Рылымды аязға төзімдікке есептеу

Қолайсыз топырақты - гидрологиялық жағдайларда орналасқан жол аймақтарының топырақтарының маусымдық тоңазитын аудандарында, беріктік талабымен қатар жол қабаты мен жер төсемесінің жеткілікті деңгейде аязға төзімділігі қамтамасыз етілуі қажет.

Қысқы ісіну жамылғы тегістігі мен жол қабатының ұзақ қызмет етуіне қатты әсер етпейді, егерде құрылымның тоңазу процессі кезінде жүру бөлігінің жалпы көтерілуі , 9.1 кестеде келтірілген мәннен аспаса.

Құрылымды аязға төзімді деп санайды:

мұндағы - жер төсемесінің есептік (күтілетін) ісінуі;

- берілген құрылым үшін жіберілетін топырақтың ісінуі (9.1кесте).

Құрылымды аязға төзімділікке топырақты - гидрологиялық жағдайларына сәйкес, бірдей жамылғысы бар, жер төсемесінің құрылымдары да бірдей, сонымен қатар тең жағдайда құрылыс материалдарымен қамтамасыз етілген белгілі бір аймақ үшін немесе аймақтардың топтамасы үшін есептелінеді.

9.1 кесте

Жол қабатының типтеріне байланысты аязға ісінудің жіберілетін мәні

Жол қабатының типтары	Жамылғы түрі	Аязға ісінудің жіберілетін мәні
Күрделі	Жетілдірілген
Жеңілдетілген	Жетілдірілген
Өтпелі	Өтпелі

Жол құрылымының күтілетін қысқы ісінуі жер төсемесіндегі топырақта қысқы ылғал жиналу пішініне байланысты, ол негізінен тоңазудың тереңдігі мен жылдамдығына, құрылымның ылғалдану жағдайына, жер төсемесінің жер бетінен орналасу биіктігіне және топырақ су деңгейінен орналасу биіктігіне, топырақ қасиеті мен тығыздалу дәрежесіне, тұрақты материалдардың қабат қалыңдығына, олардың жылу физикалық қасиетіне және де басқа факторларға байланысты. Ісіну дәрежесіне байланысты топырақтар 6 топқа бөлінеді, аязға ісіну мөлшеріне және ылғалдану сипаттамасы бойынша жергілікті жердің типіне байланысты (9.2 кесте).

Құрылымды аязға төзімділікке есептеу үшін Z/H<1,0 жағдайында күтілетін ісіну l_ісіну. (9.1 сурет) номограмма бойынша, келесі параметрлердің мәндерін ескере отырып анықталады:

9.1. сурет – Құрылымды аязға төзімділікке есептеу номограммасы:

1 – тұрақты материал қабаты; 2 – жер төсемесінің топырағы;

Гп – тоңазу тереңдігі

Z – тоңазудың есептік тереңдігі, см;

Z₁ – жол құрылымының тұрақты қабаттар қалыңдығы, соның ішінде қосымша аяздан қорғау қабаты, см;

- материалдың жылу техникалық қасиетінің тығыздалған шағыл тас қатынасына эквиваленті (9.6 формуласымен анықталады);

H – топырақ су деңгейлерінің есептік тереңдігі (ТСД), см;

В – ісіну дәрежесіне байланысты топырақтың кешенді сипаттамасы (9.3 кесте), см²/тәу;

- климаттық көрсеткіш (9.2 сурет), см²/тәу.

9.2.а сурет- Жер төсемесінің топырағының тоңазу тереңдігінің картасы

Номограмма көмегімен (9.1 сурет) қалған белгілі парамтерлердің кез келген мәнін анықтауға болады. Сонымен, қабаттың жалпы қалыңдығын Z₁ тұрақты материалдардан келесі түрде анықтауға болады: / (В´Z) қатынасын l_ісіну = l_жіб кезінде, номограмманың тік өсінен мәнін анықтап жазық түзуді қиысықпен қиылысу нүктесіне дейін Z/H сәйкес жүргізіп, және осы нүктені жазық өске көшіріп Z₁ / Z, алады, осыдан, Z анықтап, Z₁ табамыз.

Тоңазу тереңдігінің есептік мәнін Z және оның қыс алдындағы топырақ су деңгейінің ара қашықтығын Н климат бойынша нормативтік құжаттарға сәйкес және осы параметрлердің өзгеруін көп жылдық байқаулардың нәтижелерінің көрсеткіштерін құрылыс ауданының жағдайларына сәйкес келетінін пайдаланып анықтауға болады. Z және Н есептік мәндерін аудандық зерттеулердің ақпараттары бойынша немесе карта бойынша тағайындау жіберіледі. (9.2а сурет).

9.2 кесте

Тоңазу кезінде ісіну дәрежесі бойынша топырақтардың классификациясы

Топырақтардың ісінуі	Топырақтар сипаттамасы	Ылғалдану сипаттамасы бойынша жергілікті жердің	Аязда ісінудің орташа қатынасы lісіну. тоңазу тереңдігі 1,5 м кезінде, %	Ісіну дәрежесі бойынша топырақ топтары
Ісінбейтін	0,05 мм кіші 2% бөлшектерін құрайтын ірі және орташа ірілікті қиыршық тасты құм	2-3	1* кіші	I
0,05 мм кіші 15% бөлшектерін құрайтын ірі және орташа ірілікті қиыршық тасты құм, 0,05 мм кіші 2% бөлшектерін құрайтын майда құм		1* кіші	I
Аз ісінетін	0,05 мм кіші 15% бөлшектерін құрайтын ірі және орташа ірілікті қиыршық тасты құм, 0,05 мм кіші 2% бөлшектерін құрайтын майда құм	2-3	1-2*	II
0,05 мм кіші 15% бөлшектерін құрайтын майда құм, жеңіл құмдақ және жеңіл ірі		1-2*	II
0,05 мм кіші 15% бөлшектерін құрайтын майда құм, жеңіл құмдақ және жеңіл ірі	2-3	2-4	III
Шаңды құм, шаңды құмдақ, жеңіл саздақ, ауыр, ауыр шаңды, саздар	1-2	2-4	III
Ісінетін	Жеңіл құмдақ, жеңіл және ауыр саздақ, саздар	2-3	4-7	IV
Ауыр шаңды құмдақ, жеңіл шаңды саздақ		4-7	IV
Қатты ісінетін	Шаңды құм, шаңды құмдақ, ауыр шаңды саздақ	2-3	7-10	V
Мөлшерінен қатты ісінетін	Ауыр шаңды құмдақ, жеңіл шаңды саздақ	2-3	10-15 және одан жоғары	VI
* шағыл тасты, қиыршық тасты, бөлшегінің 15% жоғарысын құрайтын 0,05 мм кіші, болжаммен шаңды құм деп қабылдауға болатын, бірақ берілетін мөлшері зертханада тексерілетін құмға қатысты ісінулер

Жолдың ісіну тереңдігін анықтауда Z қосылатын түзетулер:

Z, м	0,8	1,0	1,2	1,4	1,6	1,8	2,0	2,2	2,4
Түзету, м	0,30	0,40	0,50	0,57	0,63	0,68	0,72	0,75	0,77

9.3 кесте

Топырақ типтарына байланысты ісінулер дәрежесі

Топырақтар	В, см2/тәу көрсеткіші	Ылғалдану сипаттамасы бойынша жергілікті жердің 3-і тип жағдайында ісіну дәрежесі
Бөлшек құрамының 0,05 мм майда 2-15% шегінде болатын құм (шаңды емес), жеңіл ірі құмдақ	1,5 - 2,0	Аз ісінетін
Саздар, жеңіл және ауыр саздақтар (шаңды емес), жеңіл құмдақтар	3,0 - 3,5	Ісінетін
Шаңды құмдақтар, ауыр шаңды саздақтар, шаңды құмдар	4,0 - 4,5	Қатты ісінетін
Шаңды ауыр құмдақтар, жеңіл шаңды саздақтар	5,0	Мөлшерінен жоғары ісінетін

Тоңазу тереңдігін өлшеу кезінде қатысы бар мәндер қолданылады, мәні формула бойынша анықталады:

мұндағы - берілген өлшеулер бойынша орташа көп жылдық тоңазу тереңдігі, см;

Z_1,0 – өлшеу объектісіндегі жол қабатының қалыңдығы, см;

- жер төсемесі топырағының орташа көп жылдық тоңазу ұзақтығы, тәу.

В кешенді сипаттамасы тығыздықты талап ету кезінде топырақтың ылғалды өткізгіштігіне, толық оның ылғал мөлшеріне ( қысылған ауаны ескере отырып) байланысты. В мәнін топырақты аязға төзімділікке сынау негізі бойынша формуламен анықтауға болады:

(9.4)

мұндағы - тоңазудың тік ақаулануының сұлбаның бастапқы биіктігіне қатынасы болып саналатын топырақтың тоңазу коэффициенті (бірлік мөлшерінде):

мұндағы - сұлбаның ісіну пішіні, см;

- сұлбаның бастапқы биіктігі, см.

Жылутехникалық қасиетін ескере отырып, тұрақты материалдар қабатының эквивалентті қалыңдығы (мәрмәр жынысты шағыл тас қатынасына):

мұндағы , , . . . – тұрақты материалдардан жол қабатының қабат қалыңдықтары, см;

, . . . – тығыздалған шағыл тас қатынасына материалдардың жылутехникалық қасиетінің эквиваленті, формула бойынша анықталады:

мұндағы - шағылтастың жылу өткізгіштік коэффициенті (9.4 кесте);

- материалдың жылу қткізгіштік коэффициенті (9.4 кесте).

9.4 кесте

Әр түрлі жол - құрылыс материалдарының конструктивті қабаттарының жылуфизикалық сипаттамасы

Материал, топырақ	Тығыздығы ρ, кг/м3	Жылу өткізгіштік коэффициенті λ, Вт/(мК)
Ыстық тығыз асфальтбетон		1,40
Сондай, кеуекті		1,25
Сондай, жоғары кеуекті, соның ішінде битумді - құмды қоспа	2200-1900	1,1-1,0
Тұтқыр битуммен өңделген аглопоритті шағыл тас		0,23
Тұтқыр битуммен өңделген керамзитті қиыршық тас		0,64
Тұтқыр битуммен өңделген жеңіл толтырғышы бар қиыршық тас (шағыл тас)		0,52
10%-ды эмульсиямен бекітілген құмдақ	1700-1900	1,45
Цементбетон		1,74
6-10% цементпен бекітілген әр түрлі текті құм		1,86
10% цементпен бекітілген бір текті майда құм		1,62
Цементтопырақ құрамы: құм - 75% (массадан), керамзит - 25%, цемент - 5%	1500-1600	0,58-0,70
Цементтопырақ құрамы: құм 97-98%, полистирол түйіршіктері 3-2%, цемент 7- 6%	1300-1500	0,41-0,58
Битумцементтопырақ құрамы: Перлитті шағыл тас 20-25%, құм 75-80%, цемент 3-4%, битум 12-10% (құм, перлит және цемент массасынан)		0,52-0,5
Цементтопырақ құрамы: Құмдақ немесе құм 70-80%, аглопорит 30-20%, цемент 6%	1700-1800	0,64-0,75
Шлактібетон		0,58
Керамзиттібетон		0,75
Стиропорбетон	1000-1100	0,23
Әкпен бекітілген аз беріктікті әктастар		1,16
6-12% цементпен бекітілген саздақ	1750-1900	1,45
2-5% цементпен және 6-2% әкпен бекітілген саздақ	1800-1900	1,33
8-10% цементпен бекітілген құмдақ	1700-1900	1,51
Пенопласт	38,5-60	0,03-0,052
Пеноплэкс	38,5-50	0,03-0,032
6-8% цементпен бекітілген тастыкөмірлі күлдішлакты қоспа		0,7
Пеш шлагы		0,46
Мәрмәрдан шағыл тас		1,86
Әктен шағылтас		1,39
Қиыршық тас		1,86
Еріген ірі құм		1,74
Сондай, қатқан		2,32
Еріген орташа түйіршікті құм		1,91
Сондай, қатқан		2,44
Еріген майда құм		1,91
Сондай, қатқан		2,32
Еріген шаңды құм		1,80
Сондай, қатқан		2,20
Еріген құмдақ		1,80
Сондай, қатқан		2,03
Еріген саздақ пен саз		1,62
Сондай, қатқан		1,97
Еріген лессылар		1,51
Сондай, қатқан		2,09
Тұтқыр битуммен өңделген біртекті мәрмәр шағыл тас		1,28
Қиыршық тасты-құмды қоспа		2,10
10% цементпен бекітілген қиыршық тасты-құмды қоспа		2,02

На дорогах с капитальными и усовершенствованными покрытиями при 2-м типе местности по условиям увлажнения необходимая общая эквивалентная толщина слоев из стабильных материалов составляет обычно 65 - 80% от толщины, получаемой по номограмме (см. рис. 9.1), при Z/H =1,0, т.е. = (0,65 ÷ 0,80) ; коэффициент равный 0,65, принимают при обеспечении безопасного расстояния от бровки земляного полотна до уреза длительно застаивающейся воды.

На участках дорог, находящихся на местности 1-го типа по условиям увлажнения, не наблюдается значительного зимнего влагонакопления и пучения, даже в районах с глубоким промерзанием. В этом случае толщина дорожной одежды, определяемая расчетом на прочность, обеспечивает также и необходимую морозоустойчивость конструкции.

Однако, на дорогах с капитальной одеждой, если она подстилается пылеватыми супесями, следует предусматривать меры по ограничению поступления воды в дорожную конструкцию с поверхности.

Облегченные дорожные одежды с усовершенствованным покрытием при 2-м типе местности по условиям увлажнения необходимо проверять на морозоустойчивость только при пылеватых супесчаных грунтах. При других подстилающих грунтах толщины дорожных одежд, определяемые расчетом на прочность, обеспечивают также и морозоустойчивость.

Облегченные конструкции дорожных одежд с усовершенствованным покрытием при 1-м типе местности по условиям увлажнения на морозоустойчивость проверять не требуется.

Если для обеспечения необходимой морозоустойчивости требуется общая толщина дорожной одежды, превышающая толщину, полученную расчетом на прочность, конструкцию одежды следует откорректировать и вновь рассчитать по критериям прочности.

Дополнительные условия:

Расчет выполняют для насыпи высотой 100 см при глубине залегания грунтовых вод 250 cм от дневной поверхности (соответственно на глубине 290 cм от низа дорожной одежды).

1Находим по данным гидрометеослужбы среднюю глубину промерзания Z = 195 cм для условий г. Караганда и определяем глубину промерзания дорожной конструкции :

Z = 195+71 = 266 cм,

где 71 см - поправка определения глубины промерзания дороги.

2Для глубины промерзания 266 cм по номограмме (рис. 9.1) для пучинистых грунтов (суглинок легкий) определяем величину морозного пучения для осредненных условий при толщине дорожной одежды 51 см: Z₁/Z = 51/266 = 0,19; Z/H = 266/350 = 0,76 Þ l_пуч´α₀/B´Z = 0,6; α_о определяем по карте (рис. 7.2) - 180 см В - по таблице 7.3 - 3,0 - для суглинка легкого Þ l_пуч(ср) = 2,66 см, что меньше допустимого, равного 4 см.

Условие на морозоустойчивость выполняется.