоемкости разработки вручную и буровзрывным способом все грунты делят на 2 группы, разрабатываемые одноковшовыми экскаваторами — на 6 групп, бульдозерами — на 3 группы и т. д.

В процессе разработки естественная структура грунта нарушается, и он из плотного состояния переходит в разрыхленное (при этом вместе с объемом увеличивается пористость грунта). Величина характеризующая изменение объема грунта при его. разработке, называется коэффициентом первоначального разрыхления — Кр, который определяется отношением объема грунта в насыпи к объему этого же грунта в плотном теле (в естественном состоянии). Уложенный в насыпь грунт под действием собственной массы, климатических факторов либо механического воздействия (укатки, трамбования) уплотняется, но плотности в естественном состоянии все равно не достигает. Последнее характеризуется коэффициентом остаточного разрыхления — /С0.р, который определяется отношением объема уплотненного и слежавшегося грунта к объему этого же грунта в плотном теле

Указанный в табл. коэффициент /(р учитывают при определении емкости транспортных средств во время перевозки грунта, а /^ор—При назначении величины запаса на осадку насыпей, возводимых без уплотнения грунта.

Нормы уплотнения грунтов для различных сооружений характеризуются коэффициентом стандартного уплотнения грунтов. Устойчивость грунтовых откосов характеризуется углом естественного откоса грунта (табл. 1.3) и зависит от сцепления его частиц между собой. Угол естественного откоса грунта в значительной степени зависит от его влажности.

Устойчивость грунта , часто определяет безопасность работы землеройных машин в, отношении оползней.

Сопротивление грунта резанью и копанию измеряется усилием (Па), приходящимся на 1 см2 стружки грунта, снимаемой ножом ковша землеройной машины. При копании это усилие представляет собой сумму всех сопротивлений, возникающих при наполнении ковша экскаватора, а при резании — только сопротивление от срезании стружки грунта.

В зависимости от трудности и трудоемкости разработки грунтов механизированным способом их делят на четыре группы:

песок, супесь, рыхлый лесс, торф без корней, мелкий гравий, галька и другие несвязанные грунты;

.слежавшаяся глина, торф с корнями, крупный гравий, предварительно разрыхленный песчаный и супесчаный грунт;

жирная и ломовая глина, отвердевшие солончаки и другие грунты с большой связью;

предварительно разрыхленные скальные грунты, мягкий гипс, опоки, слабый трепел, предварительно разрыхленные глинистые и суглинистые мерзлые грунты.

При разработке грунтов все их группы применяют для нормирования работ одноковшовых экскаваторов. Для многоковшовых экскаваторов и скреперов пригодны только первые две группы грунтов, которые они могут разрабатывать. Для бульдозеров применимы три первых группы грунтов. Для нормирования ручных земляных работ также применимы первые три группы грунтов.

При расчетах выработки грунта за единицу времени степень разрыхления грунтов учитывается коэффициентами первичного и остаточного разрыхления грунта, которые приведены в ЕНиР.

Крутизна (или коэффициент) откосов постоянных выемок и насыпей зависит от угла естественного откоса грунтов, а также от величины давления вышележащих слоев насыпи. Уклон характеризуется коэффициентом откоса (tn), который равен отношению высоты откоса к его заложению

Крутизну откосов котлованов и траншей глубиной более 5 м при любых гидрогеологических условиях или глубиной менее 5 м при неблагоприятных гидрогеологических условиях (оползни, просадки, грунтовые воды и т. п.), а также для постоянных земляных сооружений устанавливает проект.

Очень часто при рытье глубоких траншей и котлованов, особенно в стесненных условиях, устраивать откосы невозможно. В этих случаях траншеи и котлованы роют с вертикальными стенками и крепят их стены от обрушения. Установка креплений также обязательна при влажных грунтах и наличии грунтовых вод, так как даже пологие откосы могут сползти из-за разжиженности грунта.

При отсутствии грунтовых вод и в грунтах естественной влажности глубина выемок без крепления не должна превышать: в насыпных, песчаных и гравелистых—1 м; в супесях — 1,25 м; в суглинках и глинах—1,5 м; в особо плотных нескальных — 2 м. Во всех остальных случаях вертикальные стенки траншей и котлованов глубиной до 3 м крепят способом, указанным ниже

Для узких траншей глубиной до 4 м в сухих грунтах применяют горизонтально-рамное крепление (рис. 1.5), состоящее из стоек, горизонтальных досок или дощатых (сплошных и полусплошных) щитов и распорок, прижимающих доски или щиты к стенам траншеи. Распорки устраивают по длине траншеи па расстоянии 1,5— 1,7 м одна от другой и по высоте через 0,6—0,7 м.

Угол естественного откоса грунтов для насыпей

К основным строительным свойствам грунтов относятся: плотность, разрыхляемость, уплотняемость, влагоемкость, водоудерживающая способность, водопроницаемость, способность сохранять вертикальные или естественные откосы, размываемость.

Плотность. Грунты при естественном залегании находятся в плотном состоянии, т. е. в состоянии с ненарушенной естественной структурой.

Разрыхляемость. При разработке землеройными машинами естественно залегающий грунт разрыхляется; увеличение его объема в результате этого процесса носит название первоначального разрыхления. Разрыхленный грунт, уложенный в насыпь или в отвал, с течением времени под давлением вышерасположенных слоев или после трамбования может значительно уменьшиться в объеме. Таким образом, разрыхленность грунта после осадки уменьшается и носит название остаточного разрыхления.

Числовые значения величин первоначального и остаточного разрыхления очень важны для подсчета осадок земляных сооружений, которые определяются геодезическими методами, а также для подсчета объемов земляных работ.

Размеры приращения объемов при разрыхлении устанавливаются, в процентах от объема грунта в плотном состоянии. Приближенные данные о разрыхлении грунта приведены в табл. 2.

Таблица 2 – Величины разрыхления грунта

Определение количества земляных масс и производительности землеройных машин, а также оплату за выполненные работы производят по объему грунта в плотном состоянии.

Из табл. 2 следует, что степень разрыхления тем больше, чем выше категория грунта.

Уплотняемость. Процесс естественного уплотнения грунта в насыпи происходит неравномерно, вследствие чего могут образоваться местные просадки. Поэтому при возведении насыпей стремятся достичь с помощью специальных машин максимального уплотнения отсыпаемых грунтов.

Влагоемкость. Влагоемкостью называют способность грунта поглощать воду.
По насыщенности водой различают:

Наибольшей влагоемкостью отличаются торф, черноземные и глинистые грунты. Последние обладают также наибольшей водоудерживающей способностью.

Водопроницаемость. Водопроницаемостью называется способность грунта пропускать воду. Чем крупнее частицы, составляющие грунт, тем больше водопроницаемость. Водопроницаемость грунтов характеризуется значениями коэффициентов фильтрации, приведенными в табл. 3.

Таблица 3 — Значения коэффициентов фильтрации для некоторых грунтов

Крутизна и коэффициенты откоса. Крутизна откосов насыпей и выемок зависит от угла естественного откоса сыпучих грунтов, сцепления частиц связных грунтов, от величины давления вышележащих слоев, влажности и пр. Крутизна характеризуется коэффициентом откоса. Наибольшая допустимая ТУ крутизна откосов котлованов и траншей, разрабатываемых без креплений, приводится в табл. 4.

Таблица 4 – Крутизна откосов

Размываемость. Размываемостью называют унос частиц грунта водой. Это свойство учитывают при устройстве кюветов, канав и русел, а также при разработке грунтов методом гидромеханизации.

Чтобы не было уноса частиц из земляного сооружения, необходимо проектировать допустимые скорости течения воды. Чем меньше плотность грунта, тем меньше должна быть эта скорость.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector