Пособие по проектированию методов регулирования водно-теплового режима верхней части земляного полотна (к СНиП 2.05.02-85)

4. ЭПЮРЫ ВЛАЖНОСТИ ГРУНТОВ ПЕРЕД ПРОМЕРЗАНИЕМ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

4.1. Для прогноза эпюры влажности грунтов необходимо установить тип увлажнения рабочего слоя земляного полотна согласно прил.1 настоящего Пособия.

Эпюру влажности некондиционных песков морозозащитного слоя нужно определять в соответствии с изложенным в разд.7 настоящего Пособия.

При 1-м типе увлажнения рабочего слоя следует определять эпюру влажности глинистых грунтов насыпи, а также грунтов под подошвой насыпи или в основании выемки, по данным расчета перемещения в этих грунтах капиллярной воды, источником которой являются атмосферные осадки, выпадающие на поверхность проезжей части и обочин. Расчет нужно проводить по формулам (28)-(33).

При 2-м типе увлажнения рабочего слоя можно принимать без расчета влажность грунтов, равной капиллярной влагоемкости на участках дорог, проходящих в насыпи высотой не более 1,5 м, а также в выемках. Исключением являются некондиционные пески морозозащитного слоя, эпюру влажности которого определяют расчетом.

При 3-м типе увлажнения рабочего слоя можно принимать без расчета влажность грунтов равной капиллярной влагоемкости над горизонтом грунтовых вод и верховодки на участках дорог, проходящих в насыпи высотой не более 1,5 м, а также в выемках. Исключением являются некондиционные пески морозозащитного слоя, эпюру влажности которого определяют расчетом. Влажность грунтов ниже горизонта грунтовых вод, а также в пределах толщи грунта, где возможно образование верховодки, нужно принимать равной полной влагоемкости.

На участках дорог, проходящих в насыпи высотой более 1,5 м, нужно определять эпюру влажности грунтов расчетом по формулам (28)-(33).

Допускается прогнозировать эпюру влажности грунтов от атмосферных осадков, выпадающих на поверхность проезжей части и обочин, по данным расчета перемещения собственно капиллярной воды по вертикальному направлению сверху вниз, а эпюру влажности грунтов от грунтовых вод или верховодки снизу вверх.

Собственно капиллярная вода имеет, а капиллярно-подвешенная не имеет гидравлической связи с поверхностными и грунтовыми водами и с верховодкой.

4.2. Для прогноза перемещения капиллярной воды нужно выделить на чертеже профиля дороги слои грунта разной разновидности и плотности и обозначить их (рис.5).

Рис.5. Эпюры влажности грунтов перед промерзанием земляного полотна

а - схема определения эпюры влажности грунта при его увлажнении грунтовыми водами;
б - схема определения эпюры влажности грунта при его увлажнении атмосферными осадками;
в - схема определения эпюры влажности многослойных грунтов при их увлажнении грунтовыми водами;
г - эпюры влажности двухслойных грунтов на различные моменты времени.
I, II*, II, IV - номера групп капилляров;
1, 2, , - номера слоев грунта; , , - толщина слоев грунта;
 , - оптимальная влажность соответственно 1-го и 2-го слоев грунта;
, - капиллярная влагоемкость соответственно 1-го и 2-го слоев грунта

________________
     * Текст соответствует оригиналу. - Примечание "КОДЕКС".

При определении эпюры влажности грунтов от атмосферных осадков, выпадающих на поверхность проезжей части, обозначают индексом слой грунта непосредственно под дорожной одеждой; следующий слой - индексом и т.д. При этом конечный слой грунта, в котором рассматривается перемещение капиллярной воды, обозначают индексом . При наличии морозозащитного (дренирующего) слоя из некондиционных песков обозначают индексом слой грунта под ними.

Аналогично обозначают слои грунта под обочинами при прогнозе перемещения капиллярной воды сверху вниз.

За начало отсчета глубин просачивания воды следует принимать: под проезжей частью - низ дорожной одежды, под обочинами - низ их укрепления, а при наличии морозозащитных (дренирующих) слоев из некондиционных песков - низ этих слоев.

При определении эпюры влажности от грунтовых вод или верховодки обозначают индексом слой грунта непосредственно над горизонтом этих вод. В этом случае отсчет расстояния, на которое просочилась капиллярная вода, нужно начинать от горизонта грунтовых вод или верховодки.

Эпюру влажности грунта получают по данным расчета расстояний (, , , , м), на которые просочилась вода, по четырем группам капилляров, каждая из которых объединяет капилляры с одинаковыми размерами поперечного сечения.

Каждая группа капилляров характеризуется своими значениями удельной движущей силы мениска , Па, и коэффициента просачивания воды в грунте , м/с.

Перемещение капиллярной воды в грунтах следует устанавливать по группам капилляров. Для слоистых грунтов расчет проводят по уравнениям:     

;          (28)

;                                                                     (29)

;                                                                           (30)

;                                 (31)

;                                                  (32)

;                                                  (33)

где - продолжительность перемещения воды в слое грунта, обозначенном индексом , с; - расстояние, на которое просочилась вода, м; , - коэффициенты просачивания воды, в слоях грунта, обозначенных индексами и , м/с; , - угол между осью по направлению движения воды и горизонтальным радиусом тригонометрического круга, град (функциям приписывается определенный знак в зависимости от того, в какой четверти тригонометрического круга лежит ось по направлению движения воды). При перемещении воды по вертикальному направлению вверх ; при перемещении вниз ; , - удельная движущая сила мениска воды в слое грунта, обозначенном индексом , соответственно при фактической температуре и температуре 10 °С, Па; - ускорение свободного падения, м/с; - толщина слоя воды на поверхности, м; - толщина слоя грунта, м; , - коэффициенты соответственно для I и IV группы капилляров грунта, характеризующие степень их заполнения водой (при просачивании воды на всю толщину слоя грунта , в остальных случаях ); - коэффициент просачивания воды в грунте при температуре 10 °С, м/с; - температура воды в грунте, °С.