Сооружение земляного полотна в сложных условиях (стр. 11 )

Тип грунта	Состояние грунта
переувлажненное	полностью увлажненное	недостаточно увлажненное
Песчаный Супесчаный Суглинистый Глинистый	Более 15 » 25 » 30 » 40	12…13 17…23 22…28 27…33	Менее 10 » 15 » 20 » 25

Сопротивление грунта растяжению в несколько раз меньше, чем сопротивление сжатию, поэтому влияние влажности и гранулометрического состава на эту характеристику не столь заметно. При разработке грунта наиболее рациональным и наименее энергоемким оказывается такой способ, при котором для разрушения грунта используется деформация растяжения (например, скол, резание и т. п.).

Важнейшей характеристикой вечномерзлых грунтов является их сопротивление резанию. предложил оценивать сопротивляемость грунтов резанию по числу ударов динамического плотномера конструкции ДорНИИ. Получены эмпирические формулы для расчета числа ударов С динамического плотномера в зависимости от температуры и влажности грунта.

Прочность ВМГ массивной криогенной текстуры (W ≥ Wn) может быть рассчитана по формуле

(5.9)

где А, В, Д, Е – постоянные коэффициенты для каждого типа грунта [14]; Tr – температура грунта; W – влажность грунта, %.

Формула (5.9) имеет вид:

· для песков

;

· для супесков

;

· для суглинков

;

· для глин

Для слоев активного и пассивного криолитогенеза ВМГ (W ≈ Wn) эта зависимость имеет вид:

(5.10)

· для супесков

;

;

· для суглинков

;

· для глин

В летнее время года сезонно-талый слой ВМГ находится в оттаявшем состоянии. Величина С в этом случае определяется по формулам:

(5.11)

· для глин

· для суглинков

· для супесков

Классификация мерзлых грунтов. Существует три системы группировки грунтов по трудности разработки. Первая система используется для нормирования параметров машин для разработки грунтов в процессе их конструирования и эксплуатации. По второй системе талые грунты разделены на 6 групп, а мерзлые – на 4 группы. Эта система предназначена для определения норм времени при разработке грунтов различными машинами. Она приведена в сборниках норм (ЕНиР).

Третья система основана на оценке скорости прохождения упругих волн через грунт, измеряемой сейсмографом: 1500…2000 м/с – мягкие и плотные грунты; 2500 м/с и более – полускальные грунты; 6000…7000 м/с – скальные грунты. Грунты, имеющие скорости упругой волны до 3000 м/с, эффективно разрабатываются рыхлителями статического действия. Грунты со скоростью упругой волны более 3000 м/с требуют использования энергии взрыва для их разработки.

Категорию ВМГ, как разрабатываемого материала, наиболее просто и надежно определять по числу ударов С плотномера. По ГОСТ 17343-83 мерзлые грунты по числу ударов С разделяют на 4 категории: V –
35…70 уда­ров; VI – 70…140 ударов; VII – 140…280 ударов; VIII – 280…560 ударов. Установлено, что в ВМГ число С достигает 650…700 ударов при температуре воздуха –40 °С и ниже (табл. 5.2). По шкале определения группы грунта по трудности разработки машинами ВМГ сезонно-мерзлые грунты разделяют на 6 разрядов: V – 35…70 ударов; VI – 70…140 ударов; VII – 140…280 ударов; VIII – 280…420 ударов; IX – 420…560 ударов; X – 560…700 ударов.

Таблица 5.2

Изменение числа С в зависимости от температуры
и влажности вечномерзлого грунта

Грунт	Температура, 0С	Влажность, %
12–16	17–22	23–27	28–35	36–45	46–55
Песчаный Супесчаный Суглинистый Глинистый	–5…–14 –15…–24 –25…–34 –35…–44 –45…–54 –5…–14 –15…–24 –25…–34 –35…–44 –45…–54 –5…–14 –15…–24 –25…–34 –35…–44 –45…–54 –5…–14 –15…–24 –25…–34 –35…–44 –45…–54	225 280 310 360 505 – – – – – – – – – – – – – – –	100 135 140 145 180 235 310 425 520 650 – – – – – – – – – –	– – – – – 160 245 360 400 510 275 330 435 510 690 – – – – –	– – – – – 125 165 255 345 390 190 265 360 455 520 270 280 375 420 430	– – – – – – – – – – 125 135 220 245 375 215 255 295 340 370	– – – – – – – – – – – – – – – 170 200 245 260 290

При проектировании земляного полотна железных дорог на ВМГ основания сооружений классифицируют в зависимости от степени относительного сжатия грунта и просадочности. Установлено 4 категории оснований на ВМГ:

– основания I категории – слабосжимаемые (прочные), имеют относительное сжатие до 0,05; сложены породами скальными, крупнообломочными, а также глинистыми твердой и полутвердой консистенции;

– основания II категории – среднесжимаемые, относительное сжатие 0,05…0,1; сложены глинистыми грунтами туго - и мягкопластичной консистенции (при оттаивании), а также песчаными и крупнообломочными материалами при наличии прослоев линз льда;

– основания III категории – сильносжимаемые (слабые), относительное сжатие 0,1…0,4; сложены глинистыми грунтами текучепластичной и текучей консистенции (при оттаивании), а также песчаными и крупнообломочными материалами с включением прослоев линз льда; мари с торфом мощностью до 1 м; основания IV категории – просадочные, относительное сжатие более 0,4; к таким основаниям относятся участки ВМГ с наличием подземного льда, а также мари с торфом мощностью более 1 м.

Для предварительного отнесения грунтов к той или другой категории просадочности можно воспользоваться табл. 5.3.

В соответствии с классификацией оснований на ВМГ применяется следующая классификация грунтов по степени просадочности:

Категория грунта Относительное сжатие, %

I – непросадочные........................................................................ 0

II – малопросадочныедо........................................................... 10

III – просадочные................................................................. 10…40

IV – сильнопросадочные.............................................. более 40.

Таблица 5.3

Дорожно-мерзлотная классификация грунтов

Наименование и состав грунтов	Влажность мерзлых грунтов, %, по категориям
I	II	III	IV
Гравийно-галечные и щебенисто-дресвяные с примесью песка	Менее 5–9	9–15	Более 15	–
То же с примесью супеси или суглинка до 25 %	9–13	13–17	Более 17	–
То же с примесью супеси или суглинка до 50 %	11–16	16–20	Более 20	–
Пески	15–17	17–25	Более 25	–
Супеси: легкие тяжелые	11–13 14–16	13–23 16–25	23–53 25–56	Более 53 Более 56
Суглинки: легкие и средние тяжелые глины	17–20 21–23 25	20–28 23–53 25–40	28–60 35–66 40–75	Более 60 Более 66 Более 75

5.2. Производство земляных работ в условиях вечной мерзлоты

Особенности организации земляных работ. В районах распространения ВМГ (в северной строительно-климатической зоне) значительную часть года занимает зимний период (до 200…300 суток) с еще более суровыми параметрами, чем в более умеренной зоне. В этих условиях особое значение имеет качественное и своевременное решение вопросов организации работ.

При составлении проекта организации работ необходимо учитывать все агрессивные факторы сурового климата, неблагоприятные мерзлотно-грунтовые условия района строительства, а также труднодоступность и малую освоенность, характерную для зоны распространения ВМГ. При производстве строительных работ на открытом воздухе необходимо учитывать потери рабочего времени по метеорологическим условиям и вследствие снежных заносов. Эти потери могут достигать 25 % и более от общей продолжительности зимнего периода и зависят от географического положения строительной площадки.