Использование коэффициента влагопроводности для определения величины морозного пучения и толщины теплоизолирующего слоя

 

В соответствии с данной методикой при прогнозировании величины морозного пучения предусматривается последовательное определение:

 

- средней осенней влажности грунта рабочего слоя ( );

 

- характеристики скорости промерзания ( );

 

- средней весенней влажности ( ).

 

При этом учитываются:

 

- продолжительность периода осеннего влагонакопления ( );

 

- продолжительность периода промерзания ( );

 

- расчетное удаление верха земляного полотна от уровня грунтовых (или поверхностных) вод ( );

 

- характеристика суровости зимнего периода ()*, выражаемая суммой градусо-суток отрицательной температуры воздуха;

 

- коэффициент влагопроводности ( ).

_____________

* Текст соответствует оригиналу. - Примечание "КОДЕКС".

 

В табл.2 приведены значения , , и для 65 пунктов России. При отсутствии в перечне нужного пункта значение этих характеристик берется для ближайшего по географическому расположению пункта.

 

 

Таблица 1

 

Значения влажности , и для различных грунтов

 

#G0Грунт
Песок пылеватый	0,03-0,04	0,02
Супесь тяжелая пылеватая	0,09-0,10	0,06
Суглинок легкий пылеватый	0,12-0,13	0,08
Суглинок тяжелый пылеватый	0,13-0,14	0,09
Глина пылеватая	0,19-0,21	0,16

 

Примечание. - критическая глубина, при которой процесс пучения прекращается. Если > , то в расчет вводят =

 

 

Таблица 2

 

Климатические характеристики регионов России

 

#G0Пункт
Александровск			63,30
Архангельск			55,12
Багдарин			169,14
Белгород			16,22
Белогорка (Ленинградской)			36,00
Бисерть(Свердловской)			73,35
Валдай			36,69
Владимир			44,16
Вологда			38,21
Воронеж			15,28
Вятка			55,31
Енисейск			109,41
Иваново			48,36
Ивдель (Свердловская обл.)			47,17
Ижевск			58,63
Иркутск			98,42
Йошкар-Ола			59,26
Казань			53,02
Калининград			52,92
Калуга			10,44
Кандалакша			30,38
Кингисепп (Ленинградская обл.)			30,21
Киселевск (Кемеровская обл.)			72,10
Кострома			28,27
Курган			51,76
Курск			17,12
Магадан			70,00
Мезень			65,76
Мезень*	624*	274*	65,76*
___________ * Соответствует оригиналу. - Примечание "КОДЕКС".
Минусинск			86,86
Москва			28,02
Мурманск			35,90
Великий Новгород			28,03
Нижневартовск			94,59
Нижний Новгород			26,21
Нолинск (Кировск. обл.)			57,71
Норск (Амурская обл.)			132,29
Огурцово (Новосибирская обл.)			81,52
Оренбург			56,83
Парабель (Томская обл.)			91,19
Пермь			47,00
Пенза			50,56
Петербург			20,48
Петорозаводск			35,39
Порецкое (Чувашия)			48,81
Псков			21,47
Ржев (Тверская обл.)			40,10
Родино (Алтайский край)			70,23
Рыбинск			41,40
Рязань			29,64
Самара			41,20
Саранск			49,20
Саратов			36,30
Смоленск			38,26
Сургут			94,58
Сыктывкар			69,47
Тамбов			23,17
Тимирязевский (Приморский край)			71,14
Тула			29,52
Улан-Уде (Бурятия)			94,44
Ульяновск			54,07
Ханты-Мансийск			85,55
Чекунда (Хабаровский край)			141,15
Челябинск			36,54
Чита			129,36
Чишмы (Башкортостан)			62,28

 

Примечание. - продолжительность периода осеннего влагонакопления ч; - продолжительность периода промерзания, сут; - сумма градусо-часов отрицательной температуры, умноженная на 0,001.

 

 

Величина определяется по формуле

 

*, (4)

 

где - начальная влажность грунта земляного полотна (весовая), доли единицы;

 

- влажность полной влагоемкости грунта (весовая), доли единицы;

 

- отношение осеннего приращения влажности к его максимально возможной величине.

___________

* Формула и экспликация к ней соответствуют оригиналу. - Примечание "КОДЕКС".

 

Значение вычисляется из соотношения:

 

. (5)

 

Величина устанавливается по номограмме рис.2 в зависимости от параметра

 

(6)

 

 

Рис.2. Номограмма определения для при =0,1 до 1.

 

 

Параметр принимается по данным изысканий (обследований), а , необходимый для использования номограммы рис 2, определяется по формуле

 

, (7)

 

где - суммарная толщина слоев дорожной одежды, см.

 

Среднее значение весенней влажности находим из выражения

 

, (8)

 

где - влажность грунта по жидкой фазе в зоне первичного льдовыделения (при температуре грунта от минус 0,5 до минус 1,0 °С). Значения для разных грунтов приведены в табл.1;

 

- коэффициент, определяемый по графику рис.3 в зависимости от величины критерия зимнего влагонакопления , вычисляемого, в свою очередь, из соотношения

 

(9)

 

 

Рис.3. График коэффициента для расчета весенней влажности.

 

 

Характеристика скорости промерзания грунта земляного полотна определяется из соотношений:

 

1 При коэффициенте влагопроводности грунта до 2,0 см /ч:

 

а) для автомобильных дорог I-II категорий

 

, (10)

 

где - толщина слоя эффективной теплоизоляции (пенопласт, пеноплэкс), см;

 

- характеристика суровости зимнего периода, определяемая для соответствующего региона из табл.2;

 

б) для автомобильных дорог III-IV категорий

 

, (11)

 

где - толщина слоя теплоизоляции только из местных материалов (керамзит, керамзитобетон, шлак, золошлаковая смесь, укрепленная цементом и др.);

 

2 При коэффициенте влагопроводности грунта 2,1-5,0 см /ч:

 

а) для дорог I-Ill категорий

 

 

; (12)

 

б) для дорог IV-V категорий

 

. (13)

 

При >1 практически не зависит от , поэтому приводим значения в зависимости от в табличной форме

 

#G0	1,0	1,2	1,4	1,6	1,8
	0,95	0,96	0,97	0,98	0,99

 

 

При , равном или превышающем 2,1, можно принять =1.

 

Грунты с коэффициентом влагопроводности более 5,0 см/ч при неблагоприятных грунтово-гидрологических условиях, как правило, не должны применяться для устройства земляного полотна.

 

Расчет возможной величины морозного пучения поверхности дорожного покрытия ведется с использованием зависимости

 

, (14)

 

где - глубина промерзания грунта, см;

 

- плотность воды, г/см ;

 

- влажность (весовая), соответствующая незамерзающей воде (см. табл.1);

 

- влажность (весовая) полной влагоемкости, вычисляемая по соотношению (5).

 

Полная глубина промерзания грунта определяется:

 

а) при отсутствии теплоизолирующих слоев в составе дорожной одежды

 

; (15)

 

б) при их наличии

 

, (16)

 

где = 1 - при использовании в качестве теплоизоляции пенопласта;

 

=0,25 - то же, из местных материалов.

 

Величину отношения (где - влажность грунта земляного полотна на границе текучести) в соответствии с данной методикой можно использовать в качестве расчетной относительной влажности при определении прочностных и деформационных характеристик грунта рабочего слоя.

 

Приложение 8

(справочное)

 

ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА

 

Пример 1

 

Требуется запроектировать дорожную одежду со следующими исходными данными:

 

- автомобильная дорога категории I располагается во II дорожно-климатической зоне, в Московской обл.;

 

- заданный срок службы дорожной одежды =15 лет;

 

- заданная надежность =0,98;

 

- нагрузка типа (см. прил.1 табл.1);

 

- интенсивность движения на конец срока службы =3200 авт/сут; приращение интенсивности =1,04;

 

- грунт рабочего слоя земляного полотна - супесь пылеватая, относится к сильнопучинистым грунтам;

 

- материалы основания - щебеночно-гравийная песчаная смесь, обработанная цементом марки 40, и песок средней крупности;

 

- схема увлажнения рабочего слоя земляного полотна - 3;

 

- мероприятия по уменьшению увлажнения рабочего слоя - дренаж с продольными трубчатыми дренами.