Пособие по проектированию земляного полотна автомобильных дорог на слабых грунтах

Метод предварительной консолидации

4.27. Наиболее простым и достаточно эффективным методом повышения несущей способности слабого основания насыпи является метод постепенного его загружения (предварительной консолидации).

Постепенное загружение применяется на основаниях 2-го типа, а также на основаниях 1-го типа при использовании временной пригрузки в случаях, когда прочность слабых грунтов в природном состоянии недостаточна для восприятия расчетной нагрузки.

4.28. Метод постепенного загружения заключается в назначении определенного режима возведения насыпи для необходимого повышения прочности слабого грунта расчетного слоя при уплотнении под давлением отсыпаемых слоев насыпи. Требуемый режим возведения насыпи определяется, исходя из условия , которое должно соблюдаться в процессе сооружения насыпи.

Применение метода постепенного загружения будет тем эффективнее, чем интенсивнее упрочняется слабый грунт. В этом отношении наиболее благоприятными являются торфяные грунты. Грунты типа иольдиевых глин и глинистые грунты группы А, Б, В (см. п.2.23) упрочняются мало, в связи с чем применение рассматриваемого метода для них оказывается малооправданным.

4.29. Расчет режима постепенного загружения слабого основания производится с учетом взаимосвязи показателей влажности, прочности и осадки слабых грунтов. При этом расчетную влажность толщи, соответствующую той или иной величине осадки , устанавливают по формуле

,                  (45)

где и - соответственно начальная и конечная (т.е. эквивалентная заданной нагрузке) влажность грунта;

- осадка за любой момент времени;

- расчетная (конечная) осадка при данной нагрузке.

Примечание. Формула применима при .

4.30. Расчет целесообразнее выполнять графоаналитическим методом в следующем порядке:

- задаются тремя-четырьмя значениями осадки и, зная расчетную (конечную) осадку , вычисляют значения расчетной влажности, отвечающие этим осадкам, по приведенной формуле;

- по экспериментальным расчетным кривым и определяют значения и для полученных значений влажности;

- при найденных и вычисляют значения и строят зависимость ;

- полученную кривую заменяют некоторой ступенчатой линией, отображающей реальный характер процесса отсыпки насыпи; ступенчатую линию проводят таким образом, чтобы ее абсциссы не отличались более чем на 10% от абсцисс заменяемых криволинейных участков (что обеспечит примерное постоянство фактической нагрузки). Построенная линия представляет собой допустимый режим отсыпки насыпи, представленный в функции от величины осадки;

- определяют расчетные значения вертикальных сжимающих напряжений в слое при принятых ступенях прикладываемой нагрузки и строят консолидационные кривые для этих ступеней в виде зависимости осадки основания от времени при различных нагрузках на поверхности;

- используя график реального режима отсыпки и построенные кривые консолидации, строят график осадки во времени с учетом режима нагружения.

График дает возможность получить искомую зависимость режима нагружения слабого основания в зависимости от времени. Эту зависимость можно перестроить непосредственно в технологический график зависимости толщины отсыпаемого слоя от времени.

4.31. Метод расчета основан на учете скорости осадки и изменении состояния и свойств грунтов на этапе фильтрационной консолидации (т.е. без учета вторичной консолидации).

При слоистой толще расчет осложняется, однако принцип сохраняется такой же. В таких случаях необходимо учитывать, что на разных этапах консолидации опасным может быть не один и тот же слой слабой толщи.

4.32. Для упрощения практических расчетов можно выполнять их в обратном порядке: задавшись режимом нагружения, наиболее реальным для конкретных условий производства земляных работ, проверяется возможность его осуществления путем сравнения величины безопасной нагрузки на несколько моментов времени с фактической нагрузкой на те же моменты времени. Если безопасная нагрузка окажется в какой-либо момент меньше действующей, то необходимо изменить режим отсыпки и повторить расчет.

Величины ступеней нагружения целесообразнее принимать кратными толщинам слоев, принимаемым по условиям технологии послойного уплотнения грунтов насыпи.

Пример расчета режима возведения насыпи приведен в приложении 5 (Д).