Пособие по проектированию земляного полотна автомобильных дорог на слабых грунтах (к СНиП 2.05.02-85)

Определение расчетных характеристик слабых грунтов

2.38. Для назначения конструкции земляного полотна на участках слабых грунтов необходимо в результате инженерно-геологического обследования получить расчетные значения показателей механических свойств грунтов, характеризующих прочность (сопротивляемость сдвигу), деформативность (сжимаемость) и скорость уплотнения грунта во времени под статической нагрузкой.

В зависимости от цели и степени детальности расчета, определяемых стадией проекта, могут использоваться различные показатели:

прочностные характеристики: полная сопротивляемость грунта сдвигу при испытании крыльчаткой, , МПа; параметры сопротивляемости грунта сдвигу в заданном состоянии его плотности и влажности (угол внутреннего трения , град; сцепление , МПа);

характеристики деформативности: штамповой модуль деформации , МПа; компрессионный модуль деформации, отвечающий проектной нагрузке, , МПа; модуль осадки , мм/м; коэффициент Пуассона (при расчете по двухмерной схеме);

характеристики уплотняемости грунтов во времени: коэффициент консолидации , см/год; консолидационные параметры: , мин; , мин/см (или , мин·Н; , мин·МПа и ·H); ; , мин, .

2.39. Механические характеристики грунтов, непосредственно входящие в расчет, следует, как правило, определять путем прямых испытаний грунтов в условиях природного залегания.

При предварительных расчетах на стадиях ТЭО и составления проекта допускается при отсутствии или недостаточном количестве данных непосредственных испытаний использовать значения механических характеристик, приведенные в табл.2-10.

2.40. Перед непосредственным определением в лаборатории или по таблицам показателей механических свойств слабых грунтов необходимо установить их основные классификационные характеристики (показатели состава и состояния): содержание органических веществ, %; содержание СаСО (при наличии реакции грунта с НСl), %; степень волокнистости или разложения для торфяных грунтов, %; пределы пластичности и для минеральных и органо-минеральных слабых грунтов (за исключением сапропелей и болотного мергеля) или только граница текучести (для иольдиевых глин), %; природную влажность , %.

Дополнительно следует определять плотность частиц грунта , г/см, содержание песчаных частиц (последнее для минеральных грунтов), а также плотность грунта , г/см. На основе этих данных дополнительно вычисляют: коэффициент консистенции грунта (для минеральных или органо-минеральных грунтов) или относительную влажность (для иольдиевых глин); число пластичности , %; плотность сухого грунта , г/см; коэффициент пористости грунта в природном состоянии . Методики определения основных классификационных характеристик приведены в прил.3.

2.41. Расчетные значения основных классификационных характеристик (показателей состава и состояния) для каждого предварительно выделенного литологически однородного слоя устанавливают путем статистической обработки полученных значений этих показателей.

При обработке данных по составу и состоянию грунта в пределах каждого слоя оценивается однородность данного слоя и уточняются границы однородных слоев в плане и по глубине. При этом за однородный принимается такой слой, в пределах которого значения основных классификационных показателей не выходят за рамки одной разновидности, определяемой по таблицам.

2.42. Однородность слоя оценивают путем построения графика рассеяния значений того или иного показателя, на который наносят границы классификационной группы (см. прил.4). Слой считается однородным, если не менее 90% экспериментальных точек укладываются в пределах, допускаемых для данной разновидности.

2.43. Для каждого однородного слоя устанавливают нормативные и расчетные значения всех основных классификационных показателей, а затем и каждого показателя механических свойств. Одновременно определяют нормативные и расчетные значения этих же показателей для отдельных расчетных поперечников, на которых отмечают более неблагоприятные значения показателей, чем средние значения для всего слоя.

2.44. Нормативные и расчетные значения показателей грунтов можно устанавливать упрощенным графо-аналитическим способом или уточненным способом статистической обработки.

При упрощенном способе за нормативное значение характеристики принимается ее среднемедианное значение, устанавливаемое непосредственно по графику рассеяния. Расчетной характеристикой служит гарантированное значение, зависящее от числа опытных определений этой характеристики по предварительно построенной с помощью графика рассеяния интегральной кривой частостей ее отдельных значений в общем числе определений. При определении гарантированных значений следует руководствоваться графиком (рис.4).

Рис.4. График для определения гарантировочной частоты
в зависимости от числа определений показателей
физико-механических свойств грунтов

При применении уточненного способа обработки результатов расчетная характеристика грунта определяется по формуле

,                                                                                                  (1)

где - нормативное значение показателя; - отклонение нормативного значения (полуширина доверительного интервала).

Величина определяется по формуле

где - коэффициент Стъюдента, принимаемый по графику (рис.5) в зависимости от заданной доверительной вероятности (коэффициента надежности) и числа измерений; - среднее квадратическое отклонение; - число измерений.