Методические рекомендации по разработке выемок в глинистых грунтах влажностью выше оптимальной и использованию этих грунтов для возведения насыпей автомобильных дорог во II и III дорожно-климатических зонах

5. Комплексная оценка устойчивости и стабильности земляного полотна
при разработке индивидуальных конструкций насыпей и выемок

5.1. Для обоснования проектной конфигурации насыпей высотой более 12 м, определения допустимой влажности используемого для отсыпки грунта из выемки необходима комплексная оценка устойчивости и стабильности земляного полотна.

Расчеты осуществляют в такой последовательности:

оценивают устойчивость откосов по прочности и определяют рациональную конфигурацию конструкции при допустимой степени влажности используемого грунта; определяют на основе реологического анализа длительную устойчивость откосов и выполняют прогноз деформаций ползучести;

для расчетной конфигурации насыпи устанавливают конечную величину осадки нестабильных слоев грунта повышенной влажности и время ее завершения.

5.2. Для оценки устойчивости откосов насыпей по прочности следует использовать метод круглоцилиндрической поверхности скольжения (КЦПС) в интерпретации Союздорнии с применением ЭВМ для массовых расчетов.

При залегании в основании грунтов повышенной влажности, переувлажненных или слабых необходимо оценивать устойчивость основания также методом КЦПС. Расчетная кривая должна при этом проходить в слабых грунтах основания.

Для выполнения расчетов устойчивости необходимы следующие данные: рабочие отметки насыпи по всей длине участка ее сооружения из грунтов выемки; диапазон влажности разрабатываемых грунтов; зависимости прочностных характеристик грунта насыпи и ее основания , , , от влажности в зоне сдвига.

5.3. Расчет устойчивости выполняют для нескольких (не менее трех) рабочих отметок (высот насыпей) и нескольких заложений откосов. Рациональную конфигурацию откосов для каждой рабочей отметки определяют следующим образом. Рассчитывают общую устойчивость насыпи высотой при нескольких заложениях откосов, принимаемых, например, по табл.4.1. Для каждого заложения и каждой -й пары прочностных характеристик используемого грунта и или и определяют коэффициент устойчивости насыпи данной высоты. Причем каждая пара значений прочностных характеристик грунта должна соответствовать одному из значений влажности в расчетном диапазоне. По результатам расчета строят зависимости коэффициентов устойчивости (для и ) и для ( и ) от влажности для конкретной рабочей отметки (высоты насыпи) и различных заложений откоса : (рис.5.1).

Рис.5.1. Зависимость прочностных характеристик грунта и коэффициента устойчивости откоса
от влажности грунта

Этот график может быть перестроен и представлен в виде зависимости коэффициента устойчивости от заложения откоса при различных значениях влажности для конкретной высоты насыпи (рис.5.2).

Рис.5.2. Зависимость коэффициента устойчивости насыпи высотой 20 м от показателя
заложения откоса при различной влажности грунта:
 _____ - при расчете устойчивости по ; - - - - то же, по

5.4. Проектирование расчетной (по условию прочности - первое предельное состояние) конфигурации откосов насыпей при 12 м осуществляют следующим образом.

По оси абсцисс графика откладывают расчетный, а также допустимый (см. табл.1.1) диапазоны влажности для данного грунта; по оси ординат - значение требуемого коэффициента устойчивости (см. п.5.6). Через точку, соответствующую значению на оси ординат, проводят прямую, параллельную оси абсцисс; точки пересечения с кривыми и сносят на ось абсцисс. Точки пересечения прямой, проведенной через точку, соответствующую , с кривыми для различных заложений откоса будут соответствовать их расчетным значениям, а величины абсцисс для этих точек - расчетному значению допустимой влажности грунта.

5.5. В диапазоне допустимых влажностей грунта при на основе построенных по результатам расчета графиков (см. рис.5.1, 5.2) для данной рабочей отметки насыпи получают несколько расчетных заложений откосов, каждое из которых соответствует определенному допустимому (по степени влажности грунта) значению влажности.

Выбор заложения (крутизны) откоса для заданной рабочей отметки осуществляют в зависимости от степени влажности используемого грунта. Допустимая степень влажности конкретного грунта в конструкции насыпи определяется (при заданной высоте) максимально возможным заложением откосов по условиям размещения земляного полотна и полосы отвода, однако она не должна превышать значений, приведенных в табл.1.1.

Окончательный выбор расчетного заложения и допустимой степени влажности грунта следует осуществлять на основе технико-экономического обоснования.

5.6. Требуемый коэффициент устойчивости насыпи по прочности (первое предельное состояние) следует определять по выражению

 ,                                                            (5.1)

где - коэффициент надежности по назначению сооружения (см. СНиП 2.02.01-83); =1,25 - для дорог I категории, =1,15 - для II и =1,1 - для III категории;