Пособие к СНиП 2.05.02-85 Пособие по проектированию земляного полотна автомобильных дорог на слабых грунтах

Таблицы для определения вертикальных и
горизонтальных напряжений в основании с песчаными сваями μ = 0,2

m		λ₀ = 0,20				λ₀ = 0,30				λ₀ = 0,40				λ₀ = 0,50
m		ξ = 0,25	ξ = 0,30	ξ = 0,35	ξ = 0,40	ξ = 0,25	ξ = 0,30	ξ = 0,35	ξ = 0,40	ξ = 0,25	ξ = 0,30	ξ = 0,35	ξ = 0,40	ξ = 0,25	ξ = 0,30	ξ = 0,35	ξ = 0,40
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
0,20	λ_г/ λ₀	0,3850	0,0409	0,0429	0,0445	0,0613	0,0658	0,0696	0,0729	0,0862	0,0936	0,1000	0,1050	0,1130	0,1240	0,1330	0,1430
	λ_в/λ₀	0,1610	0,1700	0,0445	0,1820	0,2340	0,2470	0,2580	0,2570	0,3010	0,3180	0,3330	0,3450	0,3610	0,3820	0,4010	0,4160
	P_х /P₀	0,3540	0,3740	0,0613	0,4050	0,3540	0,3840	0,4040	0,4210	0,3660	0,3930	0,4170	0,4370	0,3700	0,4010	0,4280	0,4520
	P_z/P₀	0,8460	0,8910	0,0658	0,9560	0,8220	0,8690	0,9070	0,9390	0,7960	0,8440	0,8830	0,9170	0,7670	0,8560	0,8560	0,8918
0,30	λ_г /λ₀	0,048	0,0527	0,0588	0,0594	0,0750	0,0823	0,0886	0,0943	0,1020	0,1130	0,1230	0,1320	0,1320	0,1460	0,1590	0,1720
	λ_в / λ₀	0,1390	0,1490	0,1580	0,1650	0,2000	0,2150	0,2280	0,2390	0,2550	0,2740	0,2910	0,3060	0,3060	0,3270	0,3470	0,3550
	P_х /P₀	0,3810	0,4130	0,4390	0,4520	0,3890	0,4170	0,4470	0,4730	0,3840	0,4210	0,4540	0,4890	0,3830	0,4230	0,4580	0,4910
	P_z/P₀	0,7440	0,8000	0,8460	0,8800	0,7160	0,7720	0,8190	0,8600	0,6880	0,7430	0,7900	0,8310	0,6600	0,7130	0,7590	0,7994
0,40	λ_г /λ₀	0,0545	0,0602	0,0653	0,0697	0,0830	0,0924	0,1000	0,1080	0,1110	0,1250	0,1370	0,1480	0,1400	0,1580	0,1750	0,1980
	λ_в / λ₀	0,1190	0,1300	0,1400	0,1480	0,1710	0,1870	0,2022	0,2130	0,2180	0,2380	0,2550	0,2710	0,2600	0,2840	0,3040	0,3220
	P_х /P₀	0,3920	0,3920	0,4670	0,4970	0,3910	0,4330	0,4700	0,5030	0,3890	0,4320	0,4710	0,5070	0,3860	0,4300	0,4710	0,5100
	P_z/P₀	0,6540	0,7150	0,7670	0,8120	0,6280	0,6870	0,7380	0,7830	0,6020	0,6590	0,7080	0,7520	0,6270	0,6340	0,6780	0,7210
0,50	λ_г /λ₀	0,0581	0,0651	0,0713	0,0769	0,0875	0,0986	0,1080	0,1170	0,1170	0,1320	0,1460	0,1590	0,1460	0,1560	0,1840	0,2022
	λ_в / λ₀	0,1040	0,1150	0,1240	0,1330	0,1490	0,1640	0,1780	0,1900	0,1890	0,2090	0,2260	0,2400	0,2260	0,2430	0,2690	0,2870
	P_х /P₀	0,3950	0,4400	0,4810	0,5180	0,3910	0,4380	0,4810	0,5200	0,3870	0,4350	0,4790	0,5200	0,3830	0,4320	0,4760	0,5180
	P_z/P₀	0,5790	0,6410	0,6950	0,7430	0,5530	0,6150	0,6670	0,7140	0,5390	0,5890	0,6390	0,6840	0,5110	0,5650	0,6120	0,6950
0,75	λ_г /λ₀	0,0620	0,0709	0,0791	0,0867	0,0925	0,1050	0,1180	0,1300	0,1220	0,1400	0,1570	0,1730	0,1510	0,1740	0,1950	0,2160
	λ_в / λ₀	0,0764	0,0864	0,0954	0,1030	0,1090	0,1230	0,1360	0,1470	0,1400	0,1570	0,1730	0,1870	0,1680	0,1880	0,2070	0,2230
	P_х /P₀	0,3860	0,4410	0,4900	0,5370	0,3810	0,4350	0,4850	0,5320	0,3760	0,4300	0,4800	0,5270	0,3710	0,4240	0,4740	0,5210
	P_z/P₀	0,4440	0,5030	0,5560	0,6040	0,4270	0,4830	0,5330	0,5800	0,4120	0,4640	0,5120	0,5380	0,3970	0,4470	0,4920	0,5330
1,00	λ_г /λ₀	0,0628	0,0726	0,0819	0,0906	0,0933	0,1080	0,1210	0,1350	0,1230	0,1420	0,1610	0,1730	0,1520	0,1760	0,1990	0,2240
	λ_в / λ₀	0,5010	0,0577	0,0757	0,0831	0,0853	0,0974	0,1080	0,1190	0,1090	0,1240	0,1380	0,1510	0,1320	0,1500	0,1660	0,1810
	P_х /P₀	0,3730	0,4510	0,4850	0,5350	0,3670	0,4250	0,4780	0,5290	0,3620	0,4190	0,4720	0,5220	0,3570	0,4130	0,4650	0,5150
	P_z/P₀	0,3580	0,4110	0,4500	0,5060	0,3460	0,3960	0,4430	0,4860	0,3350	0,3830	0,4270	0,4680	0,3250	0,3700	0,4120	0,4510

Таблицы для
определения вертикальных и горизонтальных напряжений в основании со сваями μ
= 0,2

т		λ₀ = 0,025				λ₀ = 0,05				λ₀ = 0,10
т		ξ = 0,25	ξ = 0,30	ξ = 0,35	ξ = 0,40	ξ = 0,25	ξ = 0,30	ξ = 0,35	ξ = 0,40	ξ = 0,25	ξ = 0,30	ξ = 0,35	ξ = 0,40
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	И	12	13	14
0,20	λ_г/ λ₀	0,0043	0,0045	0,0047	0,0048	0,0088	0,0092	0,0095	0,0098	0,0181	0,0190	0,0198	0,0204
	λ_в/λ₀	0,0211	0,0221	0,0228	0,0230	0,0420	0,0440	0,0455	0,0467	0,0831	0,0871	0,0902	0,0928
	P_х / P₀	0,3420	0,3570	0,3700	0,3790	0,3400	0,3600	0,3730	0,3830	0,3470	0,3650	0,3790	0,3900
	P_z / P₀	0,880	0,9200	0,9510	0,9760	0,8760	0,9170	0,9490	0,9750	0,8670	0,9090	0,9420	0,9690
0,30	λ_г/ λ₀	0,0057	0,0061	0,0064	0,0067	0,0114	0,0125	0,0129	0,0135	0,0233	0,0252	0,0266	0,0279
	λ_в/λ₀	0,0185	0,0195	0,0208	0,0217	0,0368	0,0393	0,0414	0,0431	0,0723	0,0740	0,0817	0,0852
	P_х / P₀	0,3750	0,4010	0,4220	0,4400	0,3760	0,4030	0,4250	0,4430	0,3780	0,4060	0,4300	0,4400
	P_z / P₀	0,7880	0,8420	0,8860	0,9220	0,7820	0,8370	0,8810	0,9170	0,7700	0,8850	0,8700	0,9070
0,40	λ_г/ λ₀	0,0066	0,0072	0,0077	0,0081	0,0132	0,0144	0,0154	0,0165	0,0267	0,0295	0,0315	0,0334
	λ_в/λ₀	0,0161	0,0176	0,0188	0,0198	0,0320	0,0349	0,0378	0,0393	0,0627	0,0683	0,0731	0,0772
	P_х / P₀	0,3920	0,4280	0,4570	0,4820	0,3920	0,4280	0,4590	0,4840	0,3950	0,4300	0,4620	0,4890
	P_z / P₀	0,7000	0,7620	0,8140	0,8500	0,6930	0,7550	0,8070	0,8520	0,6800	0,7420	0,7940	0,8390
0,50	λ_г/ λ₀	0,0072	0,0079	0,0086	0,0092	0,0143	0,0159	0,0172	0,0194	0,0288	0,0321	0,0349	0,0374
	λ_в/λ₀	0,0147	0,0156	0,0163	0,0179	0,0279	0,0388	0,0394	0,0356	0,0546	0,0603	0,0653	0,0697
	P_х / P₀	0,3990	0,4420	0,4780	0,5100	0,3990	0,4420	0,4790	0,5120	0,3970	0,4420	0,4860	0,5140
	P_z / P₀	0,6220	0,6880	0,7440	0,7950	0,6160	0,6810	0,7370	0,7860	0,6030	0,6640	0,7230	0,7720
0,75	λ_г/ λ₀	0,0078	0,0089	0,0099	0,0107	0,0156	0,0177	0,0197	0,0215	0,0312	0,0355	0,0395	0,0431
	λ_в/λ₀	0,0103	0,0117	0,0129	0,0141	0,0204	0,0231	0,0256	0,0278	0,0399	0,0452	0,0500	0,0544
	P_х / P₀	0,3250	0,4490	0,4980	0,5420	0,3940	0,4480	0,4970	0,5472	0,3920	0,4460	0,4950	0,5400
	P_z / P₀	0,4750	0,5400	0,5980	0,6500	0,4710	0,5340	0,5910	0,6430	0,4610	0,5230	0,5790	0,6300
1,00	λ_г/ λ₀	0,0080	0,0092	0,0103	0,0114	0,0159	0,0183	0,0205	0,0228	0,0317	0,0366	0,0412	0,0455
	λ_в/λ₀	0,0079	0,0091	0,0102	0,0112	0,0156	0,0180	0,0202	0,0223	0,0307	0,0355	0,0396	0,0435
	P_х / P₀	0,3820	0,4410	0,4960	0,5470	0,3810	0,4400	0,4940	0,5450	0,3780	0,4370	0,4910	0,5420
	P_z / P₀	0,3800	0,4350	0,4920	0,5430	0,3770	0,4340	0,4880	0,5970	0,3700	0,4260	0,4780	0,5260

Таблицы для
определения вертикальных и горизонтальных напряжений в основании с песчаными сваями
μ = 0,3

m		λ₀ = 0,20				λ₀ = 0,30				λ₀ = 0,40				λ₀ = 0,50
m		ξ = 0,25	ξ = 0,30	ξ = 0,35	ξ = 0,40	ξ = 0,25	ξ = 0,30	ξ = 0,35	ξ = 0,40	ξ = 0,25	ξ = 0,30	ξ = 0,35	ξ = 0,40	ξ = 0,25	ξ = 0,30	ξ = 0,35	ξ = 0,40
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
0,20	λ_г/ λ₀	0,0330	0,0357	0,0377	0,0395	0,0522	0,0565	0,0601	0,0632	0,0726	0,0793	0,0851	0,0901	0,0943	0,103	0,1120	0,1200
	λ_в/λ₀	0,1420	0,1510	0,1580	0,1640	0,2070	0,2200	0,2310	0,2400	0,2650	0,2840	0,2980	0,3100	0,3200	0,3410	0,3590	0,3750
	P_х /P₀	0,3800	0,4050	0,4260	0,4430	0,3810	0,4080	0,4310	0,4510	0,3810	0,4110	0,4360	0,4580	0,3810	0,4120	0,4400	0,4650
	P_z/P₀	0,7630	0,8110	0,849	0,8810	0,7430	0,7910	0,8310	0,8640	0,7200	0,7690	0,8100	0,8440	0,6970	0,7460	0,7860	0,8220
0,30	λ_г /λ₀	0,0412	0,0451	0,0485	0,0514	0,0634	0,0699	0,0756	0,0807	0,0864	0,0953	0,1040	0,1120	0,1100	0,1220	0,1340	0,1450
	λ_в / λ₀	0,1200	0,1300	0,1360	0,1460	0,1740	0,1890	0,2022	0,2120	0,2230	0,2420	0,2580	0,2720	0,2680	0,2900	0,3090	0,3260
	P_х /P₀	0,3870	0,4220	0,4510	0,4760	0,3860	0,4220	0,4538	0,4810	0,3850	0,4210	0,4550	0,4840	0,3210	0,4200	0,4590	0,4850
	P_z/P₀	0,6660	0,7220	0,7680	0,8080	0,6788	0,7000	0,7470	0,7870	0,6240	0,6470	0,7240	0,7640	0,6020	0,6550	0,7000	0,7400
0,40	λ_г /λ₀	0,463	0,0514	0,0559	0,0599	0,0703	0,0785	0,0859	0,0926	0,0947	0,1060	0,1160	0,1260	0,1190	0,1340	0,1480	0,1610
	λ_в / λ₀	0,1030	0,1130	0,1220	0,1300	0,1490	0,1640	0,1760	0,1880	0,1910	0,2100	0,2260	0,2400	0,2290	0,2510	0,2700	0,2870
	P_х /P₀	0,3870	0,4280	0,4540	0,4950	0,3840	0,4260	0,4630	0,4960	0,3800	0,4230	0,4620	0,4970	0,3760	0,4200	0,4590	0,4960
	P_z/P₀	0,5880	0,6470	0,6970	0,7420	0,5680	0,6250	0,6750	0,7100	0,5490	0,6040	0,6530	0,6960	0,5310	0,5840	0,6310	0,6720
0,50	λ_г /λ₀	0,0495	0,0557	0,0611	0,0661	0,0747	0,0843	0,0930	0,1010	0,1000	0,1130	0,1250	0,1360	0,1250	0,1420	0,1580	0,1720
	λ_в / λ₀	0,0902	0,1000	0,1090	0,1160	0,1300	0,1440	0,1560	0,1630	0,1660	0,1840	0,2000	0,2140	0,2000	0,2210	0,2400	0,2560
	P_х /P₀	0,3830	0,4280	0,4690	0,5050	0,3790	0,4250	0,4660	0,5040	0,3750	0,4210	0,4630	0,5020	0,3700	0,4170	0,4600	0,5000
	P_z/P₀	0,5250	0,5840	0,6360	0,6830	0,5080	0,5650	0,6150	0,6610	0,4910	0,5460	0,5950	0,6390	0,4750	0,5280	0,5750	0,6170
0,75	λ_г /λ₀	0,0557	0,0614	0,0686	0,0752	0,0803	0,0920	0,1020	0,1130	0,1060	0,1220	0,1370	0,1510	0,1320	0,1520	0,1710	0,1880
	λ_в / λ₀	0,0668	0,0757	0,0838	0,0911	0,0967	0,1090	0,1200	0,1310	0,1240	0,1400	0,1540	0,1670	0,1500	0,1680	0,1850	0,2022
	P_х /P₀	0,3690	0,4210	0,4680	0,5120	0,3640	0,4160	0,4640	0,5080	0,590	0,4110	0,4590	0,5030	0,3550	0,4080	0,4530	0,4980
	P_z/P₀	0,4140	0,4710	0,5220	0,5680	0,4020	0,4560	0,5050	0,5500	0,3910	0,4400	0,4890	0,5320	0,3800	0,4290	0,4740	0,5150
1,00	λ_г /λ₀	0,0552	0,0639	0,0720	0,0791	0,0823	0,0953	0,1070	0,1190	0,1090	0,1260	0,1420	0,1580	0,1350	0,1560	0,1770	0,1960
	λ_в / λ₀	0,0523	0,0600	0,0672	0,0738	0,0760	0,0870	0,0971	0,1060	0,0983	0,1120	0,1240	0,1360	0,1190	0,1350	0,1500	0,1640
	P_х /P₀	0,3540	0,4090	0,4610	0,5090	0,3500	0,4040	0,4550	0,5030	0,3460	0,3990	0,4560	0,4980	0,3420	0,3950	0,4450	0,4480
	P_z/P₀	0,3440	0,3690	0,4440	0,4880	0,3360	0,3850	0,4310	0,4740	0,3270	0,3750	0,4190	0,4600	0,3190	0,3650	0,4070	0,4470

Таблицы для
определения вертикальных и горизонтальных напряжений в основании со сваями
μ = 0,3

m		λ₀ = 0,025				λ₀ = 0,05				λ₀ = 0,10
m		ξ = 0,25	ξ = 0,30	ξ = 0,35	ξ = 0,40	ξ = 0,25	ξ = 0,30	ξ = 0,35	ξ = 0,40	ξ = 0,25	ξ = 0,30	ξ = 0,35	ξ = 0,40
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
0,20	λ_г/ λ₀	0,0038	0,0040	0,0042	0,0044	0,0077	0,0082	0,0086	0,0089	0,0158	0,0168	0,0177	0,0183
	λ_в/λ₀	0,0187	0,0198	0,0206	0,0213	0,0372	0,0394	0,0411	0,0424	0,0735	0,0778	0,0813	0,0841
	P_х / P₀	0,3780	0,3990	0,4160	0,4300	0,3780	0,4000	0,4180	0,4320	0,3790	0,4020	0,4200	0,4360
	P_z / P₀	0,7960	0,8410	0,8760	0,9060	0,7920	0,8370	0,8750	0,9020	0,7830	0,8290	0,8660	0,8960
0,30	λ_г/ λ₀	0,0049	0,0055	0,0056	0,0059	0,0099	0,0107	0,0113	0,0119	0,0200	0,0218	0,0232	0,0244
	λ_в/λ₀	0,0160	0,0173	0,0184	0,0192	0,0319	0,0344	0,0365	0,0382	0,0627	0,0677	0,0719	0,0754
	P_х / P₀	0,3890	0,4200	0,4450	0,4670	0,3890	0,4200	0,4460	0,4580	0,3880	0,4210	0,4480	0,4710
	P_z / P₀	0,7020	0,7580	0,8030	0,8410	0,6970	0,7530	0,7990	0,8370	0,6870	0,7430	0,7890	0,8280
0,40	λ_г/ λ₀	0,0056	0,0062	0,0067	0,0070	0,0113	0,0124	0,0134	0,0142	0,0228	0,0251	0,0272	0,0290
	λ_в/λ₀	0,0138	0,0152	0,0163	0,0173	0,0275	0,0301	0,0324	0,0344	0,0539	0,0592	0,0637	0,0676
	P_х / P₀	0,3910	0,4300	0,4620	0,4910	0,3910	0,4300	0,4630	0,4910	0,3900	0,4290	0,4630	0,4930
	P_z / P₀	0,6220	0,6830	0,7350	0,7790	0,6180	0,6780	0,7290	0,7730	0,6080	0,6680	0,7190	0,7630
0,50	λ_г/ λ₀	0,0061	0,0068	0,0074	0,0079	0,0122	0,0136	0,0149	0,0159	0,0246	0,0275	0,0300	0,0323
	λ_в/λ₀	0,0120	0,0134	0,0146	0,0156	0,0232	0,0266	0,0289	0,0309	0,0469	0,0521	0,0567	0,0607
	P_х / P₀	0,3890	0,4330	0,4720	0,5050	0,3880	0,4330	0,4710	0,5050	0,3870	0,4310	0,4710	0,5060
	P_z / P₀	0,5570	0,6190	0,6730	0,7210	0,5520	0,6140	0,6680	0,7150	0,5430	0,6040	0,6570	0,7050
0,75	λ_г/ λ₀	0,0067	0,0077	0,0085	0,0093	0,0134	0,0153	0,0170	0,0186	0,0269	0,0307	0,0342	0,0374
	λ_в/λ₀	0,0089	0,0101	0,0112	0,0122	0,0176	0,0200	0,0222	0,0242	0,0346	0,0394	0,0436	0,0475
	P_х / P₀	0,3770	0,4290	0,4760	0,5190	0,3750	0,4280	0,4750	0,5180	0,3730	0,4250	0,4730	0,5160
	P_z / P₀	0,4370	0,4980	0,5520	0,6020	0,4340	0,4940	0,5480	0,5970	0,4270	0,4860	0,5390	0,5870
1,00	λ_г/ λ₀	0,0070	0,0081	0,0091	0,0099	0,0139	0,0161	0,0181	0,0199	0,0278	0,0321	0,0361	0,0399
	λ_в/λ₀	0,0069	0,0080	0,0090	0,0099	0,0137	0,0158	0,0177	0,0195	0,0270	0,0311	0,0349	0,0384
	P_х / P₀	0,3620	0,4180	0,4700	0,5190	0,3610	0,4170	0,4690	0,5170	0,3590	0,4140	0,4660	0,5140
	P_z / P₀	0,3610	0,4160	0,4680	0,5150	0,3590	0,4130	0,4640	0,5110	0,3540	0,4070	0,4570	0,5040

Таблицы для
определения вертикальных и горизонтальных напряжений в основании с песчаными
сваями μ
= 0,45

m		λ₀ = 0,20				λ₀ = 0,30				λ₀ = 0,40				λ₀ = 0,50
m		ξ = 0,25	ξ = 0,30	ξ = 0,35	ξ = 0,40	ξ = 0,25	ξ = 0,30	ξ = 0,35	ξ = 0,40	ξ = 0,25	ξ = 0,30	ξ = 0,35	ξ = 0,40	ξ = 0,25	ξ = 0,30	ξ = 0,35	ξ = 0,40
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18
0,20	λ_г/ λ₀	0,0258	0,0280	0,0299	0,0315	0,0399	0,0468	0,0468	0,0496	0,0546	0,0601	0,0640	0,0691	0,0701	0,0776	0,2900	0,0902
	λ_в/λ₀	0,1140	0,1230	0,1300	0,1360	0,1660	0,1790	0,1890	0,1980	0,2140	0,2310	0,0245	0,2570	0,2590	0,2790	0,4350	0,3100
	P_х /P₀	0,3860	0,4170	0,4430	0,4640	0,3820	0,4140	0,4400	0,4650	0,3780	0,4100	0,4380	0,4620	0,3730	0,4060	0,0842	0,4600
	P_z/P₀	0,6300	0,6780	0,7190	0,7520	0,6140	0,6620	0,7020	0,7370	0,5980	0,6450	0,6860	0,7200	0,5820	0,6290	0,6680	0,7020
0,30	λ_г /λ₀	0,0312	0,0345	0,0374	0,3990	0,0476	0,0529	0,0576	0,0617	0,0644	0,0720	0,0787	0,0847	0,0816	0,0916	0,2510	0,1080
	λ_в / λ₀	0,0943	0,1030	0,1100	0,1170	0,1370	0,1500	0,1610	0,1700	0,1760	0,1930	0,2070	0,2200	0,2140	0,2330	0,4270	0,2660
	P_х /P₀	0,3680	0,4050	0,4370	0,4640	0,3640	0,4010	0,4330	0,4620	0,3600	0,3970	0,4300	0,4590	0,3560	0,3930	0,1000	0,4560
	P_z/P₀	0,5420	0,5940	0,6590	0,6770	0,5280	0,5790	0,6250	0,6620	0,5140	0,5640	0,6080	0,6460	0,5010	0,5500	0,5920	0,6290
0,40	λ_г /λ₀	0,0349	0,0390	0,0427	0,0460	0,0528	0,0593	0,0652	0,0704	0,0709	0,0800	0,0882	0,0957	0,0885	0,1010	0,1110	0,1210
	λ_в / λ₀	0,0802	0,0889	0,0965	0,1030	0,1160	0,1290	0,1400	0,1490	0,1500	0,1660	0,1800	0,1930	0,1820	0,2022	0,2180	0,2330
	P_х /P₀	0,3500	0,3950	0,4310	0,4620	0,3570	0,3910	0,4270	0,4590	0,3460	0,3870	0,4230	0,4560	0,3420	0,3830	0,4200	0,4530
	P_z/P₀	0,4790	0,5520	0,5790	0,6190	0,4680	0,5190	0,5650	0,6050	0,4500	0,5060	0,5570	0,5900	0,4450	0,4940	0,5370	0,5760
0,50	λ_г /λ₀	0,0374	0,0423	0,0467	0,0506	0,0564	0,0639	0,0707	0,0770	0,0755	0,0858	0,0952	0,1030	0,0947	0,1070	0,1930	0,1310
	λ_в / λ₀	0,0697	0,0780	0,0854	0,0919	0,1010	0,1130	0,1240	0,1330	0,1310	0,1460	0,1600	0,1720	0,1590	0,1770	0,4140	0,2080
	P_х /P₀	0,3440	0,3870	0,4250	0,4600	0,3400	0,3830	0,4210	0,4560	0,3360	0,3790	0,4180	0,4530	0,3320	0,3750	0,1200	0,4490
	P_z/P₀	0,4330	0,4850	0,5320	0,5730	0,4230	0,4740	0,5190	0,5600	0,4130	0,4620	0,5070	0,5470	0,4030	0,4520	0,4950	0,5340
0,75	λ_г /λ₀	0,0414	0,0475	0,0531	0,0583	0,0621	0,0713	0,0799	0,0878	0,0887	0,0951	0,1060	0,1170	0,1030	0,1180	0,1330	0,1470
	λ_в / λ₀	0,0524	0,0596	0,0661	0,0721	0,0765	0,0868	0,0962	0,1040	0,0994	0,1120	0,1240	0,1350	0,1210	0,1360	0,1510	0,1640
	P_х /P₀	0,3250	0,3710	0,4140	0,4530	0,3220	0,3680	0,4100	0,4500	0,3180	0,3540	0,4060	0,4460	0,3150	0,3600	0,4030	0,4420
	P_z/P₀	0,3550	0,4050	0,4500	0,4910	0,3480	0,3960	0,4400	0,4810	0,3410	0,3880	0,4310	0,4710	0,3350	0,3840	0,4220	0,4610
1,00	λ_г /λ₀	0,0437	0,0500	0,0569	0,0629	0,0653	0,0756	0,0853	0,0944	0,0858	0,1000	0,1130	0,1250	0,1080	0,1250	0,1410	0,1570
	λ_в / λ₀	0,0419	0,0481	0,0538	0,0592	0,0613	0,0703	0,0780	0,0863	0,0799	0,0914	0,1020	0,1110	0,0976	0,1110	0,1240	0,1350
	P_х /P₀	0,3120	0,3610	0,4060	0,4480	0,3100	0,3570	0,4020	0,4440	0,3070	0,3540	0,3980	0,4400	0,3040	0,3510	0,3950	0,4360
	P_z/P₀	0,3070	0,3540	0,3970	0,4370	0,3020	0,3580	0,3900	0,4290	0,2970	0,3410	0,3820	0,4210	0,2920	0,3350	0,3750	0,4150

Таблицы для
определения вертикальных и горизонтальных напряжений в основании со сваями
μ = 0,45

m		λ₀ = 0,025				λ₀ = 0,05				λ₀ = 0,10
m		ξ = 0,25	ξ = 0,30	ξ = 0,35	ξ = 0,40	ξ = 0,25	ξ = 0,30	ξ = 0,35	ξ = 0,40	ξ = 0,25	ξ = 0,30	ξ = 0,35	ξ = 0,40
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
0,20	λ_г/ λ₀	0,0030	0,0033	0,0035	0,0036	0,0062	0,0066	0,0070	0,0073	0,0125	0,0135	0,0143	0,0150
	λ_в/λ₀	0,0150	0,0161	0,0170	0,0178	0,0299	0,0321	0,0339	0,0354	0,0589	0,0633	0,0670	0,0700
	P_х / P₀	0,3930	0,4220	0,4460	0,4660	0,3920	0,4220	0,4460	0,4650	0,3900	0,4200	0,4450	0,4650
	P_z / P₀	0,6570	0,7060	0,7450	0,7780	0,6530	0,7020	0,7420	0,7750	0,6450	0,6940	0,7340	0,7670
0,30	λ_г/ λ₀	0,0038	0,0042	0,0044	0,0047	0,0076	0,0084	0,0090	0,0095	0,0153	0,0169	0,0182	0,0193
	λ_в/λ₀	0,0124	0,0136	0,0146	0,0154	0,0240	0,0270	0,0290	0,0307	0,0487	0,0593	0,0572	0,0600
	P_х / P₀	0,3750	0,4110	0,4410	0,4670	0,3740	0,4100	0,4410	0,4670	0,3720	0,4090	0,4390	0,4660
	P_z / P₀	0,5660	0,6200	0,6650	0,7040	0,5630	0,6160	0,6020	0,7000	0,5560	0,6090	0,6540	0,6930
0,40	λ_г/ λ₀	0,0043	0,0048	0,0052	0,0055	0,0086	0,0096	0,0103	0,0111	0,0172	0,0192	0,0209	0,0225
	λ_в/λ₀	0,0105	0,0117	0,0127	0,0136	0,0210	0,0233	0,0253	0,0270	0,0414	0,0459	0,0498	0,0533
	P_х / P₀	0,3620	0,4020	0,4360	0,4660	0,3610	0,4010	0,4360	0,4650	0,3590	0,3990	0,4340	0,4650
	P_z / P₀	0,5010	0,5560	0,6030	0,6450	0,4950	0,5520	0,6000	0,6410	0,4910	0,5460	0,5930	0,6340
0,50	λ_г/ λ₀	0,0046	0,0052	0,0057	0,0062	0,0093	0,0104	0,0114	0,0123	0,0186	0,0209	0,0230	0,0249
	λ_в/λ₀	0,0092	0,0103	0,0112	0,0121	0,0182	0,0204	0,0224	0,0241	0,0359	0,0403	0,0441	0,0475
	P_х / P₀	0,3510	0,3940	0,4310	0,4650	0,3500	0,3930	0,4310	0,4640	0,3480	0,3910	0,4290	0,4630
	P_z / P₀	0,4510	0,5060	0,5540	0,5970	0,4450	0,5030	0,5510	0,5940	0,4430	0,4970	0,5450	0,5870
0,75	λ_г/ λ₀	0,0052	0,0059	0,0066	0,0072	0,0103	0,0118	0,0132	0,0144	0,0207	0,0237	0,0264	0,0290
	λ_в/λ₀	0,0069	0,0078	0,0087	0,0095	0,0130	0,0155	0,0173	0,0189	0,0259	0,0307	0,0341	0,0372
	P_х / P₀	0,3310	0,3780	0,4210	0,4600	0,3300	0,3770	0,4200	0,4530	0,3280	0,3750	0,4180	0,4570
	P_z / P₀	0,3680	0,4200	0,4670	0,5110	0,3660	0,4180	0,4650	0,5080	0,3620	0,4150	0,4600	0,5020
1,00	λ_г/ λ₀	0,0055	0,0063	0,0071	0,0079	0,0109	0,0126	0,0142	0,0157	0,0219	0,0253	0,0285	0,0314
	λ_в/λ₀	0,0055	0,0063	0,0071	0,0079	0,0108	0,0125	0,0140	0,0154	0,0214	0,0247	0,0277	0,0305
	P_х / P₀	0,3180	0,3670	0,4120	0,4540	0,3170	0,3660	0,4110	0,4530	0,3150	0,3640	0,4090	0,4510
	P_z / P₀	0,3170	0,3660	0,4110	0,4530	0,3160	0,3640	0,4050	0,4570	0,3130	0,3610	0,4050	0,4460

Особенности полевых и
лабораторных испытаний слабых грунтов

Полевые
исследования слабых грунтов

Полевые
исследования грунтов проводятся с целью:

—
расчленение геологического разреза, оконтуривания линз;

—
определения физико-механических свойств грунтов в условиях естественного
залегания;

—
оценки изменчивости состояния и свойств грунтов;

—
проведения стационарных наблюдений (за изменениями свойств грунтов и т.д.).

Для
изучения физико-механических свойств слабых грунтов применяется статическое
и динамическое зондирование. Эти методы исследований целесообразно сочетать
с другими методами исследований (геофизическими, лабораторными и т.д.).

Зондирование
слабых грунтов целесообразно проводить как с применением конусных наконечников,
так и приборами лопастного типа (крыльчатки).

Для
определения природной влажности и плотности грунтов одновременно с
зондированием проводится отбор проб грунтов пробоотборниками с ненарушенной и
нарушенной структурами.

Перечень
приборов для полевых исследований грунтов приведён в табл. Б.1. Методики полевых испытаний грунтов тем или иным
прибором изложены в инструкции к приборам. Методики определения физических
свойств грунтов изложены в соответствующих ГОСТах, перечень которых приведён в
приложении 7.

Выбор
методов полевых исследований грунтов осуществляется с учётом этапа изысканий
(см. раздел 2)
и указаний СП-11-105-97.

Таблица Б.1

Перечень
приборов для полевых и лабораторных испытаний слабых грунтов

№ п/п	Наименование прибора	Организация-разработчик	Назначение
1	2	3	4
1	Пенетрометр П-4	Тверской государственный технический университет (ТГТУ)	Статическое зондирование болотных грунтов
2	Сдвигомер-крыльчатка СК-8	ТГТУ, ПНИИИС	Зондирование торфяных залежей, пластов сапропелей и илов
3	Сдвигомер-крыльчатка	Белдорнии	Определение сопротивления сдвигу торфяных грунтов
4	Лопастной прибор (крыльчатка)	ЦНИИС	Испытания в скважинах после предварительного бурения
5	Торфяной бур ТБ-5		Для отбора проб торфяных грунтов
6	Грунтонос Изумного		Для взятия монолитов илов и других глинистых грунтов мягкопластичной и текучепластичной консистенции
7	Грунтонос Фурса		Для взятия монолитов илов и других глинистых грунтов мягкопластичной и текучепластичной консистенции
8	Универсальный грунтонос	ЦНИИС	Для отбора монолитов торфов и других болотных отложений
9	Поршневой грунтонос	Белдорнии	Для отбора проб ненарушенной структуры слабых грунтов
10	Грунтонос типа Г-122 в комплекте с зачистным устройством (буровым стаканом) С-142	Трест «Алтай ТИСИЗ»	Отбор образцов глинистых грунтов вдавливающим способом
11	Грунтонос конструкции Союздорнии	Союздорнии	Для отбора монолитов слабых грунтов
12	Балансирный конус по ГОСТ 5180-84		Определение пределов пластичности, границы текучести
13	Пикнометр по ГОСТ 5180-84		Определение плотности частиц грунта
14	Волюмометр		Определение плотности грунта
15	Установки статического зондирования С-979, С-832, УСЗК-3, УСЗК-73В, СП-59		Статическое зондирование связных грунтов на глубину до 20 м
16	Пенетрометроприставка (к установке УГБ-1ВС) ПИКА-9		Совмещение зондирования и пенетрации глинистых грунтов
17	Бур геолога	Завод Нефтеавтоматик	Для ручного ударно-вращательного бурения
18	Буровой станок (прицепной) БУКС-ЛГТ		Бурение ударно-канатным способом в глинистых грунтах до 30 м (диаметр скважины 150 мм)
19	Буровой станок (самоходный) АВБ-2М		Вибрационный способ бурения для глинистых грунтов до 30 м (диаметр скважины 300 мм)
20	Буровой станок БУЛЮ-15, М-1;БУЛИЗ-15		Комбинированный способ бурения до 10 и 30 м (диаметр скважины 150 мм)
21	Установка буровая легкая УБА-1К	АО «Геомаш»	Бурение скважин в условиях бездорожья, на заболоченных участках
22	Грунтоносы фирмы «АЛЕНС»	«АЛЕНС»	Для отбора монолитов глинистых грунтов от тугоплавкой до текучей консистенции
23	Компрессионный прибор «ПИТОН-К»	Красноярский институт инженерно-строительных изысканий	Для определения сжимаемости песчаных и глинистых грунтов, а также характеристик просадочности глинистых грунтов
24	Срезной прибор «ПИТОН-С»	Красноярский институт инженерно-строительных изысканий	Для определения сопротивления среза песчаных и глинистых грунтов
25	Стабилометр М-2	Московский институт инженеров железнодорожного транспорта	Для определения деформационных, прочностных характеристик, бокового давления песчаных глинистых грунтов
26	Стабилометр «Ф-1»	Фундаментпроект	Для определения деформационных, прочностных характеристик, бокового давления песчаных и глинистых грунтов
27	Стабилометр СТП-80/38	ООО «ГЕОТЕК»	Для определения показателей прочности и деформируемости нескальных грунтов в условиях трехосного сжатия
28	Автоматизированная система для испытания песчаных и глинистых грунтов (АСИС)	ООО «ГЕОТЕК»	Предназначение для определения механических свойств грунтов в соответствии с ГОСТ 12248-96.
29	Прибор сжатия-растяжения ПСР-2	Экспериментальный завод НПО «Тюмень-газгеология»	Для определения показателей свойств песчаных и глинистых грунтов (талых и мерзлых)
30	Прибор стандартного уплотнения Союздорнии (ЦКБ-927)	«Союздорнии»	Для определения максимальной плотности при оптимальной влажности грунтов
31	Ареометр для грунта АГ	Клинское ПО «Химлабораторприбор»	Для определения гранулометрического состава
32	Ареометры общего назначения типа «АОН»	ЗАО «Дорстройприбор»	Для измерения плотности жидкости
33	Прибор ПНГ-2	Бакинский приборостроительный завод	Для определения характеристик набухания
34	Прибор КФ-00	Бакинский приборостроительный завод	Для определения проницаемости грунтов
35	Трубка универсальная КФ-1	Опытный завод АзНПО «Нефтегаз автомат»	Для определения количества воды, фильтрующейся через образцы песчаных грунтов
36	Прибор фильтрационный типа ПФ-1	Бакинский приборостроительный завод	Для определения водопроницаемости глинистых грунтов в лабораторных условиях при отсутствии вибрации
37	РН-10Ц13У	АОЗТ «Тюменский приборостроительный завод»	Весы для грубого взвешивания до 10 кг
38	РН-3Ц13У	Бакинский приборостроительный завод	Весы механические настольные до 3 кг
39	РН-6Ц13У	Бакинский приборостроительный завод	Весы механические настольные до 6 кг
40	Весы лабораторные квадратные 4 класса ВЛКТ-2кг-М	Госметрзавод	Для точного определения массы вещества при выполнении лабораторных анализов
41	ВЛКЭ-500	Госметрзавод	Для определения массы вещества и ее регистрации
42	ВЛКТ-500Г-М	Госметрзавод	Для определения массы вещества и ее регистрации
43	Шкаф сушильный № 3	Завод «Электродело» г. С.-Петербург	Нагревательный прибор
44	Шкаф сушильный вакуумный — 0,035	п/я 400/2 г. Тула	Нагревательный прибор
45	Муфельная печь СНОЛ 1.6.2.5.1/9*	Кокчетавский механический завод	Нагревательный прибор
46	Набор гирь 4-го класса МГ-4-1100-10	Госметрзавод	Масса, кг — 2. Для определения массы при технических анализах
47	Набор гирь 2-го класса Г-2-1110	Госметрзавод	Для технических анализов повышенной точности
48	Термометры ртутные стеклянные лабораторные ТЛ-3	ПО «Термоприбор» г. Клин	Диапазон: 0 — 450 °С 0 — 600 °С

Геофизические
методы инженерно-геологических изысканий

Выбор
метода геофизических исследований и их комплектование следует проводить в
зависимости от решаемых задач и конкретных инженерно-геологических условий в
соответствии с табл. Б.2 согласно СП
11-105-97. Наиболее эффективно геофизические методы исследований используют
при изучении неоднородных геологических объектов, когда их геофизические
характеристики существенно отличаются друг от друга.

Таблица Б.2

Методы
геофизических исследований

Задачи исследований	Геофизические методы
Задачи исследований	основные	вспомогательные
1	2	3
Определение геологического строения массива
Рельеф кровли скальных и мёрзлых грунтов, мощность нескальных и талых перекрывающихся грунтов	Электроразведка методами электропрофилирования (ЭП) и вертикального электрического зондирования по методу кажущихся сопротивлений (ВЭЗ); сейсморазведка методом преломлённых (МПВ) и отражённых волн (МОГВ)	ВЭЗ по методу двух составляющих (ВЭЗ МДС); частотное электромагнитное зондирование (ЧЭМЗ); дирольно-электромагнитное профилирование (ДЭМП); метод отражённых волн ( MOB ); гравиразведка
Расчленение разреза. Установление границ между слоями различного литологического состава и состояния в скальных и дисперсных породах	ВЭЗ; МПВ; различные виды каротажа — акустический, электрический, радиоизотопный	ВЭЗ МДС; ВЭЗ по методу вызванных потенциалов (ВЭЗ ВП); ЧЭМЗ; вертикальное сейсмическое профилирование (ВСП); непрерывное сейсмоакустическое профилирование на акваториях
Изучение гидрогеологических условий
Глубина залегания уровня подземных вод	МПВ; ВЭЗ	ВЭЗ ВП
Глубина залегания, мощность линз соленых и пресных вод	ЭП; ЭП МДС; ВЭЗ; резистивиметрия	ВЭЗ МДС; ВЭЗ ВП; ЧЭМЗ; расходометрия
Динамика уровня и температура подземных вод	Стационарные наблюдения ВЭЗ; МПВ; нейтронный каротаж, (НН); термометрия
Направление, скорость движения, места разгрузки подземных вод, изменение их состава	Резистивиметрия; расходометрия; метод заряженного тела (МЗТ); ПС; ВЭЗ	Термометрия; спектрометрия
Загрязнение подземных вод	ВЭЗ; резистивиметрия	ПС
Изучение состава, состояния и свойств грунтов
Песчаные, глинистые и пылеватые, крупнообломочные: влажность, плотность, пористость, модуль деформации, угол внутреннего трения и сцепление	Различные виды каротажа, ВСП	МПВ; сейсмическое просвечивание; лабораторные измерения УЭС и скоростей упругих волн
Песчаные и глинистые мёрзлые: влажность, льдистость, плотность, пористость, временное сопротивление одноосному сжатию	Различные виды каротажа, ВСП; лабораторные измерения УЭС и скоростей упругих волн	ВЭЗ; ВЭЗ МДС
Изучение геологических процессов и их изменений
Изменение напряжённого состояния и уплотнения грунтов	МПВ; ВСП; сейсмическое просвечивание; различные виды каротажа; резистивиметрия в скважинах и водоёмах; гравиметрия	Регистрация естественного импульсного электромагнитного поля земли (ЕИЭМПЗ); ПС; эманационная съёмка
Оползни	МПВ; ЭП; ВЭЗ; различные виды каротажа	ПС; режимные наблюдения акустической эмиссии; магнитные марки; эманационная съёмка; ЕИЭМПЗ.
Карст	ВЭЗ МДС; ЭП; ПС; МПВ; ОГП; различные виды каротажа; резистивиметрия в скважинах и водоёмах; гравиметрия	ВЭЗ; ВЭЗ ВП; МЗТ; эманационная съёмка
Изменение мощности слоя оттаивания, температуры и свойств мёрзлых грунтов	ВЭЗ; ВП; МПВ; ВСП; различные виды каротажа	ПС; ЧЭМЗ

Для
обеспечения достоверности и точности интерпретации результатов геофизических
исследований проводят измерения на контрольных участках, на которых
осуществляется изучение геологической среды с использованием таких работ, как
бурение скважин, проходки шурфов, зондирования, с определением характеристик
грунтов в полевых и лабораторных условиях.

Все
геофизические методы, применяемые в дорожном строительстве, можно разделить на
следующие: сейсмоакустические, электроразведочные, радиолокационные,
радиоизотопные и другие.

Сейсмоакустические
методы основаны на изучении распространения в различных
грунтах упругих волн, вызванных взрывами или ударами. Различные грунты
характеризуются разной скоростью прохождения сейсмических волн, зависящей от
состава, пористости, влажности, структуры и напряженно-деформированного
состояния грунта.

Принцип
действия метода заключается в следующем: на поверхности земли создается
искусственное землетрясение (удар). Сейсмические волны, проходя через разные
слои по глубине, испытывают отражение и преломление. Часть падающей волны
отражается от отражающей границы и возвращается к дневной поверхности.

Фиксируя
время t ,
прошедшее с момента возбуждения упругого сигнала до момента возвращения
полезной отраженной волны, и зная скорость распространения сейсмических волн в
грунте u ,
легко рассчитать глубину залегания опорного горизонта: Н = u ∙ t / 2.

Из
оборудования для сейсморазведки наибольший интерес представляет полностью
автоматизированная 96-канальная сейсмическая станция «Горизонт», которая
позволяет фиксировать информацию в цифровом виде на магнитном носителе. Успешно
применяется и передвижная сейсмическая станция «Поиск-1» на автомобиле ГАЗ-69.

Про пособия: Информация Пенсионного фонда России от 12 мая 2017 г. “Компенсационная и ежемесячная выплаты по уходу будут включаться в стаж на основании данных переучета”

Инженерная
сейсморазведка изучает особенности строения самой верхней части геологического
разреза от нескольких метров до глубины 50 м. В связи с чем,
сейсмоакустический метод с успехом применяют для выявления оползневых массивов,
при исследованиях мощности торфяных отложений и рельефа дна болота, для
определения уровня грунтовых вод и обнаружения карстовых полостей, а также для
установления мощности многолетнемерзлых грунтов.

Однако
применение сейсмоакустического метода для линейных изысканий геологических и
гидрогеологических условий трасс автомобильных дорог малоэффективно из-за
низкой его производительности, в то время как для небольших и сложных участков
трасс (карстовые, оползневые участки и т.д.), а также территории (например, под
карьеры, производственные базы или транспортные развязки), площадью 1 — 2 км2,
сейсмоакустический метод может оказаться незаменимым.

Электроразведка.
Суть методов электроразведки заключается в том, что в
геологической среде с помощью питающих электродов возбуждается постоянное или
низкочастотное переменное поле, а с помощью приёмных электродов измеряют
разность потенциалов в грунтовой среде между приёмными электродами.

По разности
потенциалов, току,размерам установки электродов вычисляют на
соответствующей глубине сопротивление грунта, по которому судят и о его виде.
Как правило, удельные сопротивления различных видов грунтов сильно отличаются,
что и позволяет по результатам измерений определить вид грунта.

В
зависимости от схемы размещения питающих и приемных электродов различают
электропрофилирование (изменение геологических слоев по длине трассы в пределах
изучаемой толщи) или электрозондирование (геологический разрез по глубине)
грунтов.

При
изысканиях трасс автомобильных дорог прибегают к методу электрического
зондирования. Электрозондирование проводят через 100 — 300 м по трассе, с
разносами электродов не свыше 100 м.

Из
всех рассмотренных схем электроразведки методом электропрофилирования с
заземленными установками (комбинированное, дипольное, симметричное,
электропрофилирование
м етодом срединного градиента и т.д.) наиболее
производительным
и эффективным для изыскания границ участков с различными г идрогеологическими
условиями является метод срединного градиента, который
позволяет охватывать при измерениях большие площади без переноса
питающих электродов.

Из
электроразведочных приборов наибольший интерес представляют автокомпенсатор
электроразведочный АЭ-72 (электрозондирование и электропрофилирование при
постоянном токе), аппаратура низкой частоты АНЧ-3 (для низкочастотного
электрозондирования и электропрофилирования), электроразведочная станция
«Енисей» на автомобиле УАЗ.

Из
зарубежного опыта можно отметить выполнение электроразведочных работ с помощью
переносного резистометра SYSCAL
R 1 французской фирмы IRIS INSTRUMENTS . Французский
резистомер положительно отличает возможность хранения сведений непосредственно
в памяти прибора, а встроенная в нем подзаряжающаяся аккумуляторная батарея
позволяет на протяжении нескольких дней производить до 1000 считываний по 10 с
каждое.

Радиолокационные
методы. Суть радиолокационных методов (чаще всего
применяется — подповерхностная радиолокация) заключается в том, что
радиолокационное устройство при помощи антенны излучает электромагнитные волны,
которые, распространяясь в грунте, отражаются от многочисленных границ пород с
различными электрофизическими свойствами.

Определённая часть энергии электромагнитной
волны отражается, остальная часть, преломляясь, распространяется глубже до
следующего отражающего горизонта, где происходит новый процесс отражения и
преломления. Через некоторые промежутки времени начнут приходить сигналы,
отражённые от границ геологических слоев.

Сам
георадар состоит из антенно-передающего, антенно-приёмного модулей, блоков
управления, отображения и регистрации. Антенно-передающие и антенно-приёмные
модули в процессе работы устанавливают на устройства передвижения, и
перемещаются по поверхности грунта по маршруту движения транспортного средства.
Модули соединены с блоками управления, отображения и регистрации.

Вычислительный
комплекс георадара строится на базе персонального компьютера. Регистрация
информации выполняется на магнитном носителе, отображение осуществляется на
экране видеотерминала с цветной индикацией радарограммы.

Ведущими
зарубежными фирмами, занимающимися производством георадаров, являются GSSI (Нью Гемпшир , США ), Sensor and Software Inc. ( Канада ), Era Technology ( Великобритания ), Mala ( Швеция ), Radar Systems ( Латвия ), OYO corporation (Zondas) и Geozondas ( Литва ).

Компания
GSSI
выпускает георадары с маркировкой Sir systems с модификациями Sir systems -2, -2Р, -3, 3 R , 3 I , -10А, -10Н, -10В, 2000 и т.д.

Компания
Sensor and Software
производит новейшие георадарные системы ЕККО и Noggin различных модификаций.

Компания
Radar Systems
производит георадары «Зонд» различных модификаций. В настоящее время выпускает
георадар «Зонд-12С» с набором различных антенных блоков.

В
России георадары «ЗОНД», «ГЕОН» и «ОКО» производит ООО «Логические системы»
совместно с НИИ приборостроения (г. Жуковский), георадары «Грот» — НПО
«Инфизприбор» (г. Троицк), георадары «Лоза» — институт механизированного
инструмента ВНИИСМИ и георадары «Локас-2» — Правдинский завод радиорелейной
аппаратуры.

Достоинствами
применения георадаров в инженерно-геологических изысканиях являются:

—
универсальность, позволяющая определять георадарами загрязнение почв, поиск
карстовых воронок и пустот под автомобильными и железными дорогами,
обнаружение пластиковых и металлических труб, кабелей и других объектов
коммунального хозяйства, определение утечек из нефте- и водопроводов,
установление границ залежей полезных ископаемых, определение мест захоронения
экологически опасных отходов и т.д.;

—
высокая производительность работ, достигающая в трудных условиях
грунтово-гидрогеологических изысканий автомобильных дорог (залесенные участки,
пересечённая местность и т.д.) 3 км в смену, а в лёгких условиях (открытая
местность, равнинные участки и т.д.) — 30 км в смену;

—
практически доступный диапазон частот от 15 до 2500 МГц, соответственно для
глубины зондирования от 1 до 40 м, незначительная потребляемая мощность от 4 до
36 Вт;

—
малая численность обслуживающего персонала, составляющая, в зависимости от
условий местности, от 1 до 3 человек;

—
большая разрешающая способность (фиксируется малая мощность геологических слоев
толщиной 4 — 8 см) и малая погрешность при выполнении измерений, не превышающая
3 %;

—
возможность применения георадаров как в зимнее, так и в летнее время
практически при любых погодно-климатических условиях (диапазон температур от
-30 до 50 °С), на любых грунтах (ледники, торфы, пески, глины и т.д.);

—
малая масса и относительно небольшие габариты приборов, которые обуславливают
большую маневренность в случае использования георадаров при ручной транспортировке,
а также совместно с вездеходами или малогабаритными автомобилями;

—
представление полученной информации в цифровом (электронном) виде.

Метод
подповерхностной радиолокации является наиболее приемлемым для геологической и
гидрологической разведки трасс автомобильных дорог, но в то же время он может
быть использован и на небольших территориях для обследований точечных объектов.

Радиоизотопные
методы. Принцип действия радиоизотопных экспресс-методов
заключается в излучении на заданных грунтовых горизонтах быстрых нейтронов или
гамма-квантов и регистрации потоков медленных нейтронов или рассеянных
гамма-квантов, образующихся в результате взаимодействия с электронами атомов
вещества среды.

Радиоизотопные
приборы позволяют определять на различных глубинах изменение влажности
(например, поверхностно-глубинный влагомер ВПГР-1) и плотности (например,
поверхностно-глубинный плотномер ППГР-1) песчаных и глинистых грунтов в полевых
условиях, а также измерять одновременно плотность и влажность грунтов (например,
влагоплотномер РВПП-1).

Работа
ВГПР-1 основана на зависимости потока медленных нейтронов от объемного
содержания в почвах и грунтах водорода, входящего преимущественно в состав
воды. При этом поток медленных нейтронов является результатом упругого рассеяния
потока быстрых нейтронов ядрами водорода контролируемой среды.

В качестве
источника быстрых нейтронов используется плутониево-бериллиевый источник, а
детектора медленных нейтронов — высокоэффективный гелиевый газоразрядный
счетчик. Переход от количества зарегистрированных в единицу времени
электрических импульсов к влажности контролируемой среды осуществляется при
помощи градуировочного графика.

Работа
ППГР-1 основана на зависимости потока рассеянных гамма-квантов от плотности
грунта. Так вокруг источника гамма-излучения, помещенного в почву или грунт,
образуется «облако» рассеянных гамма-квантов как результат комптоновского
взаимодействия с электронами атомов вещества среды, причем количественно такое
взаимодействие определяется плотностью вещества контролируемой среды. В приборе
используется источник гамма-излучения с изотопом — цезий.

Плотность
грунта определяется по количеству зарегистрированных в единицу времени
электрических импульсов также при помощи градуировочного графика.

Приборы,
которые позволяют измерять одновременно плотность и влажность грунтов, получили
название влагоплотномеры.

Из
зарубежного оборудования известен гаммаденсиметр МС-3 фирмы VECTRA (Франция), который дает точные данные о
плотности и влажности грунтов и строительных материалов на глубине
20 — 30 см. В прибор встроены два источника радиоактивности: цезий 137 ( Cs 137) — для измерения плотности и
америций 241-бериллий ( Am
241- Be )
— для измерения влажности.

Однако
наряду с высокой точностью и стабильностью в работе при применении
радиоизотопных приборов сдерживающими факторами являются обязательное
предварительное бурение скважин для последующего зондирования и укладка в них
обсадных труб, а также невозможность выполнения измерений на глубинах ниже
уровня грунтовых вод.

По результатам полевых
испытаний на участках болот при проектировании насыпей с высотой до 3 м на
торфяных болотах глубиной не более 6 — 8 м, когда расчётная нагрузка на
основание насыпи не превышает 0,055 МПа без учета взвешивания, оценку прочности
слабых грунтов допускается вести укрупнённо на основе их типизации по
прочности.

Следует
различать три строительных типа болотных грунтов по прочности:

1
— грунты, которые обладают достаточной прочностью в природном состоянии и при
передаче на них нагрузки от насыпи указанных выше параметров, могут только
сжиматься независимо от скорости передачи нагрузки;

2
— грунты, не обладающие в природном состоянии достаточной прочностью,
вследствие чего при быстрой передаче на них нагрузки от насыпи они
выдавливаются, при медленной передаче нагрузки они успевают уплотниться и
упрочниться настолько, что не выдавливаются, а сжимаются;

3
— грунты, которые при передаче на них указанной нагрузки в любом случае
выдавливаются из-за недостаточной прочности в природном состоянии и недостаточной
упрочняемости при уплотнении.

Строительный
тип болотного грунта по прочности можно установить следующим образом:

1.
По основным показателям состава и состояния, используя данные классификационных
таблиц.

2.
По величине сопротивляемости сдвигу, устанавливаемой путем испытаний с помощью
крыльчатки в условиях природного залегания (см. табл. Б.3 — Б.5).

Таблица Б.3

Определение
строительного типа торфяных грунтов

Разновидность грунта	Природная влажность, %	Степень разложения Д (волокнистости), %
Разновидность грунта	Природная влажность, %	< 25 (> 75)	25 — 40 (75 — 60)	> 40 (< 60)
Осушенный	< 300	1	1	1
Маловлажный	300 — 600	1	1,2^*	1,2^**
Средней влажности	600 — 900	1	2	2
Очень влажный	900 — 1200	1	2	2
Избыточно влажный	> 1200	1 — 2	2	3

* К 1 типу
следует относить торф при влажности менее 500 %.

** К 1 типу
следует относить торф средней зольности (5 — 20 %) с влажностью менее 400 %.

Таблица Б.4

Определение
строительного типа сапропелевых грунтов

Разновидность грунта	Природная влажность грунта, %		Строительный тип грунта
Разновидность грунта	органического	органоминерального	Строительный тип грунта
Маловлажный	≤ 350	≤ 150	1,2^*
Средней влажности	350 — 600	150 — 400	2
Сильно влажный	600 — 1200	400 — 900	2,3^**
Избыточно влажный	> 1200	> 900	3

* Для уточнения
типа необходимы лабораторные испытания на сдвиг и компрессию:

к 1 типу
относить органический сапропель при W пр < 200 % и органоминеральный
при W пр < 50 %;

** к 3 типу
относить органический сапропель при W пр > 1000 % и органоминеральный
при W пр > 550 %.

Таблица Б.5

Определение
строительного типа болотного мергеля

Разновидность грунта	Природная влажность, %	Строительный тип грунта
Маловлажный	< 70	1,2^*
Средней влажности	70 — 150	2
Очень влажный	> 150	3

* К 1-му типу
относится болотный мергель при W пр < 60 %.

Таблица Б.6

Определение
строительного типа болотного грунта по результатам испытаний крыльчаткой

Сопротивляемость сдвигу по крыльчатке, МП	Вид болотных грунтов
Сопротивляемость сдвигу по крыльчатке, МП	торф	сапропель, ил, мергель
> 0,02	1	1
0,02 — 0,01	1,2^*	2
0,01 — 0,003	2	2,3^**
< 0,003	3	3

* К 1 типу
относить болотный грунт при Д < 25 %.

** Для уточнения
типа грунта необходимы лабораторные испытания на компрессию и сдвиг.

Лабораторные
исследования слабых грунтов. Определение показателей механических свойств
слабых грунтов

Слабые
грунты испытывают на компрессию и консолидацию в приборах, используемых
для испытаний обычных грунтов с рабочим кольцом диаметром 7 см и высотой 2 см.
Для испытаний могут быть использованы также компрессионные приборы с
максимальной площадью 60 см2, высотой 2,5 см, с двумя мессурами на
штампе, не требующими перестановки нуля. Приборы должны быть оттарированы до
испытаний.

Сжимаемость
образцов слабых грунтов определяют при ненарушенной структуре с принятием мер,
исключающих подсушивание образца в процессе опыта (например, под водой).

Компрессионные
испытания

Ход
определения. Перед опытом замеряют штангенциркулем диаметр и
высоту кольца с точностью до 0,1 мм и взвешивают его на технических весах с
точностью до 0,01 г.

Монолит
грунта очищают от парафина и подсохшего верхнего слоя.

Кольцо
устанавливают режущим краем на выровненную поверхность монолита (или стенку
выработки), медленно вдавливают в грунт (для торфов с небольшим поворотом
кольца) и срезают грунт по наружному диаметру кольца. При этом необходимо
следить, чтобы кольцо погружалось вертикально, без перекосов, которые могут
вызвать нарушение структуры грунта и исказить величину его плотности.

Следует
обратить особое внимание на качество вырезки образца, так как от ее
тщательности зависит точность определения деформаций грунта. С этой целью в
процессе вырезки и подготовки образца к испытанию необходимо следить, чтобы
грунт не выкрашивался, а также чтобы образец вплотную прилегал к стенкам
кольца.

При нарушении естественной структуры образец бракуется. После
заполнения кольца грунтов на него устанавливают насадку и вдавливают в грунт с
превышением на 3 — 4 мм. Затем насадку снимают и осторожно срезают грунт в
уровень с краями кольца. Под кольцом грунт подрезают на конус и отделяют кольцо
с грунтом от монолита (или грунтового массива).

При
испытаниях при двухсторонней фильтрации верхний и нижний торцы образца грунта
покрывают влажными кружками фильтровальной бумаги, вырезанными строго по
внутреннему диаметру кольца. При проведении опыта при односторонней фильтрации
воды из образца нижний кружок фильтровальной бумаги заменяют резиновой
прокладкой.

Кольцо с образцом ставят на днище прибора, одометр собирают и
устанавливают под раму прибора. Далее устанавливают индикаторы на нулевой
отсчет. При
п оказаниях, отличных от нуля, их записывают в журнале как
начальные. Одновременно из грунта монолита, непосредственно прилегающего к
образцу, отбирают три пробы для определения влажности и плотности частиц
грунта.

При
испытании образца грунта в водном окружении следует после приложения первой
ступени нагрузки нижнюю часть одометра прибора с помощью бюретки заполнить
водой. Для удаления воздуха из прибора второе боковое отверстие должно быть
открыто до появления в нём воды.

При
предварительном насыщении грунта водой прибор с образцом ставят под раму и
опускают винт арретира так, чтобы грунт не набухал или доводят арретирное
кольцо прибора до соприкосновения с верхним штампом. Если индикаторы показали
набухание образца, то арретиром возвращают показания индикатора на начальный
отсчет.

Далее
к грунту прикладывают нагрузку возрастающими ступенями. Для образцов глинистых
грунтов текучепластичной консистенции и сапропелей рекомендуются следующие
ступени нагрузок: 0,002; 0,003; 0,005; 0,01; 0,02; 0,03; 0,05; 0,075; 0,10;
0,15; 0,2 МПа (0,02; 0,03; 0,05; 0,1; 0,2; 0,3; 0,5; 0,75; 1,0; 1,5;

2 кгс/см2)
и далее до заданной максимальной нагрузки. Для образцов глинистых грунтов
мягкопластичной консистенции и торфов рекомендуются следующие ступени нагрузок:
0,01; 0,02; 0,03; 0,05; 0,075; 0,10; 0,20 МПа (0,1; 0,2; 0,3; 0,5; 0,75; 1; 2
кгс/см2) и т.д.

Величина
груза, которую необходимо приложить к подвеске рычага компрессионного прибора,
определяется по формуле

(Б.1)

где s
— задаваемая ступень нагрузки (нормальное напряжение) на образец грунта, МПа
(кгс/см2);

F — площадь поперечного сечения образца,
см2;

а
— вес рамы и поршня одометра с шариком, кг;

N
— передаточное число системы рычагов.

Каждую
ступень выдерживают до условной стабилизации деформации образца. При высоте
образца h
и двусторонней фильтрации воды интенсивность осадки, принимаемую за условную
стабилизацию, вычисляют по формуле υстаб = 0,001 h , мм/сут. Если дренирование одностороннее,
то следует пользоваться формулой υста6 = 0,002 h мм/сут.

В зависимости от вида грунта и
условий опыта указанный критерий может быть изменён. Но во всех случаях
принимаемая за завершение деформации грунта интенсивность относительной осадки
не должна превышать для супесей — 0,003 1/сут, для песков — 0,002 1/сут
и для суглинков и глин — 0,001 1/сут.

При
больших осадках образца, приводящих к сильному опусканию рычага пресса, следует
выравнивать рычажную систему после завершения осадки от каждой ступени
нагрузки, брать новый нулевой отчёт по индикаторам, после чего прикладывать
следующую ступень нагрузки.

Одометр
с образцом необходимо защищать от сотрясений и температурных колебаний.

После
достижения условной стабилизации образца грунта от наибольшей нагрузки удаляют
воду (если образец находится под водой) и снимают нагрузку с рычажной системы.
Далее разбирают одометр, извлекают рабочее кольцо с образцом, снимают
фильтрационную бумагу, удаляют сухой фильтровальной бумагой влагу с торцов
образца и взвешивают его с указанной выше точностью.

После
опыта определяют объем образца, для чего площадь поперечного сечения образца умножают
на его конечную высоту, равную разности между начальной высотой образца (высота
рабочего кольца) и его осадкой. Определяют плотность и коэффициент пористости
образца до и после опыта. Форма записи наблюдений при компрессионных испытаниях
приведена ниже.

Обработка
результатов. Деформацию образца грунта определяют под каждой
ступенью нагрузки, выдержанной до условной
стабилизации деформации, вычитая начальные показания индикаторов из
показаний при нагрузке. Из общей деформации образца вычитают значения
собственной деформации одометра и кружки фильтровальной бумаги, которые
определяются по тарировочной кривой, и получают действительные деформации
образца (∆ h ).
Затем вычисляют относительные деформации образца грунта по формуле:

(Б.2)

где ho — начальная высота
образца.

По
вычисленным значениям относительной деформации строят компрессионную кривую
вида λ i
= f ( Pi ).

Журнал
компрессионных испытаний

Объект
____________________________________________________________________

Место отбора образца
_______________________________________________________

Проба №
__________________________________________________________________

Наименование
выработки ____________________________________________________

Глубина отбора
_____________________________________________________________

Исходные
данные для расчетов

Высота кольца h_o __________________________________________________________

Площадь кольца F
_________________________________________________________

Объем кольца V
___________________________________________________________

Масса кольца g_o
___________________________________________________________

Масса грунта до
опыта q₁
___________________________________________________

Масса грунта после
опыта q₂
________________________________________________

Плотность грунта
ρ ________________________________________________________

Влажность грунта до
опыта W_нач
_____________________________________________

Влажность грунта
после опыта W_кон
__________________________________________

Коэффициент пористости
до опыта, рассчитанный по влажности e_нач.вл.
____________

То же, после опыта e_кон.вл. ___________________________________________________

При
испытаниях слабых, практически полностью водонасыщенных грунтов может
происходить выдавливание грунта в зазоры в приборе. Показания мессур могут
оказаться искажёнными. В этом случае рекомендуется уточнять величину деформации
сжатия по изменению влажности грунта в процессе испытания.

1)
e кон.вл.
— коэффициент пористости образца в конечном состоянии уплотнения:

(Б.3)

где ρs — плотность частиц
грунта;

2)
e нач.вл
— коэффициент пористости грунта в начальном состоянии (до опыта); определяется,
используя ту же зависимость с подстановкой вместо конечных значений —
начальные;

3)
D e мес
— изменение коэффициента пористости грунта для каждой ступени нагрузки по
показанию мессур:

(Б.4)

где D h мес — конечная
деформация образца под данной нагрузкой, фиксируется по мессурам; e 0 — начальный коэффициент пористости;

e мес
— коэффициент пористости для каждой ступени нагрузки:

e мес = e 0 — D e мес . (Б.5)

Величины
D e мес
и e мес
определяют, начиная с конечных значений, соответствующих последней нагрузке.

Уточнение
компрессионной кривой заключается во введении в вычисленные по показаниям
мессур величины D e мес и e мес
поправки, получаемой по результатам контрольного
определения конечной влажности грунта.

Поправочный
коэффициент рассчитывается по формуле:

(Б.6)

где e кон.вл.
— конечный коэффициент пористости, рассчитанный по влажности;

e кон.мес.
— то же, по деформации (по мессуре).

Для
определения структурной прочности грунта на сжатие кривую
λ i
= f ( Pi ) перестраивают в виде
e i = f ( lg Pi ). Определяют точку
перегиба А указанной зависимости. Через эту точку проводят касательную АВ и
горизонтальную линию АД, затем биссектрису AM угла ВАД.

Консолидационные
испытания

Испытания
на консолидацию проводят на тех же приборах, что и на компрессию. Подготовка
приборов и образцов аналогична подготовке к компрессионным испытаниям.

Испытания
на консолидацию могут быть выполнены при одинаковом пути фильтрации на
нескольких идентичных образцах, на образцах-близнецах при различных путях
фильтрации или с различными размерами рабочих колец (при этом отношение
диаметра к его высоте должно сохраняться постоянным).

Консолидационные
испытания выполняются в полном или сокращенном объемах. При испытаниях в полном
объеме должны быть получены шесть-восемь консолидационных кривых: для
трех-четырех нагрузок и двух путей фильтрации. При сокращенных испытаниях
ограничиваются получением консолидационных кривых для одной нагрузки (заданной) и двух путей фильтрации.

Ход
определения. Каждый из подготовленных образцов нагружают
заданной ступенью нагрузки и ведут замеры деформации по индикаторам через
определённые промежутки времени или пользуются автоматической записью.

Рекомендуемые
интервалы между отсчётами: 5; 10; 30 сек., 1; 2; 3; 5; 10; 15; 30 мин, 1; 2; 4
ч и далее 3 раза в сутки. Данные наблюдений заносят в журнал. Одновременно
результаты испытаний наносят на график в виде λ = f ( lg t ). Испытание считается законченным при
достижении интенсивности деформации образца, принятой за условную стабилизацию
деформации.

Для
сокращения времени испытания опыт может быть закончен, когда экспериментальные
точки кривой λ = f ( lg t ), построенные в полулогарифмической
зависимости, укладываются на прямую. Далее указанную прямую экстраполируют до
тех пор, пока интенсивность деформации не будет менее 0,02 мм/сут.

(Б.7)

где 0,43 — коэффициент
перехода от десятичного логарифма к натуральному;

m — консолидационный параметр;

h 0 — начальная
высота образца;

0,02
— заданная интенсивность осадки.

Испытание
считается законченным:

—
если экспериментальные точки устойчивости укладываются на прямую в
полулогарифмическом масштабе, что свидетельствует о выходе процесса
консолидации на стадию консолидации объемной ползучести;

—
при достижении условной стабилизации деформации образца.

За
критерий условной стабилизации деформации грунта можно принимать 0,01 мм за
время: для глинистых грунтов — 16 ч, торфяных — 24 ч.

После
окончания эксперимента разгрузку прибора следует выполнять так же, как при
компрессионных испытаниях.

В
случаях, предусмотренных программой, допускается повторное испытание образца
грунта при следующей расчетной нагрузке.

По
полученным данным λ и t
следует построить (если это не было сделано в процессе опыта) кривую
консолидации вида λ = f ( lg t ) и определить количество характерных
участков на консолидационной кривой по геометрическому признаку. Если испытание
проводилось на двух идентичных образцах с разными условиями дренирования (или
на образцах различной высоты), то строятся две консолидационные кривые λ =
f ( lg t ) на одном графике. Возможный вид
консолидационных кривых для различных разновидностей грунтов дан на рис. Б.1.

Рис.
Б.1. Возможные варианты сочетания этапов консолидации для различных грунтов и
условий их работы в конструкции

Если
консолидация грунта проходит в четыре этапа, то первые практически прямолинейные
участки идут параллельно, затем два криволинейных участка указанных выше кривых
консолидации для разных путей фильтрации воды из образца расходятся. Эти
участки относятся к первичной и вторичной фильтрационной консолидации, но так
как скорость первичной фильтрационной консолидации больше, чем вторичной, то
они имеют разный наклон к оси времени.

Во
всех остальных случаях возможных сочетаний этапов консолидации наиболее точно
криволинейный участок выделяется также по результатам испытания двух образцов с
разными путями фильтрации воды из образца, а прямолинейный — путем проведения
прямой линии по большинству экспериментальных точек.

По
кривой консолидации следует найти деформацию, соответствующую 100 %-ному
фильтрационному уплотнению при заданной нагрузке. Для этого необходимо провести
прямую линию через конечные значения деформации и касательную к крутой части
криволинейного участка.

Точка пересечения прямой и касательной соответствует
100 %-ному фильтрационному уплотнению грунта. Сжатие (уплотнение во времени) за
этой точкой следует отнести к этапу консолидации объемной ползучести (рис. Б.2).
На кривой λ = f ( lg t ) следует найти величину деформации,
соответствующую нулевому фильтрационному сжатию*).

*) Если
отсутствует этап дофильтрационной консолидации.

Рис.
Б.2. График зависимости относительной деформации от
lg
времени для определения консолидации объемной ползучести

Для
определения коэффициента фильтрационной консолидации (Си)
логарифмическим методом (по Тейлору) для заданной нагрузки необходимо
определить время, требуемое для 50 %-ного уплотнения. Для этого вычисляют
деформацию (относительную), соответствующую 50 %-ному фильтрационному
уплотнению, которая равна среднему арифметическому между деформациями,
соответствующими нулевому (или начальному)

Коэффициент
консолидации Сu = 50 % рассчитывается по формуле

(Б.8)

где N 50 — фактор
времени при U
= 50 %, равный 0,197;

h ф — путь
фильтрации воды из образца.

Консолидационный
параметр ( m )
определяется по тангенсу угла наклона между прямой, параллельной оси абсцисс, и
прямолинейным отрезкам кривой на участке консолидации ползучести.

Рис.
Б.3. График обработки кривой консолидации логарифмическим методом

При
определении консолидационных параметров при уплотнении под расчетной нагрузкой
на момент достижения той или иной степени консолидации ( Ui ) по лабораторным
кривым используются следующие формулы:

(Б.9) (Б.10) (Б.11) (Б.12)

где N ui — коэффициент,
определяемый по табл. 3.4 или 3.5;

С ui — коэффициент
консолидации на момент времени ( ti )
достижения степени консолидации Ui ;

h ф — путь
фильтрации средний между начальным и достигнутым на момент времени tui ;

n — показатель консолидации, определяемый
по времени достижения заданной степени консолидации двух образцов с различными
путями фильтрации из формулы Б.10 (или по рис. Б.6);

aui , bui — обобщенные
консолидационные параметры, отражающие влияние соответственно вязкостных и
фильтрационных свойств грунта, определяемые также по результатам испытаний на
консолидацию двух идентичных образцов с разными путями фильтрации.

λu ф ,
t иф
— относительная деформация, соответствующая завершению фильтрационной
консолидации на момент tu ф ;

т
— консолидационный параметр на этапе консолидации ползучести.

Параметр
P ф
определяется как нагрузка, при которой при испытаниях образцов с разными
условиями дренирования получается вид кривых λ = f ( lg t ),аналогичный двум первым
графикам рис. Б.1.

В
компрессионно-консолидационных опытах необходимо моделировать условия
открытой или закрытой системы (в зависимости от Рф).
Испытания в условиях открытой системы предусмотрены
действующими ГОСТами и конструкцией одометров. Испытания в
условиях закрытой системы
целесообразнее проводить в стабилометрах.

Особо
следует отметить необходимость использования для водонасыщения образцов воды с
места отбора грунта или, в крайнем случае, — дистиллированной воды. Если
образец был отобран из слоя, расположенного ниже уровня грунтовых вод, и (или)
водонасыщался, то для сохранения влаги в процессе опыта (после появления
отжимаемой воды из образца на верхнем штампе) в прибор следует долить воду.

Сопротивляемость
сдвигу слабых грунтов в лаборатории оценивается путем
испытания в стандартных приборах прямого сдвига или трехосного сжатия.

Определять
сопротивляемость слабых грунтов сдвигу в лаборатории следует по методике
«плотности — влажности», в соответствии с которой сопротивляемость сдвигу
практически полностью водонасыщенного грунта в общем виде выражается формулой

Spw = ptg j w cw, ( Б .13)

где p — полное нормальное давление на площадке
сдвига, МПа (кгс/см2);

j w — угол внутреннего трения (град.),
зависящий от плотности — влажности грунта в момент сдвига;

cw — сцепление, также
зависящее от плотности — влажности грунта в момент сдвига, МПа (кгс/см2).
При этом

(Б.14) где — часть полного
сцепления, имеющая водно-коллоидную природу;

cc — часть полного
сцепления, обусловленная наличием невосстанавливающих связей.

Задача
испытаний сводится к установлению зависимости угла внутреннего трения j w и сцепления cc от влажности грунта в
зоне сдвига, что достигается в результате сдвига под несколькими (не менее
трёх) нормальными нагрузками нескольких образцов, имеющих различную плотность —
влажность.

Ход
определения. Выбирают величины нормальных нагрузок, под
которыми должен производиться сдвиг, исходя из следующих основных условий:
минимальная нагрузка должна быть такой, чтобы сопротивляемость грунта сдвигу не
оказалась больше этой нагрузки; максимальная нагрузка не должна вызывать
вдавливания образца в зазоре сдвигаемого кольца.

При выборе нормальных нагрузок
следует учитывать также возможную величину напряжений в грунте в реальных
условиях. Интервал между минимальной и максимальной нормальными нагрузками
делят пополам. Таким образом получают три величины нормальной нагрузки, при
которых производят сдвиг.

Под каждой из нормальных нагрузок производят сдвиг,
как правило, не менее четырёх образцов, имеющих различную влажность. В ряде
случаев можно выполнять и по два сдвига на одном образце под двумя различными
нагрузками, что позволяет сократить количество образцов. Для этого начальная
высота образца должна быть не менее 2 см.

Различия
по влажности образцов в момент сдвига можно достигать следующими путями.

1.
Выдерживанием каждого из образцов, предназначенных для сдвига под одной и той
же нормальной нагрузкой, при которой производится сдвиг. В этом случае первый
образец сдвигается после приложения заданной нормальной нагрузки, второй
образец сдвигается только после выдерживания его под данной нагрузкой до
полного завершения консолидации, а два других образца перед сдвигом
выдерживаются под нагрузкой с таким расчетом, чтобы их влажность при сдвиге
имела два различных промежуточных значения в интервале между влажностями
первого и второго образца.

Про пособия: Пособия матерям-одиночкам | мать одиночка пособие

При
испытании в сдвиговых приборах предварительное выдерживание образцов под
нагрузкой может проводиться как в самих сдвиговых приборах (до установки
зазора), так и в приборах предварительного уплотнения.

2.
Выдерживанием образцов различное время под одной достаточно большой по величине
нагрузкой, величина которой должна быть не менее максимальной
нормальной нагрузки присдвиге. Предельное значение уплотняющей
нагрузки определяется возможностью передать ее на образец без выдавливания
грунта.

3.
Выдерживанием образцов до практически полной консолидации под различными
нагрузками, наибольшая из которых должна быть примерно вдвое больше
максимальной нормальной нагрузки при сдвиге. Четыре образца из серии в этом
случае также не подвергаются предварительному уплотнению.

Контроль
за изменением влажности грунта в процессе его уплотнения под нагрузкой в любом
из указанных случаев может осуществляться по осадке образца, фиксируемой
мессурами, и по результатам соответствующих расчётов.

Каждый
из четырех образцов с различной влажностью испытывают на сдвиг под одной и той
же нормальной нагрузкой. Аналогично проводят испытания под остальными двумя
нагрузками.

Если
предварительное уплотнение образца проводилось в приборе предварительного уплотнения,
то после загрузки образца в сдвиговой прибор и приложения к нему заданной
нормальной нагрузки сдвиг следует производить немедленно, не дожидаясь
завершения вертикальной деформации.

При этом, если предварительное уплотнение
осуществлялось под водой, необходимо перед разгрузкой образца в приборе
предварительного уплотнения удалить воду из стакана, чтобы исключить набухание
грунта. Сдвиг связных грунтов следует проводить без воды. Интенсивность
сдвигающей нагрузки должна быть такой, чтобы сдвиг произошел не более чем за 1
— 3 мин.

При
ступенчатом приложении нагрузки (гирями) очередную ступень следует
прикладывать, не дожидаясь прекращения деформации от предыдущей ступени.
Достаточно убедиться, что деформация сдвига, регистрируемая мессурой, носит
затухающий характер. Это устанавливается путем сопоставления четырех-пяти
отсчетов по мессуре, взятых с интервалами 3 — 5 с.

При
использовании ступенчатой нагрузки целесообразно принимать небольшие ступени —
100 — 200 г на рычаг в зависимости от консистенции грунта. Сдвиг считается
завершенным в случае получения незатухающей деформации, заканчивающейся срывом
образца. При применении автоматического записывающего устройства момент сдвига
определяется непосредственно по диаграмме.

После
завершения сдвига и извлечения образца из зоны сдвига отбирают пробы грунта на
влажность. Если произошел срыв, то пробы следует отбирать из обеих половинок
образца.

В
случае применения для испытаний приборов трёхосного сжатия принципы подготовки
образцов и проведения испытаний остаются теми же. Различие заключается в том,
что по результатам стабилометрических испытаний строят зависимости
вертикального напряжения Р1 в момент разрушения образца от величины
влажности для двух-трёх значений бокового давления Р2.

Далее с
полученного графика P 1
= f ( W )
для нескольких значений влажности снимают значения Р1,
соответствующие тому или иному значению Р2; по полученным значениям
строят круги Мора и, проводя к ним касательные, определяют величины сцепления и
угла трения обычным порядком, после чего строят искомые зависимости cw = f ( W ) u j w = f ( W ) .

Для
получения ориентировочных данных о сопротивляемости сдвигу слабых грунтов в
состоянии, соответствующем их природной плотности и заданной влажности, при
недостаточном количестве образцов может применяться методика быстрых сдвигов.

Обработка
результатов испытаний на сдвиг. Результаты испытаний
наносят в виде точек на сетку координат, где по оси абсцисс откладывают
влажность грунта W
в зоне сдвига, а по оси ординат — сопротивляемость сдвигу S p w .

Точки, отвечающие
одной и той же нормальной нагрузке при сдвиге, обозначают одинаково. Далее
через точки с одинаковыми обозначениями проводят осредняющие кривые, каждая из
которых представляет собой зависимость сопротивляемости грунта сдвигу при
данной нормальной нагрузке S
= f ( W ) (рис. Б.4, а).

Построенные по точкам
графики необходимо экстраполировать до значения исходной влажности.
Для построения указанного графика рекомендуется использовать
полулогарифмическую сетку координат: влажность откладывается в линейном
масштабе, а сопротивляемость сдвигу — в логарифмическом. В этом случае
зависимости представляют собой прямые линии.

Полученный
график перестраивают в зависимость сопротивляемости от нормальной нагрузки для
различных влажностей S
= f ( W ). Через точки проводят осредненные
прямые, соответствующие двучленной линейной зависимости Spw = f ( W )(см. рис. Б.4,
б).

Параметры их соответствуют искомым сдвиговым характеристикам грунта j w , cw и определяются
графически. Затем строят искомые зависимости cw = f ( W ) и cpw = f ( W ), также прибегая к осредняющим кривым
(см. рис. Б.4,
в). Последние зависимости являются конечным результатом обработки
экспериментальных данных.

Значение
j w следует устанавливать
с точностью до 30 мин, а cw
— до второго знака после запятой в МПа (кгс/см2).

Определение
параметров и c_c при S_г ≥ 0,9.
Применяются два метода разделения полного сцепления с на соответствующие и c_c : повторного сдвига и
сдвига «плашки по плашке».

В
соответствии с первым методом испытывают две серии образцов: первую — обычным
порядком, а во второй каждый образец предварительно сдвигается в срезывателе
прибора любым способом по возможности быстро. После сдвига подвижную каретку
прибора возвращают в исходное положение и осуществляют повторный сдвиг образца.

Предварительный срез образцов следует выполнять при минимальной нагрузке,
принятой для испытания. Обработку результатов повторного сдвига ведут так же,
как и при первом сдвиге. Величину cc находят как разность между
величиной cw ,
получаемой при однократном сдвиге, и значением cw , полученным при
повторном сдвиге.

В
методе сдвига «плашки по плашке» вместо серии испытаний с повторным сдвигом
проводят серию испытаний образцов, разрезанных по плоскости сдвига (в
срезывателе прибора или в специальной обойме с помощью струны). При этом
необходимо обеспечить горизонтальность поверхности среза (строгую ориентацию ее
по направлению сдвигающего усилия).

Рис.
Б.4. Пример обработки сдвиговых испытаний слабых грунтов

Каждый
из разрезанных образцов помещают в сдвиговой прибор (предварительно соединив
половинки), прикладывают выбранную нормальную нагрузку и немедленно
осуществляют сдвиг.

Обработку
результатов ведут обычным методом. Величину c_c устанавливают по
разности сцепления, определенного для неразрезанных c_w и для разрезанных образцов.

Определение
условных показателей сопротивляемости сдвигу j ‘ и c’
(консолидированный сдвиг). Обобщенные условные показатели сопротивляемости
сдвигу j ‘ и c’ имеют сложный физический смысл и отвечают
не плотности грунта в момент его сдвига, а условию 100 %-ной консолидации
грунта в созданном напряженном состоянии.

Определение
показателей j ‘ и c’ регламентируется ГОСТ
12248-78*. Основные особенности методики этого испытания по сравнению с
методикой установления истинных параметров сдвига cw и j w
заключаются в следующем: j ‘ и c’ определяют по результатам испытания на
сдвиг образцов после предварительного уплотнения под нагрузками, обычно
превышающими 0,1 МПа (1 кгс/см2).

Для
испытания выбирают не менее трех нагрузок предварительного уплотнения,
являющихся одновременно и нормальными нагрузками при сдвиге. Каждую нагрузку
предварительного уплотнения передают на грунт ступенями, величина и количество
которых зависят от исходной консистенции грунта и величины нагрузки.

Для
глинистых грунтов, имеющих консистенцию 0,75 ≤ IL ≤ 1, следует
принимать ступени 0,01; 0,03 (0,1; 0,3) и далее 0,05 МПа (0,5 кгс/см2);
имеющих IL
< 0,75 и для песчаных грунтов — ступени по 0,05 МПа (0,5 кгс/см2)

до нагрузки 0,3 МПа (3 кгс/см2) и далее по 0,1 МПа (1 кгс/см2).
Каждую ступень нагрузки выдерживают не менее 5 мин для песчаных грунтов и 30
мин для глинистых грунтов. Конечную ступень нагрузки выдерживают до момента,
когда интенсивность сжатия образца не будет превышать 0,01 мм за 30 мин для
песчаных грунтов, 3 ч — для супесей и 12 ч — для суглинков и глин.

Сдвигающую
нагрузку можно прикладывать ступенями или н епрерывно. В первом
случае каждая ступень не должна превышать 5 % величины
нормального напряжения. Следующую ступень откладывают, если
скорость деформации сдвига не превышает 0,01 мм/мин.

При
ступенчатом нагружении деформацию сдвига фиксируют с помощью мессуры. За
величину сопротивляемости грунта сдвигу принимают нагрузку, вызывающую срыв
образца по поверхности скольжения.

Если
срыв происходит при деформации сдвига более 5 мм, то за сопротивляемость сдвигу
принимают нагрузку, при которой в опыте была достигнута деформация сдвига,
равная 5 мм.

Результаты
испытаний (в данном случае торфяного образца) наносят на график с осями
«нормальная нагрузка» — абсцисса; «сопротивляемость сдвигу» — ордината (рис. Б.5).
Через экспериментальные точки проводят осредняющую прямую. Угол наклона её к
оси абсцисс определяет j ‘, а отрезок, отсекаемый на оси ординат, — c’.
После сдвига из зоны сдвига следует отбирать контрольные пробы на влажность.

Рис.
Б.5. График для определения с ‘
и j ‘связного грунта

Вспомогательный
материал

Рис. Б.6. Зависимость
показателя консолидации от числа пластичности грунта и его консистенции

Примеры индивидуального проектирования насыпей
автомобильных дорог

Д.1. Блок-схема комплексного
подхода к проектированию и строительству насыпей

Индивидуальное
проектирование автомобильных дорог на слабых грунтах выполняется с учетом
достаточно большого количества факторов. Блок-схема комплексного подхода к
проектированию и строительству насыпей в особых условиях дана на рис. Д.1.
Для расчётов конструкции насыпи по этой схеме и с учётом изложенных в Пособии
методов расчёта возможных деформаций слабого основания в данном приложении
приведены примеры расчётов в целесообразной их последовательности и в
зависимости от соотношения свойств грунтов и высоты насыпи.

Расчёты
конечной осадки, устойчивости, осадки во времени, временной нагрузки,
вертикальных дрен, песчаных свай

Исходные
данные для расчётов: высота насыпи h = 4 м; ширина поверху В = 12 м;
заложение откосов m
= 1:1,5; плотность грунта насыпи ρ = 2 т/м3.

Слабое
основание сложено илом. Мощность отложений ила H = 6 м. Горизонт грунтовых вод
совпадает с поверхностью земли. Слой ила подстилает супесь полутвердой
консистенции. Расчётная схема насыпи представлена на рис. Д.2.

Рис.
Д.2.Расчётная схема насыпи

Расчёт
конечной осадки слабого основания

Исходя
из условий одномерной задачи, конечная осадка, определяемая методом
суммирования, рассчитывается по формуле

(Д.1)

где S — осадка, м;

0,001
— переводной коэффициент;

epzi — модуль осадки по
компрессионной кривой образца (с глубины zi ),соответствующий
расчётной нагрузке Р, мм/м;

Hi — мощность i-го слоя,
м;

n — количество слоев, однородных по
напряжённо-деформированному состоянию.

Расчётная
нагрузка от насыпи на поверхности слабой толщи определяется по формуле

P
= g н ∙ h н , (Д.2)

где g н
— удельный вес грунта насыпи, равный g н
= ρ ∙ g ,
тс/м3;

ρ
— плотность грунта насыпи, т/м3;

g — ускорение свободного падения (9,81 м/с2);

h н — высота
насыпи, м.

Рис.
Д.3. Компрессионная кривая ила

Рис.
Д.4. Результаты сдвиговых испытаний ила

В
данном примере по формуле ( Д.2) Р = 0,079 МПа.

Определяем
изменение напряжений от веса насыпи по глубине. Рассчитываем и При z = 6 м эти величины равны
1.

По
графикам (см. приложение 4 (Г)) находим: a = 0,11; Р z = 0,0718 МПа.

Поскольку
различие в величинах модуля осадки и напряжений на нижней и верхней границах
слоя составляет менее 10 %, то слой является однородным по
напряжённо-деформированному состоянию.

Для
расчёта величины осадки применяем графоаналитический способ. Определяем
величину осадки слоя ила при нескольких значениях Pz (соответственно,
половине нагрузки от веса насыпи, полной нагрузке, в 2 раза больше). Величины
нагрузок равны: Р1 = 0,039; Р2 = 0,079; Р3 =
0,158 МПа.

Если
предположить, что эта нагрузка на поверхности слоя, то на нижней границе
получаем Р1 = 0,0355; Р2 = 0,0718; Р3 = 0,1437
МПа.

Средние
значения модуля осадки для указанных величин нагрузок на верхней и нижней
границах слоя, определённые по компрессионной кривой, равны: ep1 =
49 мм/м; ep2 = 82,5 мм/м; ep3 = 142,5 мм/м.

По
формуле ( Д.1)
рассчитываем конечную осадку слоя ила при уплотнении под указанными нагрузками:

S1 = 29,4 см ; S2 = 49,5 cm; S3 = 85,5 см .

Полученные
значения наносим на сетку координат « S » — «Р», строим график зависимости S = f ( P ) (рис. Д.5). Далее находим зависимость P = f ( S ) по формуле

(Д.3) где — удельный вес грунта
с учётом взвешивания, тс/м³.

Рис. Д.5. График определения конечной осадки
насыпи

При
S
= 0 м Р = 0,079 МПа; при S
= 1 м Р = 0,089 МПа. Наносим эту зависимость на график S = f ( P ). По точке пересечения S = f ( P )и Р = f ( S )определяем расчётную нагрузку и
конечную осадку: S кон
= 0,51 м; S расч
= 0,082 МПа.

Проверка
устойчивости слабых грунтов в основании

Несущая
способность слабого основания ориентировочно оценивается по величине
коэффициента безопасности по формуле

Кбез
= P без / P расч . (Д.4)

При этом расчёт
выполняется из условий быстрой и медленной отсыпки насыпи. При быстрой отсыпке

P расч = g н ( h
S кон ) = 0,09 МПа; (Д.5)

P без = ( c нач g ∙ Z
∙ tg j нач ) / b или P без = c нач / b . (Д.6)

По графикам сдвиговых
испытаний (см. рис. Д.4) значения сцепления и угла внутреннего
трения, соответствующие природной влажности, равны cw нач = 0,013 МПа; j = 7°.

Для определения b необходимо рассчитать 2а / В и z / B .

При z =
6, 2а / В = 1, z / в = 0,5 по
графикам (см. приложение 4 (Г)) определяем: b = 0,26. По формуле ( Д.6) Рбез = 0,067 МПа. Отсюда коэффициент
безопасности равен 0,71. Поскольку Кбез < l ,
то прочность слабых грунтов при быстрой отсыпке насыпи не обеспечена. Следует
оценить несущую способность основания насыпи при медленной отсыпке насыпи.

По результатам
компрессионных испытаний находим конечную влажность грунта после уплотнения под
расчётной нагрузкой: W кон = 52,9 %; по
результатам сдвиговых испытаний определяем cw кон и j w кон , соответствующие W кон : с w кон = 0,018 МПа; j w кон = 7,75°.

Для слоя ила, при j_w_кон = 7,75°, и 2 а / В = 1,
функция b = 0,22.

Безопасная нагрузка при
условии медленной отсыпки насыпи составляет Pбез.кон = 0,082 МПа.
Коэффициент безопасности в данном случае равен Кбез = l ,0.
Это означает, что несущая способность слабого основания при рассмотренных
условиях обеспечена.

Однако необходимо рассчитать
режим отсыпки насыпи или другие дополнительные мероприятия для обеспечения
прочности слабых грунтов (пригрузочные бермы, сваи и т.д.)

Для дальнейшего
выполнения расчётов указанных конструкций должна быть определена скорость
осадки слабого основания под нагрузкой от веса насыпи.

Прогноз
осадки во времени насыпи на слабом основании

При
полном объёме испытаний слабых грунтов на консолидацию (испытания нескольких
идентичных образцов при разных условиях дренирования и при нескольких ступенях
уплотняющей нагрузки) ход осадки во времени реального слоя ила может быть
рассчитан по формуле

(Д.7)

где Tλp — время (сут, годы)
достижения заданной относительной деформации (или степени консолидации Tн)
слоя слабого грунта;

H ф — путь
фильтрации отжимаемой воды;

bλp — консолидационный
параметр, равный

(Д.8)

где t 1 — время (мин)
достижения заданной относительной деформации при уплотнении под расчётной
нагрузкой Р образца h 1
при двустороннем дренировании (фильтрации) h 1ф = h обр / 2;

t 2 — то же,
образца с односторонним дренированием h 2ф = h обр , мин.

Консолидационные
кривые проб ила представлены на рис. Д.6.

По
графику λ = f ( lg t ) при Р = 0,15 МПа время достижения
относительной деформации λ = 0,075, что соответствует степени консолидации
U
= 90 %, составляет: t 1
= 190 мин t 2
= 355 мин. По формуле
( Д.8) bλ p = 35,2 мин/см2;
отсюда по формуле ( Д.7) Tu =
90 % = 24,1 года.

Рис.
Д.6. Консолидационные кривые ила:

1 — фильтрация двусторонняя при P упл = 0,15 МПа;

2 — односторонняя фильтрация при Рупл
= 0,15 МПа;

3 — фильтрация двусторонняя при Рупл
= 0,3 МПа;

4 — односторонняя фильтрация при Рупл
= 0,3 МПа

Рассчитываем
время достижения степени консолидации: U = 70 % и λ = 0,0665. Для λ =
0,0665 время t 1
= 100 мин; t 2
= 62 мин. В этом случае b λ p = 8,11 мин/см2;
отсюда Tu = 70 % = 5,5 лет.

При
сокращённом объёме испытаний слабых грунтов на консолидацию время достижения
интенсивной части осадки реальным слоем рассчитывается по формуле теории
фильтрационной консолидации (при U
= 85 % или U
= 90 % в зависимости от типа дорожного покрытия):

(Д.9)

где Nu — коэффициент,
зависящий от λ и определяемый по табл. 3.4;

Сu
— коэффициент консолидации при U
= 50 %, см2/мин.

Коэффициент
консолидации рассчитывается по данным лабораторных испытаний по формуле

(Д.10)

где tu — время достижения U при испытании образца, путь фильтрации
воды из которого равен h ф .

В
данном примере время достижения tu
= 50 % составляет 22 мин, отсюда Cu =
0,0568 см2/мин.

Далее
рассчитываем время достижения U
= 85 % слоем ила мощностью 6 м по формуле ( Д.9). В результате
получаем Tu
= 85 % = 8,32 года.

Необходим
дальнейший расчёт дополнительных мероприятий для ускорения осадки слабого
основания.

Расчёт
величины временной пригрузки

1)
Расчёт временной пригрузки по уточненной методике.

По
указанным выше формулам ( Д.8, Д.9) строим кривую
консолидации слоя ила в основании насыпи (рис. Д.7). По графику S = f ( T ) (см.
рис Д.7)
определяем время достижения требуемой интенсивности осадки: υ = 5 см/год.

На
основе данных консолидационных испытаний строим график зависимости λ = f ( lg t ) для
образцов, путь фильтрации из которых равен h_1ф и h_2ф (рис. Д.8).
По графику находим: t_расч
= 40 мин и t_расч
= 53 мин, соответствующие Р_расч = 0,082 МПа при односторонней и
двухсторонней фильтрации. Уточним эти данные для расчётной нагрузки. С этой
целью строим график зависимости t = f ( ) ,то есть график зависимости
времени достижения заданной относительной деформации λ = 0,0533 от
квадрата высоты образца (рис. Д.9).
По этому графику находим параметры а_λ_p и b_λ_p формулы (Д.11)

По
графику находим значения: аλ p = 36 мин и bλp = 2,5 мин/см2.

Требуемое
время уплотнения основания Ттре6 = 1 год. Время достижения t треб относительной
деформации λ = 0,0533, исходя из условия
Ттреб = 1 год, рассчитывается по формуле

(Д.12)

Рис.
Д.7. Кривая консолидации реального слоя

Рис.
Д.8. График определения времени достижения расчётной степени
консолидации для заданной нагрузки

Для
данного примера t треб.
= 30,15 мин.

По
графику t
= f ( P ) (см. рис. Д.8) находим, что t треб. = 30,15 мин
достигается при уплотнении под P треб.
= 0,171 МПа. Величина пригрузки, исходя из полученных величин нагрузки,
рассчитывается по формуле

P приг. = P треб. — P расч. . (Д.13)

Отсюда
P приг.
= 0,089 МПа.

Рис.
Д.9. График определения времени достижения расчётной
степени консолидации для различных
путей фильтрации

Путем
сравнения величины временной пригрузки с безопасной нагрузкой получаем Рприг.
> P без .
Это означает, что временную пригрузку для ускорения осадки до 1 года принять
как дополнительное мероприятие не представляется возможным. Необходимо
рассмотрение других мероприятий (см. ниже).

2)
Расчёт временной пригрузки по упрощенной методике.

В
данном примере конечная осадка ( S кон )
составляет 0,51 м. Фильтрационная часть при S ф = 0,408 м
соответствует U
= 100 %; 90 % от этой величины составляет 0,367 м; коэффициент консолидации
равен С u
= 0,0568 см2/мин (или 3,408 см2/ч); требуемое время
консолидации Tтреб = 1 год.

Определим
значение параметра Nи по формуле

(Д.14)

Получаем
N и
= 0,202. Зная эту величину, определяем требуемое значение коэффициента времени
(Квр) по табл. 3.4,
которое будет равно 0,327. Далее найдем величину конечной осадки, которую получили
бы при приложении некоторой нагрузки, для которой осадка S = 0,367 м достигается при Квр
= 0,327 по формуле

(Д.15)

По
этой формуле S кон
= 1,12 м. Поскольку такая осадка не может быть допущена, то определим, сколько
потребуется времени для достижения осадки 0,367 м при увеличении нагрузки над
проектной на 0,04 МПа, то есть на 2 м.

По
графику (см. рис. Д.5) находим, что при нагрузке P = 0,122 МПа конечная осадка составляет Sкон
= 0,67 м. Рассчитаем Квр по формуле

Квр
= S расч.
/ S кон. . (Д.16)

Для
данного примера Квр = 0,548. По табл. 3.4 определяем, что при Квр
= 0,548 N = 0,59. Время для достижения осадки 0,67 м при дополнительной
пригрузке 0,04 МПа рассчитаем по формуле

(Д.17)

Получаем
Т = 2,93 года. Если такой срок консолидации не устраивает строителей, то
необходимо рассмотреть другие дополнительные мероприятия для ускорения осадки
насыпи.

Расчёт
конструкции насыпи с вертикальными дренами (опертыми)

При
расчёте принимаем, что фильтрационная способность грунта одинаковая в
вертикальном и горизонтальном направлении. Необходимо рассчитать диаметр и шаг
дрен, обеспечивающие
достижение расчётной осадки или требуемой степени
консолидации основания, равной 90 %, за один год.

Определяем
расчётную нагрузку на основание по формуле

P расч = g ∙ h расч ( g н — g взв ) ∙ S расч . (Д.18)

Величина
нагрузки на основание при S
= 0 и S
= 1 м соответственно составит 0,08 МПа. По графику, приведённому на рис. Д.5, P расч = 0,082 МПа и S расч = 0,51 м.

Принимаем
диаметр обсадной трубы d
= 0,4 м, шаг дрен —
l
= 2 м.

Эффективный
диаметр дрен определяем по формуле

D =
1,13 ∙ l . (Д.19)

В
данном примере D
= 2,26 м. Далее рассчитываем сближение (в таком виде для расчёта дрен) по
формуле

(Д.20)

Отсюда
n
= 5,65.

Находим
коэффициент консолидации грунта основания при уплотнении под расчётной
нагрузкой. Согласно испытаниям на консолидацию, время достижения U = 90 %-ной фильтрационной осадки при
уплотнении под нагрузкой, близкой к расчётной, образцов высотой 2,5 см при
односторонней фильтрации составляет 370 мин.

(Д.21)

Получаем
Тг = 0,142. Фактор времени при вертикальной фильтрации рассчитываем
по формуле

(Д.22)

Получаем
Тг = 0,02. По графику (рис. 4.3) при n = 5,65; Тг = 0,142; Тв
= 0,02; степень консолидации грунта при фильтрации в горизонтальном направлении
составляет U г
= 68 %, в вертикальном направлении — U в
= 20 %. Отсюда общая степень консолидации, рассчитанная по
формуле

U общ = 0,01 ∙ (100 — U г ) ∙ (100 — U в ), (Д.23)

равна U общ = 74,4 %.
Такая степень консолидации слабого основания недостаточна. В связи с этим,
принимаем d
= 0,6 м, l
= 1,5 м. В этом случае n = 2,825. Повторяем расчёт и получаем U г = 88 %, U в = 20 %, U общ = 90,4 %.

Так
как U общ
= 90 %, то можно принять d
= 60 см и l
= 1,5 м.

Таким
образом, поскольку устройство вертикальных дрен диаметром 60 см с шагом 1,5 м
позволяет за 1 год достигнуть 90 %-ной степени консолидации, то может быть
принята конструкция насыпи на слабом основании с вертикальными дренами.

В
результате расчётов (см. формулы Д.4 — Д.6) было получено, что для
обеспечения прочности слабых грунтов следует рассмотреть следующие варианты:
режим возведения насыпи, песчаные сваи.

Для
основания, сложенного илом, назначение режима отсыпки насыпи неэффективно,
поэтому далее рассчитывается конструкция насыпи с песчаными сваями.

Расчёт
конструкции насыпи с песчаными сваями

Примем
диаметр сваи d
= 80 см, расстояние между сваями в свету l = 2 м,
длину сваи 6 м. Отношение

Рассчитаем
по формуле ( Д.10)
коэффициент консолидации на момент достижения 90 %-ной степени консолидации
фильтрационной части осадки при односторонней фильтрации, если tU
= 90 %
= 370 мин, то Cu = 0,84 см2/ч.

Далее
определим Тг = 0,18 и Тв = 0,02.

По
графику (рис. 4.3)
для полученных значений Тг, Тв и n = 2,5 находим U г = 100 % и U в = 20 %. Отсюда
U общ
= 99,2 %. Поскольку
нет необходимости достижения такой степей солидации, примем
другие параметры сваи:

Такой
результат расчёта по времени консолидации слоя ила устраивает. Далее требуется
провести расчёт устойчивости свайной конструкции.

Для
этого определяем расчётную нагрузку на основание по формуле ( Д.2): P расч = 0,08 МПа;
безопасную нагрузку на основание по формуле ( Д.5):
P без
= 0,05 МПа. Примем структурное сцепление грунта cстр, равное 0,01
МПа. Ориентировочно условие обеспечения устойчивости конструкции может быть
проверено по формуле

Pz
— Px = 2 ∙ c стр , (Д.24)

где (P z — Px) —
разность главных напряжений в основании. (В этой формуле сохранены обозначения
авторов методики).

Для
рассматриваемого случая (Р z
— Рx) = 0,02 МПа. В долях от расчётной нагрузки допустимая разность
главных напряжений составляет ( Pz
— Рх) ∙ Р0 = 0,25. По таблицам (см. приложение 6 (Е))
для песка сξ = 0,3 и грунта сμ = 0,45 при относительной деформации
λ0 = 0,072 сближение, определяемое по формуле ( Д.25),
равно m
= 0,4. В данном случае сближение определяется по формуле

(Д.25)

Таким
образом, получено, что при перераспределении нагрузки от насыпи между сваями и
слабым грунтом устойчивость конструкции будет обеспечена, время достижения
заданной (требуемой) степени консолидации составляет 1 год при принятых
параметрах свайной конструкции.

Оптимальный
вариант конструкции насыпи должен выбираться на основании
технико-экономического сравнения нескольких вариантов, наличия парка машин и
организаций, способных качественно выполнить то или иное проектное решение.

Расчёт режима возведения
насыпи

Исходными
данными для расчётов являются высота насыпи h = 4 м; ширина поверху В = 12 м;
заложение откосов m
= 1:1,5.

Основание
насыпи сложено торфом мощностью 4 м (рис. Д.10), который подстилается
супесью полутвердой консистенции. Горизонт грунтовых вод совпадает с
поверхностью земли

Рис. Д.10. Расчётная
схема насыпи

Полученные
в лаборатории компрессионные кривые для торфа представлены на рис. Д.11,
зависимости сцепления и угла внутреннего трения от влажности — на рис. Д.12.

Рис. Д.11. График
зависимости влажности и модуля осадки от нагрузки для торфа

Рис.
Д.12. Графики зависимости угла внутреннего трения и
сцепления от влажности для торфа

Плотность
грунта насыпи равна ρ = 2 т/м3, плотность торфа ρ = 0,94
т/м3. Разновидность торфа: торф средней влажности ( W прир = 600 %).

Расчёт
осадки и несущей способности слабых грунтов в основании

Расчёт
прочности слабых грунтов, выполненный в соответствии с вышеизложенной
методикой, показал, что прочность слоя торфа обеспечена только при отсыпке
насыпи по определенному режиму. Получено, что P без.нач
= 0,079 МПа; P без.

С
целью расчёта режима возведения насыпи определим значения расчётной нагрузки на
несколько моментов процесса консолидации ( U = 25 %; U = 50 %). При этом необходимо учесть, что
конечная осадка слоя торфа под расчётной нагрузкой составляет 1,93 м, осадка в
момент завершения фильтрационной консолидации равна 1,54 м,
относительная осадка

Расчёт
режима возведения насыпи

Выражение,
связывающее расчётную влажность слабой толщи (влажность на горизонте Z = H ф , где Нф
— максимальный
путь фильтрации отжимаемой воды) с осадкой её поверхности
имеет вид

W t = W нач (1,57 St / Sкон — 0,57)( W нач — W кон ), (Д.26)

где St — осадка поверхности
основания на момент t ;

S кон — конечная
осадка при расчётной нагрузке;

W нач , W кон — соответственно начальная и конечная влажность
грунта под расчётной нагрузкой.

Расчёт
режима возведения насыпи с использованием указанной зависимости осуществляется
графоаналитическим способом в следующей последовательности.

Задаются
четырьмя значениями осадки: St 1
= 0,67 м; St 2 = 0,84 м; S t3 = 1,17 м; St 4
= 1,51 м. По формуле ( Д.26) вычисляют влажность, соответствующую
моменту достижения осадок:

Wt1 = 612 %; Wt2 = 571 %; Wt3
= 487 %; Wt4 = 405 %.

По
кривой c_w
= f( W )
(см. рис. Д.12)
определяют c_w
для полученных влажностей. При U = 0,33; b = 0,275 по
формуле ( Д.6)
находим P_без_t₁
= 0,066 МПа; Р_без_t₂
= 0,07 МПа; Р_без_t₃
= 0,09 МПа; Р_без_t₄
= 0,13 МПа

Затем
зависимость S
= f (Рбез)
наносят на график (рис. Д.13), получают кривую АВСДЕ.

Рис.
Д.13. График для определения:

а — ступеней
нагрузки при наиболее рациональном режиме отсыпки насыпи; б — времени выдерживания
различных ступеней нагрузки по кривым осадки во времени в
зависимости от нагрузки

Величина
фактически действующей нагрузки не должна быть ниже безопасной более чем
на 10 %. Нагрузка в процессе осадки слоя должна снижаться не
более чем на 10 %. Для того чтобы удобнее было контролировать
эти условия, строят кривую, абсциссы точек к оторой не отличаются
более чем на 10 % от кривой S
= f (Pбез). Получают
кривую А1В1С1Д1Е1.

Безопасная
нагрузка на основание в его природном состоянии с учетом расположения расчётного
горизонта на нижней границе слоя равна 0,062 МПа. При удельном весе
грунта насыпи g н = 2 т/м3 на
основание можно сразу отсыпать слой толщиной, определенной по
формуле ( Д.2), h н = 3,0 м.

Нагрузка
от насыпанного слоя по мере уплотнения (роста осадки) будет снижаться
вследствие проявленного эффекта взвешивания в соответствии с линейной
зависимостью ( Д.3).

При
S
= 0 Р1 = 0,062 МПа; S
= 0,5 м Р2 = 0,057 МПа; S = 1 м Р3 = 0,052 МПа.

Полученные
значения наносят на график и получают прямую AM ( см . рис . Д.13 , а).

В
соответствии с расчётом конечная осадка слоя торфа мощностью 4 м составляет
1,68 м и нагрузка 0,096 МПа. Эту точку также наносят на график. Получают точку F , которая является конечной точкой
графика зависимости нагрузки, действующей на основание в процессе осадки после
отсыпки полного объёма грунта.

Эта
зависимость выражается в данном случае формулой

Наносим
эту зависимость на график, для чего через точку F проводим прямую, параллельную прямой AM . Отрезок FN представляет собой конечный участок
искомой фактической зависимости нагрузки от осадки при наиболее рациональном
режиме загружения.

Нагрузка от первоначального отсыпанного слоя составляет 90 %
безопасной нагрузки при осадке 0,48 м (точка Р’1). В этот момент
необходимо повысить нагрузку до безопасной вел ичины Р’2.
После этого нагрузка будет снова постепенно снижаться в процессе осадки (линия
Р’2М) и достигнет величины 90 % -ной безопасной при
осадке 0,76 м.

Про пособия: Захаров М.Л., Тучкова Э.Г. Право социального обеспечения России

Полученный
график показывает, какими ступенями можно прикладывать нагрузку на основание из
условия обеспечения его прочности на наиболее опасном горизонте. Далее
определяют толщину слоев (в соответствии с табл. Д.1) для послойного возведения
насыпи.

Таблица Д.1

Номер слоя	Нагрузка, МПа	Толщина слоя, м	Общая толщина, м
1	0,062	3,1	—
2	0,064	0,4	3,5
3	0,069	0,5	3,9

Время
выдерживания каждого слоя определяют, используя кривые консолидации (см. рис. Д.13,
б). Первая ступень должна быть выдержана до достижения осадки 0,48 м. В
соответствии с этим откладывают на оси ординат S = 0,48 м и проводят горизонтальную
пунктирную линию до пересечения с кривой, отвечающей нагрузке 0,06 МПа.

Получают
точку, которой соответствует время примерно 3 мес. Это и будет необходимое
время выдерживания первой ступени нагрузки. Далее можно отсыпать второй слой,
повысить нагрузку до 0,064 МПа. При этом грунт основания будет уже
консолидироваться в соответствии с кривой, отвечающей нагрузке 0,07 МПа до
достижения осадки 0,76 м.

Время
воздействия этой ступени составит 5 — 3 = 2 мес. После достижения осадки 0,76 м
нагрузка может быть увеличена до 0,075 МПа. Грунт основания будет уплотняться в
соответствии с кривой, отвечающей нагрузке 0,08 МПа. Время достижения этой
осадки составит 6 мес. Аналогично строят график до достижения величины
расчётной осадки.

Расчёты
осадки с учетом срока службы дороги, прочности слабых грунтов, пригрузочных
берм, песчаных свай

Исходными
данными для расчёта являются: высота насыпи h = 7 м; ширина поверху В = 12 м;
заложение откосов m
= 1:1,5; плотность грунта насыпи ρ = 2 т/м3. Слабое основание
сложено
торфом мощностью
Н = 6 м. Плотность торфа в природном сос тоянии ρ = 0,94
т/м3.

Слой торфа подстилается глиной твёрдой кон систенции.
Горизонт грунтовых вод совпадает с поверхностью земли. Расчётная схема
дана на рис. Д.14.
Компрессионные кривые
дл я торфа представлены на рис. Д.15; консолидационные кривые
— на рис.
Д.16;
графики зависимости сцепления и угла внутреннего трения грунта от
влажности — на рис. Д.17.

Рис.
Д.14. Расчётная схема насыпи

Рис.
Д.15. Компрессионные кривые торфа

Расчёт конечной осадки
слабого основания с учетом срока службы дороги

Определим расчётное
время уплотнения образца по кривой консолидации с учетом срока службы дорожной
конструкции T сл = 20 лет по формуле

(Д.27)

Рис. Д.16.
Консолидационные кривые, торфа:

x — точки выхода кривой консолидации на
прямую

Для данного примера t расч = 117 мин. По
консолидационным кривым (см. рис. Д.16) найдем угловой параметр m ,
равный тангенсу угла наклона прямолинейного участка кривой консолидации λ
= f( lg t ) к оси времени по формуле:

(Д.28)

где t к — время достижения относительной
конечной деформации λк,мин;

t 1 — время достижения
относительной деформации при переходе криволинейного участка в прямолинейный
λ1, мин.

Рис.
Д.17. Графики зависимости сцепления и угла внутреннего трения от влажности

Далее
определяется расчётное значение модуля осадки торфа для нескольких ступеней
нагрузок с учетом срока службы дорожной конструкции по формуле

(Д.29)

где e 1 — модуль
осадки, соответствующий моменту перехода кривой на прямолинейный участок
(завершение фильтрационной части осадки).

Для
выбранных значений ступеней нагрузки с учетом eрасч определяется
конечная осадка. Результаты по формулам ( Д.28, Д.29) сведены в табл.
Д.2.

Таблица Д.2

P , МПа	λ₁	λ_к	m_p	e _p , мм/м	S, м
P₁ = 0,05	0,29	0,37	0,021	308	1,85
P₂ = 0,1	0,39	0,47	0,027	388	2,33
P₃ = 0,15	0,44	0,55	0,030	457	2,74

По
этим данным строим график зависимости S = f ( P ) (рис. Д.18). На эту же сетку
наносим линию Р0 = f (S),
рассчитанную по формуле ( Д.3).

Рис.
Д.18. График определения конечной осадки

При S = 0 Р
= 0,14 МПа; при S = 2 Р = 0,16 МПа.

Точка
пересечения графиков Р = f(S) и S = f (Р) соответствует расчётной нагрузке Ррасч
= 0,168 МПа и конечной осадке S
= 2,8 м. Таким образом, осадка насыпи за срок службы дорожной одежды составит
2,8 м. Далее необходимо оценить прочность слабых грунтов в основании насыпи и
ход рассчитанной осадки во времени.

Проверка
устойчивости слабых грунтов в основании насыпи

Проверка
устойчивости слабых грунтов, выполненная в соответствии с вышеизложенной
методикой, показала, что их прочность не обеспечена ни при быстрой, ни при
медленной отсыпке. Необходимо рассмотрение других мероприятий для обеспечения
несущей способности слабых грунтов.

Расчёт
пригрузочных призм (берм)

Ориентировочная
высота пригрузочных берм определяется по формуле

(Д.30)

При
быстрой отсыпке нагрузка от веса насыпи Р0 = 0,195 МПа; P без = 0,057 МПа; g ср
= 2 т/м3. В этом случае h тр = 6,9 м. Такая высота
берм является неприемлемой, поэтому рассмотрим вариант медленной отсыпки
насыпи.

Расчёт
осадки во времени

По
формуле ( Д.10)
рассчитываем коэффициент консолидации слабого грунта на момент достижения U = 50 %.

На
основании консолидационной кривой образца h = 2 см, уплотнённого под нагрузкой Р =
0,15 МПа, конечная относительная деформация образца равна λкон
= 0,54; при U
= 50 % λ = 0,27; время достижения последней составляет 12 мин. Отсюда С u = 0,067 см2/мин.
По формуле ( Д.9)
рассчитываем время достижения реальным слоем степени консолидации U = 90 %. Т = 8,7 лет.

Таким
образом, необходимо назначать мероприятия для ускорения осадки. Поскольку не
обеспечена и прочность основания, то рассмотрим вариант свайной конструкции.

Расчёт
насыпи с песчаными сваями

Выполним
расчёт из условий быстрой отсыпки нижней части насыпи ( h = 0,5 ∙ h_нас ) и досыпки её
оставшейся части через
определе нный срок. Для расчёта свай по устойчивости
находим соотношение
, где P_z
— безопасная вертикальная нагрузка; Р₀ —
расчётная нагрузка от веса насыпи.

В
данном примере Р z
= 0,057 МПа; Р0 = 0,07 МПа.

Определим
нагрузку от веса насыпи с учетом осадки по формуле ( Д.5). Получаем S = 0 Р = 0,07 МПа; при S = 2 м Р = 0,11 МПа Находим точку
пересечения полученной прямой с графиком зависимости S = f(P) по рис. Д.18.
Точка пересечения дает расчётную нагрузку Р0 = 0,12 МПа.

Отношение
где P_x —
горизонтальные напряжения
бокового отжатия слабого грунта сваями в ходе осадки. По
соотношению при коэффициенте
бокового давления
песка ξ = 0,3, коэффициенте бокового расширения грунта
μ = 0,4 по таблице (см. приложение 6 (Е)) находим величину m , равную 0,4. Принимаем диаметр свай d = 0,8 м, расстояние между сваями в свету
l = 2 м ( ).

Определяем
степень консолидации основания через три месяца после возведения насыпи и
устройства свай. Коэффициент консолидации определяем по формуле ( Д.10)
из опытной кривой для степени консолидации U = 50 % Cu = 0,067 см2/мин.

Фактор
времени в горизонтальном направлении находим по формуле ( Д.21)
Тг = 0,22. Фактор времени в вертикальном направлении вычисляем по
формуле ( Д.22)
Тв = 0,024.

Здесь . По номограмме (см. рис. 4.3) для расчётета степени
консолидации грунтового основания с вертикальными дренами определяем: U_г = 95 %, U_в = 17 %, U_общ = 96 %.

При
принятых размерах свай и расстоянии между ними через три месяца будет
достигнута степень консолидации U общ
= 95 %.

По
аналогии рассматривается ход осадки во времени основания при досыпке до
проектной отметки насыпи.

Таким
образом, расчёты показали, что для обеспечения прочности слабых грунтов в
основании насыпи и ускорения осадки необходимо предусмотреть устройство
песчаных свай указанных размеров.

Расчёт
конструкции насыпи (на конкретных примерах). Подходы к переходу через канал им.
Москвы у г. Дмитрова

Основные
проектные данные

Проектируется
автомобильная дорога I
категории, высота насыпи от 2 до 7 м, ширина насыпи поверху 27,5 м; понизу — 50
— 75 м. Заложение откосов переменное: m 1 = 1:1,5 и m2
= 1:1,75.

Основание
проектируемой насыпи автомобильной дороги на подходах к мостовому переходу
представлено: почвенно-растительным слоем толщиной 20 — 30 см, слоем суглинка
тяжелого пылеватого переменной толщины от 1,5 до 4,5 м и слоем торфа также
переменной толщины от 1,5 до 8 м, в том числе и погребенного.

Оценка
физико-механических свойств грунтов основания

В
процессе инженерно-геологических изысканий подходов к мостовому переходу
определялась влажность грунта и сопротивляемость сдвигу. Следует отметить, что
изыскания на участке трассы от ПК 5 70 до ПК 30 были выполнены не в полном
объёме. Влажность определялась только для двух проб по всей глубине слабой
толщи. При этом влажность и сопротивляемость грунта сдвигу определены для
разных поперечников.

На
основании имеющихся данных обследований основания составлена следующая
предварительная инженерно-геологическая характеристика. На участке ПК 5 70 — ПК
6 50 влажность торфа
до глубины 1,5 — 2,0 м составляет 100 — 200 %; влажность
торфа от
1,5 — 2,0 м до 4,0 — 5,0 м увеличивается до 350 — 450 %,
ниже влажность
торфяного грунта равна 170 — 250 %.

На участке ПК 6 50 — ПК
7 68 торфяное основание более однородно по влажности, которое составляет от 200
до 420 %. На участке ПК 23 — ПК 29 значения влажности изменяются в этих же
пределах. Степень разложения торфа изменяется от 40 до 60 %, зольность от 40 до
50 %, плотность частиц составляет 1,9 г/см3.

В
соответствии с существующей классификацией торф относится к виду маловажному
средней зольности.

Рис. Д.19. Эпюра
изменения влажности по глубине ПК 25 90 — ПК 25 100

Для
проектирования конструкции насыпи по данным испытаний крыльчаткой по скважинам
по оси насыпи предварительно выделены следующие слои: первый — до глубины 1,5 —
2,5 м, в котором средняя величина сопротивляемости грунтов сдвигу по крыльчатке
составила t ср = 0,03 МПа;
второй — до глубины 5,5 м t ср = 0,012 МПа;
третий — до минерального дна, аналогичен первому.

По
представленным пробам торфяного грунта нарушенной и ненарушенной структуры
в лаборатории земляного полотна, техники и геосинтетики Союздорнии были
определены показатели физических и механических свойств: влажность, плотность,
плотность частиц грунта, компрессионные и прочностные характеристики.

В
связи с неоднородностью торфа для выделения расчётных сл оев
принята нестандартная методика обработки данных ла бораторного
определения влажности всех отобранных проб грунта: построена
эпюра изменения влажности по глубине на характерных
поперечниках в продольном и в поперечном направлениях (рис. Д.19).

Для
выделенных слоев проведена обработка испытаний на компрессию, консолидацию и
сдвиг. Анализ компрессионных кривых и начального состояния торфа по влажности
позволил выделить три основные группы торфяного грунта: первая — W = 130 %; вторая — W = 270 %;

третья — W = 390 %, а также одну группу суглинка: W = 35 — 45 %. Для каждой группы построены
компрессионные зависимости вида λ i = f (Рi) и W i = f (Pi) (рис. Д.20, Д.21).

Сдвиговые
испытания проводили по методике «плотности-влажности», рекомендуемой для слабых
грунтов. Результаты оценки показателей прочности свойств торфяных грунтов
сведены в табл. Д.3.

Таблица Д.3

Пикет	Глубина залегания, м	Влажность, %	Сцепление, кгс/см²	Угол внутреннего трения, град
ПК 6 50	6,5	200	0,12	17
		300	0,07	5 — 10
ПК 6 19	2,4	200	0,45	11,3
		300	0,34	8
ПК 25 10	3,1	200	0,30	15,3
		300	0,24	14,2
		400	0,18	12,4

Рис. Д.20. Графики компрессионных
испытаний:

a) W = 130 %; б ) W = 270 %; в ) W = 390 %

Рис.
Д.21. График зависимости относительной деформации от
нагрузки:

— данные Союзпроекта;—
данные Союздорнии; W — влажность
торфа; W_суг — влажность
суглинка; W_тек — влажность
текучести

Консолидационные
кривые образцов торфа, уплотненных под расчётной нагрузкой, представлены на
рис. Д.22
( U
для P расч ).
Поскольку по кривым консолидации можно проследить значительное влияние
фильтрационной консолидации, то была определена относительная деформация на
момент завершения фильтрационной консолидации. Результаты такой обработки
сведены в табл. Д.4.

Таблица Д.4

Начальная влажность, %	Расчётная нагрузка, МПа	Относительная деформация (фильтрационная)	Время завершения фильтрационной консолидации, мин
178	0,08	0,23	20
200	0,03	0,09	7
260	0,08	0,23	15
270	0,03	0,20	20
270	0,08	0,22	15
250	0,03	0,10	8
350	0,08	0,22	10
420	0,08	0,20	5

Рис.
Д.22. Консолидационные кривые образцов торфа

Расчёт
конструкции насыпи

В
данном примере приведен расчёт конструкции насыпи, выполненный для
участка указанной автомобильной дороги ПК 5 70 — ПК 9.

Исходные
данные: высота насыпи h
= 7,5 м, ширина поверху В = 27,5 м, понизу 2 b = 50,75 м, заложение откосов m1
= 1:1,5 и m 2
= 1:1,75. Мощность слабого основания 6,8 м.

Расчёт
конечной осадки. Обработка данных по природной влажности
позволила выделить следующие слои: 1-й до глубины 0,5 — 1,0 м, 2-й — 1,0 — 5,5
м, 3-й — 5,5 — 6,8 м со средней природной влажностью соответственно 370, 400,
270 %.

Расчётная
нагрузка определяется как сумма нагрузок от веса насыпи и собственного веса
грунта основания. Нагрузка от веса насыпи в данном случае составляет Pн
= ρ gh
= 0,15 МПа. Нагрузка от собственного веса грунта основания рассчитывалась с
учетом взвешивания по формуле Рс.в. = [( ρg ) — l ] ∙ Hi .

Для
выделенных слоев Рс.в.1 = 0,16 МПа; Рс.в.2 = 0,164 МПа; Рс.в.3
= 0,168 МПа. Расчёт осадки основания приведен в табл. Д.5.

Таблица Д.5

№ слоя	Расчётная нагрузка, МПа	Средняя влажность, %	Модуль осадки, мм/м	Толщина слоя, м	Осадка, м
1	0,16	370	400	1,0	0,40
2	0,164	400	410	4,5	1,845
3	0,168	270	370	1,3	0,48

Общая
осадка на данном поперечнике составит S общ = 2,725 м.

Расчёт
несущей способности слабого основания насыпи

Наименьшая
величина сопротивляемости грунта сдвигу по крыльчатке на ПК 6 составляет для
1-го слоя t = 0,025 МПа; для 2-го слоя t
= 0,009 МПа; для 3-го слоя t = 0,025 МПа. Поскольку наиболее слабым слоем
является второй, то расчёт выполняется для этого слоя. Коэффициент безопасности
рассчитывали по формуле ( Д.4), безопасную нагрузку — по формуле

P без = t / b , (Д.31)

где t
— сопротивляемость грунта сдвигу по крыльчатке;

b
— коэффициент, зависящий от отношений и определяемый по
графикам приложения 4 (Е). В
данном случае = 0,846; = 0,118. Для этих
данных b = 0,2. По подошве слоя = 0,846; = 0,235; b
= 0,27. Рассчитаем
величину безопасной нагрузки на горизонте z₁ = 3 м и z₂ = 5,5 м.
Соответственно Р_без.1 = 0,045 МПа; Р_без.2 = 0,029 МПа.
При мин имальной
величине безопасной нагрузки коэффициент безопасности равен К_без =
0,24 < 1.

Аналогичный
расчёт, выполненный для среднего значения соп ротивляемости грунта
сдвигу, показал, что K без
также меньше 1.
Таким образом , получили, что несущая способность слабого основания
не обеспечена и необходимы дополнительные мероприятия для её повышения.

Назначение
дополнительных мероприятий для обеспечения повышения несущей способности
слабого основания

А)
Уположение откосов.

Примем
m₁
= 1:1,75 и m₂ = 1:2. В этом случае а = 13,5 м; Для этих
данных b = 0,18. Безопасная нагрузка для минимального и
среднего значения t соответственно равна 0,05 МПа и 0,067 МПа.
Таким образом, уположение откосов не обеспечивает прочность слабого основания.

Б)
Устройство пригрузочных призм (берм).

Рассчитываем
максимальную возможную толщину пригрузочных берм при быстрой отсыпке насыпи,
исходя из несущей способности грунта основания, по формуле

(Д.32)

где g н
— удельный вес грунта берм;

c — сцепление грунта основания;

М j
— функция угла внутреннего трения.

При t мин
h макс
= 1,41 м; при t ср h макс = 1,91 м.

Рассчитываем
требуемую высоту пригрузочных берм по формуле ( Д.30): при t мин
h тр
= 6,9 м; при t ср h тр = 6,05 м.

Полученные
значения требуемой высоты больше максимально возможной для слабого грунта
основания. Такой вариант дополнительных конструктивных мероприятий не может
быть принят. Прежде чем перейти к рассмотрению других дополнительных мероприятий,
рассчитаем время завершения осадки слабого основания.

Прогноз
времени завершения осадки слабого основания

Анализ
консолидационных кривых торфяных грунтов показал, что фильтрационная часть
осадки составляет 80 — 85 % от конечной, связи с этим определим время
достижения фильтрационной части осадки (λф) при уплотнении
слабого основания под нагрузкой от веса насыпи.

По осреднённым данным консолидационных
испытаний при расчётной нагрузке относительная деформация λф =
0,23 — 0,25, время завершения этой части осадки образца составляет t ф = 15 — 20 мин. Время
завершения этой части осадки слабого основания определяется по формуле ( Д.33)
и составляет при n = 2 и tф = 15 мин Тф = 3,3 года; при tф
= 20 мин Тф = 4,4 года.

(Д.33)

В данном случае H ф = 6,8 м, так как
дренирование основания одностороннее. Поскольку необходимо обеспечить и несущую
способность слабого основания, и ускорение его осадки, то рассмотрим вариант
устройства песчаных свай.

Расчёт песчаных свай. Примем диаметр свай d =
80 см, расстояние между сваями (в свету) l = 2 м, длину свай 6,8
м. Отношение

Определим коэффициент
консолидации торфа (Сu) на момент завершения фильтрационной части
осадки при уплотнении под расчётной нагрузкой по опытной кривой консолидации по
формуле

(Д.34)

При степени консолидации
U = 80 % по таблице 3.4 N = 0,57. По опытной
кривой определяем t = 20 мин, отсюда С u = 0,0285 см2/мин.

Фактор времени в
горизонтальном направлении по формуле ( Д.21) равен Тг =
0,374; в вертикальном направлении по формуле ( Д.22) равен Тв =
0,032.

По графику (рис. 4.3)
определяем степень консолидации основания: U г = 95 %; U В = 26,5 %; U общ = 96 %.

Таким образом,
конструкция насыпи с песчаными сваями принятых размеров и расстояния между ними
обеспечат достижение фильтрационной части осадки за 1 год. Для расчёта свай по устойчивости
находим отношения . Безопасная нагрузка на основание равна Р_без
= 0,05 — 0,06 МПа. При
двухстадийной отсыпке насыпи h₁
= 3,5 и h₂
= 4,0 расчётная нагрузка составит Р_расч = 0,1 МПа. При такой
нагрузкеотносительная деформация будет равна λ = 0,2. При
принятых условиях
По
соответствующим таблицам (приложение 6 (Е)) находим, что
для при коэффициенте
бокового давления песка
ξ = 0,3 и коэффициенте бокового расширения торфа,
равном μ = 1,4, отношение

При
принятых размерах свай в данном случае m также равно 0,4.

Таким
образом, получено, что при перераспределении нагрузки от веса насыпи ( h 1= 3,5)
на сваи и слабое основание при устройстве свай диаметром 80 см и расстоянии
между сваями 2,0 м прочность слабого основания будет обеспечена.

Осадка
слабого основания с учетом влияния песчаных свай рассчитывается по формуле

(Д.35)

где e 0 ,
e p — соответственно
начальный коэффициент пористости грунта и коэффициент пористости,
соответствующий расчётной нагрузке.

В
данном расчёте получаем S
= 0,65 м. Эта величина осадки должна быть учтена в проектной отметке насыпи.

Расчёт
интенсивности осадки. Определим интенсивность осадки слабого
основания после прохождения её фильтрационной части. Для расчётов принята
консолидационная кривая образца W
= 400 % при уплотнении под нагрузкой, близкой к расчётной (Р = 0,08 МПа) (рис. Д.23).

Рис.
Д.23. Консолидационная кривая вида λ = f ( lg t )

Рассчитаем
коэффициент консолидации для нескольких значений степени консолидации, т.е. для
нескольких участков консолидационной кривой вида λ = f ( lg t ). Результаты расчётов сведены в таблице Д.6.

С
использованием значений Сu (по опытной кривой) рассчитываем время
прохождения нескольких значений степени консолидации слоя торфа в основании
насыпи. Результаты расчётов также сведены в табл. Д.6. Зная величину осадки на
том или ином этапе консолидации и время её прохождения, рассчитываем
интенсивность осадки по формуле

(Д.36)

где D S — величина осадки на рассматриваемом
участке (этапе консолидации);

D T — время ее прохождения.

Результаты
расчётов также сведены в указанную табл. Д.6. По этим данным находим,
при какой степени консолидации слабого слоя (от конечной осадки) достигается
требуемая интенсивность осадки для устройства покрытия капитального типа — 2
см/год. Получено, что интенсивность осадки v = 2 см/год достигается при степени
консолидации U
= 80 %, то есть к моменту достижения именно той степени консолидации, на
которую рассчитаны песчаные сваи-дрены.

Таблица Д.6

Результаты расчётов времени осадки

D λ	D t , мин				C_u ,см²/мин	U_i_D_λ	T_iu , сут	T_iu , годы	λ_ui	S, м	D S, см	D T , год	υ, см/год	Σλ	ΣT , годы
0 — 0,15	0 — 1	50	0,075	0,25	0,80	90	341,18	0,93	0,135	0,918	4,7	0,310	15,16	—	—
						95	453,57	1,24	0,142	0,965	5,5	0,410	13,41	—	—
						100	602,1	1,65	0,150	1,020	5,5	0,410	13,41	—	—
0,15 — 0,22	1 — 10	73	0,035	1,5	0,85	90	321,00	0,870	0,063	0,428	2,4	0,299	8,08	0,198	1,8
						95	426,80	1,169	0,065	0,452	2,4	0,381	6,29	0,208	2,4
						100	566,60	1,55	0,070	0,476	—	—	—	0,220	3,2
0,22 — 0,24	10 — 20	80	0,010	4,0	0,54	90	505,45	1,385	0,018	0,1224	—	—	2,60	0,216	3,2
						95	691,95	1,840	0,019	0,1292	0,68	0,455	1,49	0,227	4,2
						100	891,97	2,440	0,020	0,1360	—	0,600	1,13	0,240	5,6
0,24 — 0,255	20 — 100	85	0,0075	30	0,08	90	3249,30	8,90	0,0135	0,0918	—	3,460	0,14	0,229	12,1
						95	4510,84	12,36	0,0142	0,0969	0,51	3,350	0,15	0,241	16,6
						100	5734,12	15,71	0,0150	0,1020	—	—	—	0,255	21,4

Примечание. D λ и D t —
соответственно относительная деформация и время ее прохождения на каждом
участке кривой консолидации;

— степень консолидации (от конечной осадки
под уплотняющей нагрузкой); — соответственно 50
%-ная
степень
консолидации на данном участке D λ_i и время её прохождения; С_u = 50
% — коэффициент консолидации при U = 50 % (средний
для данного участка); U_i_D_λ — расчетная степень консолидации на
каждом участке; T_iu — время
прохождения (в сут, в год); λ_iu — относительная деформация, соответствующая U_i_D_λ ; S
— соответствующая ей осадка; D S и D Т
— соответственно разница в величине осадки и времени ее прохождения; υ —
интенсивность осадки; Σλ, и ΣТ — соответственно общая деформация
и время ее прохождения.

Рекомендации
по технологии сооружения насыпи с песчаными сваями

Для
устройства вертикальных песчаных свай необходимо отсыпать рабочую платформу из
песчаного грунта мощностью 1,5 м. Следует также предусмотреть отсыпку платформы
на ширину, превышающую размеры основания насыпи на 5 — 7 м. Работы по
устройству рабочей платформы должны выполняться по технологическим схемам,
принятым при сооружении насыпей на болотах.

Поверхность рабочей платформы
планируют, после чего намечают центры скважин. Технология устройства песчаных
свай изложена в специальной литературе, касающейся устройства наземных и
подземных сооружений. После окончания устройства песчаных свай необходимо
отсыпать на 1/2 высоты насыпи, соблюдая все необходимые требования по
технологии возведения.

Далее предусматривается технологический перерыв на 6
мес. В этот период должен проводиться геодезический контроль за ходом осадки
слабого основания. К моменту окончания технологического перерыва необходимо
определить фактическую осадку и сравнить её с расчётной.

Затем сооружается
верхняя часть насыпи до проектной отметки с запасом на установленную величину
осадки. После отсыпки насыпи на полную высоту предусматривается следующий
технологический перерыв, который по расчёту получился равным одному году. В
течение этого времени также необходимо проводить регулярный геодезический
контроль за деформациями основания во времени.

Пример
расчёта свай-дрен по уточнённой методике

Исходные
данные. Необходимо рассчитать конструкцию насыпи
на участке автомобильной дороги I
категории. Запроектированная высота насыпи 7,5 м, ширина насыпи поверху 27,5 м, п онизу
— 50,75 м, заложение откосов m
= 1:1,5 и 1:1,75. Мощность сла бого основания Н = 6,8 м.

В
результате обработки данных по природной влажности выделены следующие слои: 1-й
— от 0,5 до 1,0 м; 2-й — от 1,0 до 5,5 м .
3-й — от 5,5 до 6,8 м со средней природной влажностью соответственно 370
%, 400 %, 270 %.

Прогноз
прочности и осадки слабого основания без армирования слабой толщи. Анализ
компрессионных кривых показал, что грунт не обладает структурной прочностью на
сжатие.

Расчётная
нагрузка от веса насыпи составляет

Р0 =
g
∙ h
= 2 т/м3 ∙ 7,5 м = 15 т/м3 = 1,5 кгс/см2.

Осадку
рассчитываем по формуле

Относительная
осадка слоя равна λ = S
/ H
= 2,12 / 6,8 = 0,31.

Сопротивляемость
сдвигу по крыльчатке составляет для 1-го слоя 0,22 кгс/см2; для 2-го
слоя — 0,09 кгс/см2; для 3-го слоя — 0,25 кгс/см2.

Поскольку
наиболее слабым слоем является второй, то расчёт прочности выполняется для 2-го
слоя.

Коэффициент
безопасности рассчитываем по формуле Pбез = t
/ b .

Коэффициент
b
находим для границ слоя.

В
данном случае 2а / В = 0,846; при z 1 = 3 м; z 1 / b = 0,118; при z 2 = 5,5 м; z 2 / b = 0,235. Для этих данных b 1
= 0,20; b 2 = 0,27. Отсюда
Рбез1 = 0,45 кгс/см2; P без2 = 0,29 кгс/см2.

Коэффициент
безопасности насыпи составляет Кбез = P без / P 0 < 1.

По
консолидационным кривым находим, что время достижения 90 % степени консолидации
фильтрационной осадки при уплотнении под расчётной нагрузкой составляет 15 мин.

Для
торфа высокой влажности может быть использована квадратичная степенная
зависимость. Поэтому время достижения 90 % степени консолидации составляет

Т
= t
∙ ( H ф
/ h ф )2
= 15 ∙ (340 / 1)2 = 3,3 года.

Здесь
Нф = 3,4 м, так как фильтрация двухсторонняя.

Таким
образом, в результате расчёта получили, что прочность основания насыпи
запроектированной высоты не обеспечена. Для обеспечения несущей способности и
ускорения осадки насыпи рассчитываем свайную конструкцию.

Расчёт
свай-дрен. Для расчёта свай по устойчивости находим
отношение Pz
/ P 0
= P без
/ P расч
= 0,29 / 1,5 = 0,1933.

Принимаем
коэффициент бокового давления грунта свай ξ = 43; коэффициент бокового
расширения грунта основания μ = 0,45.

Для
Р z
/ Р0 = 0,1933, ξ = 0,3, μ = 0,45, λ = 0,31 по таблице
приложения 6
(Е) сближение свай m
получается больше 1,0. Такая конструкция не может быть принята.

Рассмотрим
вариант двухстадийной отсыпки насыпи: h 1 = 3,0 м и h 2 = 4,0 м.
Расчётная нагрузка от веса насыпи h 1 = 3,0 м составит P 0 = h 1 ∙ g
= 3,0 ∙ 2,0 = 6,0 т/м2 = 0,6 кг/см2. В этом случае
Рz / P 0
= 0,29 / 0,6 = 0,4833.

Для
Р z
/ Р0 = 0,4833, ξ = 0,3, μ = 0,45, λ = 0,31 по таблице
приложения 6
(Е) сближение свай m
составит 0,5.

Это
означает, что при диаметре свай d
= 0,8 м расстояние между ними должно быть принято l = d / m = 0,8 / 0,5 = 1,6 м.

Таким
образом, при отсыпке насыпи высотой hl = 3,0 м устойчивость насыпи будет
обеспечена устройством свай d
= 0,8 м при расстоянии между ними 1,6 м.

Рассчитаем,
через какое время будет достигнута 90 %-ная степень консолидации от
фильтрационной части осадки слабого основания. Определим коэффициент
консолидации торфяного грунта по опытной кривой консолидации при уплотнении под
расчётной нагрузкой от веса насыпи. Время ( t ) достижения U = 50 % составляет 7 мин. Коэффициент
консолидации равен:

По указанным выше формулам фактор времени в вертикальном
направлении составит

Принимаем
Т = 1/3 года (или 4 месяца).

Фактор
времени в горизонтальном направлении равен

T г = Cu ∙ Т / l2
= 0,0285 ∙ 122 ∙ 24 ∙ 60 / 1602 = 0,195.

Отношение
n
= l / d
= 1,6 / 0,8 = 2.

По
номограмме (рис. 4.3) находим степени консолидации слабого
основания: U в
= 20 %, U г = 98 %. Общая
степень консолидации будет равна U о6щ
= 100 — 0,1 / 100 — U в (100
— U г )

Таким
образом, 98 % от фильтрационной части осадки пройдёт за 4 мес. Фильтрационная
часть осадки по результатам консолидационных испытаний составляет 86 % от
конечной. Значит за 4 мес произойдёт уплотнение грунта до 83 % от конечной
осадки. При достижении такой степени консолидации слабого основания через 4 мес
будет достигнуто упрочнение слабого грунта до такого состояния, при котором
насыпь может быть отсыпана до проектной отметки, т.е. ещё на 4 м.

Рассчитаем
осадку слабого основания с песчаными сваями-дренами (приближенно).

Определим
приведённый модуль по формуле

Епр
= (1 — a )
∙ Егр а ∙ Есв.

В
нашем случае Епр = 5 кгс/см2;

Есв
= 100 кгс/см2; F св
= π ∙ d 2
/ 4 = 3,14 ∙ 0,82 / 4 = 0,5 м2. Площадь под
основанием насыпи на длине 500 м равна F ос = 50,75 ∙ 500 = 25375 м2.

Количество
свай равно:

n 1 = 500 / (1,6
0,4 0,4) = 208 шт.; n2 = 50 / 2,4 = 21 шт.;

n
= n 1
∙ n 2
= 208 ∙ 21 = 4368 шт.

Расстояние
между осями свай равно 2,4 м.

Отсюда,
а = 4368 ∙ 0,5 / 25375 = 0,086;

Епр
= (1 — 0,086) ∙ 5 0,086 ∙ 100 = 4,57 8,6 = 13,17 кгс/см2.

Осадка
слабого грунта в межсвайном пространстве составит

S = 1,5 ∙
6,8 / 13,17 = 0,77 м.

Эта
величина должна быть учтена в проектной отметке (с запасом на осадку).

Аналогичный
расчёт проводится для второго слоя насыпи.

В
результате получено, что для обеспечения прочности слабого основания и
ускорения его осадки диаметр свай должен составлять 0,8 м, расстояние между
сваями в свету — 1,6 м. При этом необходимо предусмотреть:

отсыпку
первого слоя насыпи высотой 3,0 м;

отсыпку
второго слоя насыпи до проектной отметки (т.е. 4 0,77) через 4 месяца;

устройство
дорожной одежды через год с начала возведения насыпи.

Пособие к СНиП 2.05.02-85 Пособие по проектированию земляного полотна автомобильных дорог на слабых грунтах

Таблицы для определения вертикальных и горизонтальных напряжений в основании с песчаными сваями μ = 0,2

Особенности полевых и лабораторных испытаний слабых грунтов

Примеры индивидуального проектирования насыпей автомобильных дорог

Добавить комментарий Отменить ответ

Таблицы для определения вертикальных и
горизонтальных напряжений в основании с песчаными сваями μ = 0,2

Особенности полевых и
лабораторных испытаний слабых грунтов

Примеры индивидуального проектирования насыпей
автомобильных дорог