Элементы продольного профиля дороги

Продольным профилем, дороги называют развернутую в плоскости чертежа проекцию оси дороги на вертикальную плоскость. Продольный профиль характеризует крутизну от­дельных участков дороги, измеряемую продольным уклоном, и расположение ее проезжей части относительно поверхности земли. Продольный уклон является одной из важнейших ха­рактеристик транспортных качеств автомобильной дороги. Естественные уклоны местности часто превышают допус­тимые для эффективного использования автомобилей. В таких случаях уклон дороги делают более пологим, чем уклон по­верхности земли, срезая часть грунта на подъемах на возвы­шенность или, наоборот, подсыпая его, например, в местах перехода через пониженные участки рельефа.

Места, где поверхность дороги в результате срезки грунта расположена ниже поверхности земли, называют выемками, а участки, где дорога проходит выше поверхности земли, по ис­кусственно насыпанному грунту насыпями. При высоте на­сыпей менее 1 м говорят, что дорога проходит в " нулевых" отметках. Из-за устройства насыпей и выемок отметки доро­ги не совпадают с отметками поверхности земли (рис. 6.1.). На продольном профиле разница между отметкой поверхности земли по оси дороги и отметкой бровки дороги, определяющая высоту насыпи или глубину выемки, называется рабочей отметкой (рис. 6.2). Графическое изображение продольного профиля является одним из основных проектных документов, на основе которых строится дорога.

Профиль выполняется на графопостроителе, с последую­щим дополнением вручную данными о грунтах, искусствен­ных сооружениях, ситуации местности и т.п.

Рис. 6.1 Рабочая отметка земляного полотна а - в выемке; б - в насыпи

Для наглядности продольного профиля вертикальные рас­стояния (отметки) откладывают в большем масштабе, чем го­ризонтальные.

Для дорог, проходящих в равнинной местности, принят вертикальный масштаб 1:500 (5 м в 1 см) и горизонтальный масштаб 1:5000 (50 м в 1 см).

Рис. 6.2. Расположение дороги в продольном профиле

1 – дорога в “нулевых отметках”; 2 – дорога в насыпи; 3 – дорога в выемке

На горных дорогах, где продольный профиль характеризу­ется частыми изменениями уклонов поверхности земли и до­роги и значительной разностью отметок на участках не­большой протяженности, принимаются более крупные масштабы: вертикальный 1:200, горизонтальный 1:2000.

Тонкую линию на продольном профиле, соединяющую от­метки поверхности земли, называют линией поверхности земли, или черной линией. Более жирную линию, соответст­вующую отметкам бровки дороги, называют проектной. Ее изображают на продольном профиле в 2 раза более толстой, чем линию поверхности земли.

На продольном профиле же линии поверхности земли на 2 см и параллельно ей наносят грунтовый профиль в вертикальном масштабе 1:50 (50 см в 1 см), на котором выписы­вают наименования грунтов, а в шурфах и буровых скважи­нах при помощи условных обозначений показывают влаж­ность и консистенцию грунтов.

Торфы и сапропели изображают на профиле на всем уча­стке их залегания и на всю выявленную глубину условными обозначениями.

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

Краткие сведения о грунтах

Грунтом называют горную породу, слагающую верхние горизонты земной коры, затронутые физико-химическими процессами выветривания. От свойств грунтов и их состояния зависит не только устойчивость земляного полотна, но и прочность дорожной одежды.

В условиях естественного залегания грунт состоит из трех фаз: твердой, жидкой и газообразной. Жидкой фазой является вода с растворами различных солей, газообразной - смесь воздуха, некоторых газов и водяного пара. Твердая фа­за состоит из мелких минеральных частиц, суммарная по­верхность которых в единице объема велика, вследствие чего большое значение имеют процессы, происходящие на грани­це раздела между твердой и жидкой фазами. Жидкая фаза покрывает минеральные частицы и разделяет их в зоне кон­тактов. Соотношение между твердой и жидкой фазами определяет основные свойства грунта.

Важное значение имеет гранулометрический состав грунта, т.е. относительное содержание минеральных частиц различной крупности в общей массе абсолютно сухого грунта. Если в грунте до 3% глинистых частиц, а пылевых меньше, чем песчаных. Грунт называют песчаным. При наличии гли­нистых частиц от 3 до 12% грунт будет супесчаным, от 12 до 30% - суглинистым, более 30% - глинистым (размеры в мм) (табл. 6.1).

Таблица 6.1

Галечные частицы		> 20
Гравийные частицы		2...20
	крупные	0,5...2,0
Песчаные частицы:	средние	0,25...0,50
	мелкие	0,05...0,25
Пылеватые частицы:	крупные	0,01... 0,05
	мелкие	0,001...0,010
Глинистые частицы		< 0,001

Если в суглинистом грунте пылеватых частиц больше, чем песчаных, та сому грунту дают дополнительное определе­ние - пылеватый.

В легкой крупной супеси более 50% песчаных зерен раз­мером 0,25...2 мм, в остальных грунтах размер песчаных час­тиц 0,05...2 мм. При содержании 20...50% частиц крупнее 2 мм вид грунта дополняют словом гравийный, если частицы окатанные, или щебенистый, когда они острореберные неокатанные.

Виды воды в грунтах

Вода в грунтах может находиться в жидком, твердом (лед) и газообразном состояниях (пар). Водяной пар переме­щается по капиллярам между частицами грунта из пор с большой упругостью пара в поры с меньшей упругостью. При этом пар может конденсироваться и осаждаться на поверхно­сти частиц, в результате чего грунт переходит в состояние максимальной гигроскопичности.

Вода в грунте может стать связанной и свободной. Разли­чают прочносвязанную воду, образующую тонкую пленку на поверхности грунтовых частиц, удерживаемую силами моле­кулярного притяжения (толщина ее равна нескольким диа­метрам молекул воды) к рыхлосвязанную, создающую диф­фузные оболочки грунтовых частиц толщиной в несколько со­тен и даже тысяч молекул воды.

Воздушносухие грунты всегда содержат прочносвязанную воду, которую можно удалить высушиванием грунта из более теплых мест в холодные, В верхних горизонтах зем­ляного полотна влагосодержание и температура меньше, чем в нижних, что и обуславливает миграцию воды из нижних слоев в верхние. Влажность грунта земляного полотна посте­пенно возрастает, достигая максимума в конце холодного пе­риода. Одновременно с накопленном влаги происходит мороз­ное пучение грунтов, сопровождаемое их разуплотнением. Кроме скорости промерзания грунтов, на интенсивность на­копления влаги к пучения влияет скорость миграции воды, которая зависит от вида грунта, степени его уплотнения, ус­ловий подтока воды, в частности грунтовой.

Третий период оттаивания земляного полотна и макси­мального влагонасыщения начинается с установления в верх­них слоях устойчивых положительных температур и продол­жается до полного оттаивания грунта. Влажность достигает максимума; вода, освобождающаяся при оттаивании ледяных линз, насыщает разуплотненный в результате пучения грунт, вследствие чего резко снижается его устойчивость. Из-за пе­реувлажнения грунта ослабляется верхняя часть земляного полотна. Весной грунт оттаивает быстрее под дорожной оде­ждой, чем на обочинах и откосах, поэтому в средней части земляного полотна скапливается свободная вода, не имеющая выхода. В этот период увеличивается опасность разрушения дорожной одежды.

Разрушения к повреждения земляного полотна и дорож­ной одежды возникают главным образом вследствие ослабле­ния прочности грунтов в результате повышения влажности. Источниками увлажнения грунтов являются (рис. 6.1): атмо­сферные осадки 1 длительно застаивающаяся

Рис. 6.1. Источники увлажнения земляного полотна

1 – атмосферные осадки; 2 – поверхностная вода; 3 – капиллярная вода; 4 – парообразная вода; 5 – пленочная вода

поверхностная вода 2, накапливающаяся а кюветах и резервах, не имеющих стока, и просачивающаяся внутрь земляного полотна; капил­лярная вода 3, поступающая снизу по капиллярным порам из увлажненных слоев грунта; парообразная вода 4, поступаю­щая из более теплой зоны и конденсирующаяся в слоях грун­та с низкой температурой, пленочная вода 5, содержащаяся в грунте земляного полотна.

В четвертый период после оттаивания происходит по­степенное просыхание земляного полотна, т.е. уменьшается влажность, и восстановленное плотности и прочности грунта. В этот период источником пополнения влаги являются атмо­сферные осадки. Приток воды снизу от подземных вод уменьшается, а в некоторых случаях прекращается. Для пе­риода характерны минимальная влажность и максимальная плотность грунтов земляного полотна.