I-X - номера изолиний; 1 - граница сплошного распространения вечномерзлых грунтов; 2 - то же, островного; 3 - Северный полярный круг
4.10. Теоретическое сопротивление дорожной одежды R(од)о вычисляют по формуле:
, [м2К/Вт], (4.7)
где nод - число конструктивных слоев дорожной одежды без морозозащитного слоя;
hод(i) - толщина i-го слоя, м;
lод(i) - коэффициент теплопроводности отдельных слоев в мерзлом состоянии, Вт/(мК).
4.11. Величину требуемого термического сопротивления Rод(тр) вычисляют по формуле:
Rод(тр) = Rпp × Код × Кувл × d, [м2 К/Вт], (4.8)
где Rпp - приведенное термическое сопротивление, определяемое при помощи номограммы (см. п. 4.12);
Код - коэффициент, учитывающий срок службы дорожной одежды, между капитальными ремонтами (табл. 4.7);
Кувл - коэффициент, учитывающий схему увлажнения рабочего слоя земляного полотна, принимаемый при 2-й и 3-й схемах увлажнения равным единице, а при 1-ой схеме увлажнения - по табл. 4.8;
d - понижающий коэффициент, принимаемый для II1, II3 и II5 дорожно-климатических подзон равным 1,0; для II2, II4 и II6, подзон равным 0,95; для III-ей дорожно-климатической зоны равным 0,90; для IV дорожно-климатической зоны равным 0,85 (схему дорожно-климатических зон см. Приложение 2).
4.12. Rпp определяют с помощью номограммы (рис. 4.6) методом итерации через отношение lдоп/(СпучСр) (горизонтальная ось номограммы). Значения lдоп, Спуч, и Ср определяют соответственно по табл. 4.3, 4.9, и 4.10.
При назначении величины Ср по табл. 4.10 подбирают допустимую глубину промерзания hпр(доп) таким образом, чтобы получаемому значению отношения lдоп/(СпучСр) соответствовала величина hпр(доп) на вертикальной оси номограммы, равная принятой при определении Ср. Подбор нужно начинать со значения hпр(доп), соответствующего наименьшей допустимой глубине промерзания.
Расстояние Ну от низа дорожной одежды до уровня подземных вод, необходимое для использования номограммы, определяют, приняв за исходную, полученную в соответствии с п. 4.6 ориентировочную толщину морозозащитного слоя hмз и вычислив при заданном hмз общую толщину дорожной одежды hoд.
При глубине залегания подземных вод на участке дороги, отличающейся от указанных на номограмме, нужно определить два значения Rпр. Одно - при значении Ну на номограмме более, а другое - при значении Ну на номограмме менее данного. Искомое значение Rпp устанавливают методом интерполяции между соответствующими величинами.
4.13. После завершения расчета толщины морозозащитного слоя по формуле (4.6) сравнивают полученное значение hмз с предварительно назначенной величиной hмз. Разница не должна быть более 5 см. В противном случае расчет необходимо повторить.
Рис 4.6. Номограмма для определения требуемого термического сопротивления дорожной одежды Rод(тр): I-Х - номера изолиний на карте (рис. 4.6); I - кривая расчета для 1-го и 2-го типов увлажнения рабочего слоя земляного полотна; Ну - глубина залегания расчетного УГВ от низа дорожной одежды, включая морозозащитные слои
Таблица 4.7
| № изолинии на карте (рис. 4.5) | Значение коэффициента Код при сроке службы дорожной одежды между капитальными ремонтами | ||
| менее 10 лет | 10 лет | 20 лет | |
| I-II | 0,70 | 0,85 | 1,0 |
| III-X | 0,80 | 0,90 | 1,0 |
Таблица 4.8
| № изолинии на карте (рис. 4.5) | Значение коэффициента Кувл при первой схеме увлажнения рабочего слоя земляного полотна |
| I | 0,8 |
| II | 0,65 |
| III | 0,55 |
| IV | 0,45 |
| V | 0,40 |
| VI | 0,35 |
| VII | 0,30 |
| VIII | 0,30 |
| IX | 0,25 |
| X | 0,25 |
Таблица 4.9
| № изолинии на карте (рис. 4.5) | Значение показателя Спуч для грунтов: | |||
| Слабопучинистых | Пучинистых | Сильнопучинистых | Чрезмерно пучинистых | |
| I | 0,70 | 1,40 | 2,10 | 2,80 |
| II | 0,60 | 1,25 | 1,85 | 2,50 |
| III | 0,55 | 1,10 | 1,65 | 2,20 |
| IV | 0,50 | 1,00 | 1,50 | 2,00 |
| V | 0,45 | 0,90 | 1,35 | 1,80 |
| VI | 0,40 | 0,80 | 1,20 | 1,60 |
| VII | 0,35 | 0,70 | 1,05 | 1,40 |
| VIII | 0,30 | 0,60 | 0,90 | 1,20 |
| IX | 0,25 | 0,50 | 0,75 | 1,00 |
| X | 0,20 | 0,40 | 0,60 | 0,80 |
Примечание. Группу грунта по степени пучинистости допускается определять с помощью табл. 4.1 и 4.2.
Таблица 4.10
| Грунт земляного полотна | Значение коэффициента Ср в зависимости от толщины дорожной одежды (hод, м) и допустимой глубины промерзания (hпр(доп), см) | ||||||||
| hод = 0,5 | hод = 1,0 | hод = 1,5 | hод = 2,0 | ||||||
| hпр(доп) | hпр(доп) | hпр(доп) | hпр(доп) | ||||||
| 0-50 | 51-100 | > 100 | 0-100 | > 100 | 0-100 | > 100 | 0-100 | > 100 | |
| Песок пылеватый | 0,60 | 0,55 | 0,50 | 0,50 | 0,45 | 0,45 | 0,40 | 0,40 | 0,35 |
| Супесь легкая | 0,70 | 0,65 | 0,60 | 0,60 | 0,55 | 0,55 | 0,50 | 0,50 | 0,45 |
| Супесь пылеватая | 0,75 | 0,70 | 0,65 | 0,65 | 0,60 | 0,60 | 0,55 | 0,55 | 0,50 |
| Суглинок легкий, суглинок легкий пылеватый | 0,80 | 0,75 | 0,70 | 0,70 | 0,65 | 0,65 | 0,60 | 0,60 | 0,55 |
| Суглинок тяжелый, суглинок тяжелый пылеватый, глина | 0,85 | 0,80 | 0,75 | 0,75 | 0,70 | 0,70 | 0,65 | 0,65 | 0,60 |
Примечание. При промежуточных значениях толщины дорожной одежды следует принимать значение Ср по интерполяции соответствующих величин.
4.14. Расчет толщины теплоизолирующего слоя осуществляется также как и морозозащитного. В расчет следует включать толщину дорожной одежды, необходимую по условиям обеспечения прочности и дренирования, а также значения показателя пучинистости грунта Спуч (табл. 4.11); толщину теплоизолирующего слоя следует определять по графику (рис. 4.7) в зависимости от Rод(тр) и Rод(о).
Рис. 4.7. График для определения необходимой толщины теплоизолирующего слоя из пенопласта
Таблица 4.11
| Значения показателя Спуч для грунтов | |||
| Слабопучинистых | Пучинистых | Сильнопучинистых | Чрезмернопучинистых |
| 0,50 | 1,0 | 1,5 | 2,0 |
4.15. Пенопласт, используемый для устройства теплоизолирующего слоя должен удовлетворять следующим требованиям: прочность на сжатие при 10 % линейной деформации не менее 0,40 МПа, предел прочности при изгибе - не менее 0,70 МПа, водопоглощение по объему - не более 0,45, теплопроводность - не более 0,032 Вт/(мК) (при методах испытания по действующим ГОСТам). Выбор нужной марки пенопласта следует проводить с учетом результатов опытной проверки на дорогах.
4.16. Если рабочий слой земляного полотна включает два слоя из грунтов с различной пучинистостью (что может быть предусмотрено в целях сокращения объемов привозного менее пучинистого грунта), толщину морозозащитного слоя при верхней части рабочего слоя из менее пучинистого грунта следует рассчитывать по формуле:
hмз = hмз1 + (hмз2 - hмз1)( hмз1 + hпр(доп) - Duгр)/( hмз1 + hпр(доп)), (4.9)
где hмз1 - толщина морозозащитного слоя, которая необходима в случае полной замены местного грунта на привозной менее пучинистый, м;
hмз2 - толщина морозозащитного слоя, которая необходима при однослойной конструкции земляного полотна из местного грунта, м;
hпр(доп) - допустимая глубина промерзания земляного полотна в случае полной замены местного грунта на привозной менее пучинистый, м;
Duгр - толщина слоя замены грунта от низа дорожной одежды (без морозозащитного слоя), конструкция которой обеспечивает прочность и дренирование, м.
Расчет значений hмз1, hмз2 и hпр(доп) выполняется в соответствии с п.п. 4.9-4.13. Максимальное значение Duгр равно hмз1 + hпр(доп).
Расчет толщины теплоизолирующего слоя при замене верхней толщи земляного полотна на менее пучинистый грунт следует проводить так же, как для морозозащитного слоя.
4.17. Для определения величины морозного пучения, требуемой толщины морозозащитного или теплоизолирующего слоя может быть использована также методика, основанная на определении коэффициента влагопроводности грунта Квл (см. Приложения 7.1 и 7.2). Методику рекомендуется использовать в порядке накопления опыта ее применения. Пример применения методики приведен в приложении 8 (пример 12).