практикум по дорогам

Окончание табл. 2.3

1	2	3	4	5	6
11	1	м	Супесь пылеватая с гравием	0,0	8,7
	2	• • •	Глина песчанистая, с валунами	8,7	21,0
	3	• •	Мергель	21,0	33,4
	4	• • •	Известняк доломитовый,	33,4	45,6
			трещиноватый
	5	• • •	Доломит	45,6	55,5
12	1	N2	Супесь тяжелая пылеватая, валунная	0,0	6,4
	2	• • •	Глина жирная, бурая	6,4	12,7
	3	• • •	Мел серый плотный	12,7	23,5
	4	• • •	Мергель	23,5	30,0
	5	• • •	Гранит серый	30,0	55,7

Вколонке «система» в верхней строке ставится название геологического периода, соответствующего геологическому индексу из табл. 2.3. В остальные строки проставляются периоды из табл. 2.1. в убывающем порядке.

Вколонке «индекс» проставляется геологический индекс, обозначающий название периода. В колонке «геологическая колонка» ставятся обозначения видов горных пород в соответствии с их литологическим составом.

Мощность определяют по глубине залегания породы из табл. 2.3.

Заключение

На основании данных геологической карты выполнен геологический разрез, на котором представлены высотные отметки:

- высшая точка на схеме - 1 3 0 м;

-низшая точка - 5 0 м.

Таким образом, превышение между экстремальными точками на местности составило 80 м.

Составлена стратиграфическая колонка, включающая пять слоев горных пород, принадлежащих к возрастным периодам: от четвертичного до юрского.

П р а к т и ч е с к а я р а б о т а № 3

ОБОСНОВАНИЕ ПРИГОДНОСТИ ГРУНТА ДЛЯ УКРЕПЛЕНИЯ ВЯЖУЩИМИ МАТЕРИАЛАМИ

Введение

Все грунты по степени пригодности для укрепления вяжущими материалами подразделяются на три группы (рис. 3.1):

1)пригодные;

2)условно непригодные;

3)непригодные.

20

100

50

20

10

5

2

1

0,5 ОД ОД 0,05 0,02 0,010,005 0,002 0,001

Размеры частиц, мм

Рис. 3.1. Классификация грунтов по степени пригодности для укрепления вяжущими материалами

Пригодные грунты подразделяются на четыре подгруппы: IA, 1Б, IB, 1Г. Подгруппа IA включает крупно- и мелко обломочные грунты в естествен-

ном виде, наиболее пригодные для укрепления любыми материалами (характеризуются высокими показателями прочности).

Подгруппа 1Б включает песчаные, супесчаные и легкосуглинистые грунты, а также песчано-глинистые смеси оптимального гранулометрического состава.

Подгруппа IB включает суглинистые и тяжелосуглинистые грунты пылеватых и непылеватых разновидностей, характеризуемые ограниченной пригодностью (для них рекомендуется применение комплексных методов). Для тонкого размельчения этих грунтов необходимо использовать многократные однопроходные грунтосмесительные машины или стационарные установки.

Подгруппа 1Г включает песчанистые и пылеватые глины, которые являются условно пригодными для укрепления. Грунты, включенные в эту подгруппу, допускается подвергать укреплению лишь при использовании добавок активных веществ.

Условно непригодные грунты. Эта группа включает крупнообломочные несвязные каменные породы, не пригодные для укрепления по причине малого содержания песчано-глинистых фракций. Крупные обломки могут вызвать поломку рабочих органов грунтосмесительных машин.

Непригодные грунты представлены жирными высокопластичными глинами, обладающими большой связностью в сухом состоянии. Такие грунты требуют колоссальных затрат механической энергии на обработку и чрезмерного расхода вяжущего, что экономически невыгодно.

21

При сооружении земляного полотна все грунты классифицируются по пригодности в зависимости от их дорожно-строительных свойств. Верхнюю часть земляного полотна следует устраивать преимущественно из непучинистых и слабопучинистых грунтов: на толщину 1,2 м - от поверхности цементобетонных покрытий и 1,0 м - от поверхности асфальтобетонных покрытий.

Крупнообломочные грунты, к которым относятся щебенистые (галечниковые), дресвяные (гравийные), а также гравелистый песок, являются весьма пригодными для сооружения земляного полотна автомобильной дороги. К этой же категории относятся песок гравелистый и супесь легкая крупная (табл. 3.1).

Таблица 3.1

Классификация грунтов по пригодности для земляного полотна автомобильной дороги

Вид грунта

Крупнообломочные

Песчаные:

ПЕСОК

Пылеватоглинистые:

СУПЕСЬ

СУГЛИНОК

ГЛИНА

Весьма

Пригодные

щебенистый

галечниковый

дресвяный

гравийный

гравелистый

-

-

-

легкая

крупная

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Пригодность грунтов

Пригодные Малопригодные Непригодные

-

крупный

средний

мелкий

-

-

легкая

-

-

легкий

-

тяжелый

-

песчанистая

-

-

—	-
-	-
-	-
-	-
-	-
-	-
пылеватый	-
-	-
-	-
пылеватая	-
	тяжелая

-пылеватая

-

-

легкий пылеватый -

-

-

тяжелый пылеватый -

-

-

пылеватая - - жирная

22

Песок крупный и средний относятся к категории пригодных. К этой же категории относится песок мелкий, однако он является менее устойчивым по сравнению с крупным и средним. Пригодными для сооружения земляного полотна также являются: супесь легкая, суглинок легкий и тяжелый, глина песчанистая.

Наличие большого количества пылеватых частиц в грунтах естественного сложения придает грунту неустойчивые свойства, т. к. пылеватые частицы при увлажнении приобретают текучие свойства. Пылеватые разновидности образуют категорию малопригодных грунтов, к которой относятся: песок пылеватый, супесь пылеватая, суглинки легкий пылеватый и тяжелый пылеватый, а также глина пылеватая.

Из всех разновидностей грунтов только два вида образуют категорию непригодных,, к которой относятся: суглинок тяжелый пылеватый и глина жирная.

В производственных условиях границей между гравийными и песчаными частицами принято считать не 2, а 5 мм. Это связано с тем, что при просеивании частиц через грохоты с отверстиями 5 мм получение песчаных фракций происходит значительно быстрее и производительнее, чем через грохоты с отверстиями 2 мм. При этом присоединение частиц размером 2-5 мм к песчаным фракциям существенно улучшает физические и механические свойства песка. С другой стороны, удаление частиц размером 2-5 мм из массы гравия улучшает физические и механические свойства этих материалов.

Задание

1.Определить вид грунта по модулю крупности.

2.Определить однородность грунта по коэффициенту максимальной неоднородности.

3.Определить максимальную плотность и оптимальную влажность грунта.

4.Определить пригодность грунта для укрепления вяжущими материалами.

Длярасчета используются исходные данные, представленные в табл. ПЗ.

	Пример расчета
	Исходные данные
1.	Вариант-	26.
2.	Содержание частиц (г) следующих размеров (мм):	45 г;
	2,5 м м -
	1,25-	75;
	0,63-	155;
	0,315-	95;
	0,16-	50;
	менее 0,16 -	80.

23

л

3.ПЛОТНОСТЬ грунта (г/см ) при влажности (%):

pW] = 1,8 г/см3				при	W\ = 6 %;
pw	= 2,0	г/см3		при	W2 = 8 %;
W3	= 2,1	г/см	3	при	= 14 %.
p

Порядок расчета

1. Определяют вид грунта по модулю крупности. Для этого производят обработку результатов лабораторных исследований. Результаты исходных данных переносят в табл. 3.2.

Таблица 3.2

Результаты обработки лабораторных исследований

№	Размеры	Остатки	Частные	Полные	Полные
п/п	отверстий сит, мм	на ситах m„ г	остатки аи %	остатки Аи %	просевы ПП, %
1	2	3	4	5	6
1	2,5	45	9	9	91
2	1,25	75	15	24	76
3	0,63	155	31	55	45
4	0,315	95	19	74	26
5	0,16	50	10	84	16
6	менее 0,16	80	16	100	0

1.1. Определяют частные остатки по формуле

т.

a.j = — -100, %,

где Mi - остатки на ситах, г;

т- масса навески, отобранной для просеивания (сумма чисел столбца 3), г.

1.2.Определяют полные остатки

Ai = а 2 , 5 + а 1,25 + а 0 , 63 + а 0 , 3 15 + а 0,16 + а < 0,16'

где аг- - частные остатки, %.

1.3.Определяют полные просевы

ПП= 100-А., %.

24

1.4. Олределяю«шдуль крупности

М =	+ А Ь 2 5 + А 0,63 + А0,315 + А 0,16 + А<0,16 ^ 4
к	100

Модуль крупности и полный остаток на сите 0,63 отражают категорию песка (табл. 3.3).

					Таблица 3.3
			Показатели зернового состава
	№	Тип песчаного	Группа песка	Модуль	Полный остаток
		грунта			на сите 0,63, %
	' п/п		(ГОСТ 8736-93)	крупности
		по СТБ 943-2007			по массе
	1	Гравелистый	Очень крупный	Свыше 3,5	Свыше 75
			Повышенной
	2	Крупный	крупности	3,0-3,5	65-75
			Крупный	2,5-3,0	45-65
	3	Средний	Средний	2,0-2,5	30-45
	4	Мелкий	Мелкий	1,5-2,0	10-30
	5	Пылеватый	Очень мелкий	1,0-1,5	До 10
			Тонкий	0,7-1,0	Не нормируется
			Очень тонкий	До 0,7	Не нормируется

По результатам лабораторных данных грунт характеризуется как песок повышенной крупности. Согласно СТБ 943-2007 грунт является гравелистым.

2. Определяют однородность грунта по коэффициенту максимальной неоднородности.

2.1. На основании данных табл. 3.2 строят суммарную кривую гранулометрического состава, на которой по оси абсцисс откладывают в логарифмическом масштабе диаметры частиц, а по оси ординат - полные просевы (рис. 3.2).

а«

о

оа.

с

и

х

ч

о

С

,1

0,2

0,3

0,4

0,50,60,70,8

1,0

2,0

3,0

4,05,06,07,08,0

Рис. 3.2. Суммарная кривая гранулометрического состава грунта

25

2.2. Определяют коэффициент неоднородности

0 92

К = —— = _z__L — 4?6,

й?10 0,2

где £/60 - диаметр, соответствующий 60 %-му содержанию фракций;

d\Q - действующий (эффективный) диаметр, соответствующий 10 %-му содержанию фракций.

Пески, у которых К> 3 относятся к разнозернистым, К < 3 - к одномерным. По результатам лабораторных данных грунт характеризуется как песок

разнозернистый.

2.3. Определяют показатель максимальной неоднородности

U		dQ,	з 7	= 17,
	=d, n - - 2 L		= 0,7- —
max	50	d05	0,15

где d0s, d50, d95 - диаметры частиц, содержащихся в грунте соответственно в количестве 5, 50, 95 %.

По показателю максимальной неоднородности песчаные грунты подразде-

ляются на:
-	однородные-			(£4iax<4);
-	среднеоднородные -			(4 < Umax < 20);
-	неоднородные -			(20 < t/max < 40);
-	повышенной неоднородности -			(С/тах > 40).
По результатам лабораторных данных грунт характеризуется как песок
среднеоднородный.
3. Определяют максимальную плотность и оптимальную влажность грунта.
3.1. Определяют плотность сухого грунта
	pd =	В	=	У	= 1,69 г/см3,
	а	1 + 0,01 -W 1 + 0,01-6

где р - плотность грунта (исходные данные), г/см3; W- влажность грунта, %.

Результаты расчетов сводят в табл. 3.4.

Таблица 3.4

Результаты расчета плотности сухого грунта

	№	Плотность грунта,	Влажность грунта,	Плотность сухого грунта,
	п/п	г/см3	%	г/см3
			6
		1,8		1,69
		2,0	8	1,85
		2Д	14	1,84

26

3.2. Строят график зависимости	плотности	сухого	грунта от влажности
(рис. 3.3).
рЛ г/см3 2,0
Рd max
1,9
1,8
1,7
1,6
1,5	rWr опт
6	8	10	12 W,%

Рис. 3.3. График зависимости плотности сухого грунта от влажности

Максимальная плотность грунта составляет 1,85 г/см3, а оптимальная влажность - 8 %.

4. Определяют пригодность грунта для укрепления вяжущими материалами. Грунт относится к весьма пригодной категории для укрепления вяжущими

материалами (см. табл. 3.1).

Заключение

Лабораторные испытания грунта позволили сделать следующие выводы:

1)грунт является гравелистым, разнозернистым, среднеоднородным;

2)максимальная плотность грунта составляет 1,85 г/см3, оптимальная влажность - 8 %;

3)такой вид грунта весьма пригоден для укрепления вяжущими.

П р а к т и ч е с к а я р а б о т а № 4

О Ц Е Н К А У С Т О Й Ч И В О С Т И О Т К О С А В Ы С О К И Х Н А С Ы П Е Й И Г Л У Б О К И Х В Ы Е М О К З Е М Л Я Н О Г О П О Л О Т Н А

Введение

При проектировании высоких насыпей и глубоких выемок необходимо оценить и обеспечить устойчивость откосов. В соответствии с ТКП 45-3.03-19-2006 крутизну откосов насыпей, укрепленных посевом трав, назначают по табл. 4.1. Наибольшую крутизну выемок (при высоте откоса до 12 м в песчаных и глинистых грунтах) назначают 1:1,5.

27

Таблица 4.1

Наибольшая крутизна откосов

		НЕшбольшая крутизна откосов
Грунты насыпи		при высоте откоса насыпи, м
	До 6	До 12, в т.ч.
		в нижней	в верхней
Крупнообломочные грунты, пески		части - до 6	части - от 6 до 12
крупные, пески средние	1:1,5	1:1,5	1:1,5
Пески мелкие, пески пылеватые	1:1,5	1:2	1:1,5
Глинистые грунты	1:1,75	1:2	1:1,75

При оценке устойчивости откоса необходимо:

1) установить индекс классификационной группы откоса, определяющей особенности строения и гидрогеологического режима грунтовой толщи, слагающей откос и его основание (табл. 4.2);

Таблица 4.2

Инженерно-геологические особенности грунтовой толщи

	Тип земляно-	Вид строения откоса	Разновидность по ха-	Разновидность по воз-
				действию подземных
	го полотна	по наличию слоистости	рактеру слоистости
				и поверхностных вод
	Насыпь	А. Однородный		1. Безводный
		Б. Слоистый	-	2. Подверженный
				силовому воздействию
	Выемка	А. Однородный		воды
				1. Безводный
		Б. Слоистый	1. Горизонтальные	2. Несущий поток
			слои	грунтовых вод

2.Падение в сторону выемки

3.Падение от выемки

4.Сложное расположение слоев

2)выбрать метод расчета для проверки устойчивости откоса;

3)провести расчеты по выбранным методам и получить расчетное значение коэффициента устойчивости;

4)сопоставить полученное значение коэффициента устойчивости с требуемым значением и сделать заключение о степени устойчивости;

5)при недостаточной устойчивости необходимо выбрать мероприятие или комплекс мероприятий, обеспечивающих ее повышение наиболее рациональным в данных конкретных условиях способом.

28

Различают общую и местную устойчивость откоса. При нарушении общей устойчивости происходит смещение значительных массивов грунта. При этом грунт деформируется по кривой скольжения(по плоской поверхности) или выдавливается из слоистой системы. Нарушение местной устойчивости происходит в приоткосной зоне под действием погодно-климатических факторов, приводящих к снижению прочности грунтов.

Обрушение откоса обычно связано с преобладанием сдвигающих касательных напряжений над силами сопротивления грунта сдвигу. Касательные напряжения в откосах земляного полотна возникают под действием собственного веса грунта земляного полотна, подвижной нагрузки на откосе и давления воды, фильтрующейся через грунт откоса.

Сопротивление грунта сдвигу обусловливается силами внутреннего трения и сцепления. Если значение угла внутреннего трения ф > 0 ,то силы трения в грунте откоса возникают в результате собственного веса грунтовой толщи. В этом случае сдвиг будет происходить по площадкам, сливающимся в пределе в некоторую криволинейную поверхность скольжения, которая в условиях плоской задачи имеет на чертеже вид линии скольжения.

Если откос насыпи или выемки состоит из однородных грунтов, то расчет его устойчивости производится по одному из следующих методов: круглоцилиндрических поверхностей скольжения, Гольдштейна, номограмм, Маслова и другим, а если откос состоит из разнородных грунтов, то устойчивость рассчитывается по методу горизонтальных сил Маслова-Берера. Если состав однородного грунта не принимать во внимание, то устойчивость определяется по методу равнопрочного откоса. Этот метод основан на допущении, что для любой точки поверхности свободного склона угол устойчивого откоса для связанного грунта равен углу сопротивления сдвигу грунта:

а = \\> р .

По этому методу можно построить профиль устойчивого откоса при условии, что последний находится в состоянии предельного равновесия. Этот метод применяется при заранее заданном коэффициенте запаса.

Задание

1.Спроектировать графоаналитическим методом (методом равнопрочного откоса) контур равнопрочного откоса насыпи при заданном коэффициенте запаса без внешней нагрузки.

2.Спроектировать контур равнопрочного откоса при заданном коэффициенте запаса и действии на откос равномерно распределенной нагрузки.

Длярасчета используются исходные данные, представленные в табл. П4.

29