Еще статьи про дорожные конструкции: 1, 2

Некоторые особенности расчета нежёстких дорожных одежд по критерию обеспечения морозоустойчивости конструкции


К.т.н. Е.В. Калёнова

 

Серьёзной проблемой для дорожных конструкций является пучинообразование, возникающее в районах сезонного промерзания грунтов земляного полотна при неблагоприятных грунтовых и гидрологических условиях. Известно, что пучины возникают при наличии в рабочем слое земляного полотна пучинистого грунта при влажности более 0,75 от границы текучести и при промерзании данного грунта более 0,5 м. Наиболее действенным мероприятием по предотвращению пучинообразования является формирование верхнего слоя земляного полотна, находящегося в зоне промерзания, из непучинистых или слабопучинистых грунтов [2]. Однако по тем или иным причинам это не всегда возможно, особенно в выемках. В таких случаях в дорожной конструкции предусматривают дополнительный слой основания, являющийся морозозащитным слоем, из непучинистого грунта (как правило, для этой цели используют пески крупный и средней крупности), который также может выполнять функцию дренирования. Дорожная конструкция с морозозащитным слоем толщиной, определённой по условиям дренирования, проверяется нормами проектирования нежёстких дорожных одежд [1] на морозоустойчивость в зависимости от типа грунта земляного полотна по степени пучинистости, от глубины промерзания и расчётной влажности грунта, от влияния грунтовых вод, от типа дорожной одежды (капитальный, облегчённый, переходный) и т.д. Однако в некоторых случаях, например при наличии слабопучинистых или пучинистых грунтов при невысокой расчётной влажности, или при большом числе приложений расчётной нагрузки дорожная конструкция будет заведомо удовлетворять критерию морозоустойчивости, и необходимость в расчёте отпадает. Для того чтобы определить, в каких же случаях проверка дорожной конструкции на морозоустойчивость актуальна, был произведён расчётный эксперимент.

Расчётный эксперимент.

Для трех значений глубины промерзания дорожной конструкции, для четырех групп грунтов по степени пучинистости (II-IV) при трех значениях влажности грунта земляного полотна была определена минимальная толщина дорожной конструкции, удовлетворяющая критерию обеспечения морозоустойчивости. При этом учитывался тип дорожной конструкции. Кроме того, задавшись минимально допустимыми значениями асфальтобетонных слоёв и слоя основания, была определена минимальная толщина морозозащитного слоя.

Задачи расчётного эксперимента:

1.          Определить минимальную толщину дорожной конструкции для II-V группы грунта по степени пучинистости при 3-х значениях глубины промерзания дорожной конструкции (Zпр=100, 150 и 200 см), которая бы удовлетворяла критерию обеспечения морозоустойчивости;

2.          Выяснить, во всех ли случаях дорожная конструкция, располагающаяся на слабопучинистом грунте (II группа грунта), будет удовлетворять критерию морозоустойчивости;

3.          Определить, как влияет расчётная влажность грунта на соблюдение данного критерия;

4.          Определить, как влияет количество приложений расчётной нагрузки и тип дорожной одежды на обеспечение морозоустойчивости конструкции.

Анализ произведённого расчётного эксперимента показал, что:

1.          Дорожные одежды капитального и облегчённого типов, располагающиеся на слабопучинистых грунтах (II группа грунта), не подвержены морозному пучению;

2.          Дорожные конструкции облегчённого типа, располагающиеся на грунте III группы также не подвержены морозному пучению;

3.          Из таблицы 1 видно, что проверка дорожных конструкций капитального и облегчённого типа целесообразна в основном при наличие IV и V групп грунта по степени пучинистости;

4.          Расчёт конструкции на морозоустойчивость целесообразен при расчётном числе приложений расчётной нагрузки менее 1?106; при большем числе приложений расчётной нагрузки расчётом по упругому прогибу достигается конструкция такой толщины, которая заведомо удовлетворяет рассматриваемому критерию;

5.          Расчётный эксперимент произведён для глубины промерзания дорожной конструкции Zпр=100, 150 и 200 см; при большем значении глубины промерзания необходимо производить расчёт дорожной конструкции на морозоустойчивость.

Таким образом, выполненный расчётный эксперимент для критерия морозоустойчивости конструкции дорожной одежды позволяет обосновать требования к минимально допустимым толщинам дорожных одежд, удовлетворяющих рассматриваемому критерию для различных групп грунтов по степени пучинистости при различных влажностях, при трех глубинах промерзания дорожных конструкций для капитального и облегчённого типа дорожных одежд. Полученные результаты позволяют обосновать требования к минимальной толщине дорожной конструкции в целом и морозозащитного слоя в частности из условия обеспечения морозоустойчивости дорожной одежды. Данные табл. 1 имеют практические применение и позволяют определить, удовлетворяет ли дорожная конструкция рассматриваемому критерию, путём простого сравнения толщины полученной дорожной одежды с минимально допустимой толщиной дорожной конструкции, полученной исходя из условия обеспечения морозоустойчивости для данных условий.

 

 

Литература

1.                Проектирование нежёстких дорожных одежд, ОДН 218.046-01. – М., 2001.;

2.                СНиП 2.05.02-85 Автомобильные дороги, 1986.

Еще статьи про дорожные конструкции: 1, 2