Razumcev EHduard Vladimirovich 2016 (1212234), страница 10
Текст из файла (страница 10)
- атмосферные осадки будут способствовать пучению грунтов при значительном загрязнении балласта, необеспеченном отводе воды с основной площадки, при наличии балластных углублений (корыта, ложа);
- грунтовые воды с высоким уровнем залегания и большой высотой капиллярного поднятия воды будут вызывать значительное пучение грунтов земляного полотна, если будут попадать в зону промерзающего грунта.
7.2.2 Механизм морозного пучения
При отсутствии в зоне зимнего промерзания грунтов водоносного слоя (свободной и капиллярной воды), а также при небольшой влажности глинистых фунтов пучение будет происходить за счет замерзания воды в порах грунта при температурах ниже О °С, и увеличения ее в объеме на 9 %. В этом случае пучение будет небольшим - до 20-30 мм за зиму и не вызовет появление пучинных неровностей, которые бы привели к недопустимым искажениям рельсовой колеи. Такое пучение принято называть равномерным.
Процесс пучинообразования в глинистых грунтах происходит следующим образом. При охлаждении поверхностного слоя грунта ниже О °С в первую очередь в нем замерзает свободная вода в наиболее крупных порах с образованием кристаллов льда. В дальнейшем кристаллы растут за счет: действия температурного градиента, то есть из нижезалегающего теплого грунта свободная и парообразная вода по порам грунта устремляется в зону грунта с отрицательной температурой, одновременно кристаллы льда растут с образованием его линз, прослоек благодаря примерзанию к ним молекул пленочной воды, которая еще находится в талом состоянии. Поэтому в этом слое грунта уменьшается толщина пленок связанной воды и происходит нарушение равновесия пленочной воды, поскольку в нижележащем талом слое грунта их толщина остается нормальной. Пленочная вода, стремясь восстановить утерянное равновесие, под действием молекулярных сил начинает перемещаться (мигрировать) в сторону более тонких пленок. Перемещение пленочной воды продолжается непрерывно до тех пор, пока температура промерзающего слоя грунта и пленочной воды не станет ниже температуры ее замерзания (-4). Этим объясняется механизм избыточного льдовыделения в глинистых грунтах (рисунке 7.1).
Рисунок 7.1 Избыточное льдовыделение в глинистом грунте, вызывающее пучину.1 – щебень балластной призмы; 2 – старый балласт сильно грязный; 3 – Распученный линзами льда грунт; 4 – граница промерзания грунта; 5 – грунт насыпи (суглинок).
Силы морозного пучения оказываются столь значительными, что преодолевают вес и сопротивление вышележащего мерзлого пласта грунта и находящейся на нем нагрузки, и вызывают неравномерные поднятия поверхности земли (железнодорожного пути), которые называются пучинами и могут достигать высоты 150-200 мм и более.
В сравнительно теплые зимы, когда происходит медленное промерзание грунта, величина пучения больше, чем в суровые зимы.
При оттаивании распученного грунта жидкость поднимается из холодного места в более теплое, подпитываясь грунтовыми водами, скапливается между балластом и основанием насыпи разжижая грунт. Жидкость находится под давлением и при воздействии нагрузок вместе с переувлажненным грунтом «выдавливается» из-под балластной призмы – происходит выпор грунта (рисунок 7.1).
Рисунок 7.1 Выпор грунта при оттаивании весной
Расчет устойчивости и характеристик С и ϕ соответствующих состоянию откоса при оттаивании грунта.
Расчет коэффициента устойчивости и характеристик С и ϕ представлен в таблицах 7.1-7.2
Из определенных значений видно, что откос находится в предельном состоянии. Требуется укрепление.
Рисунок 7.2 Расчетная схема определения устойчивости и характеристик С и ϕ.
Причинами появления пучин на пути могут быть:
- неравномерное загрязнение и увлажнение балластного слоя, образование в основании балластного слоя замкнутых балластных углублений - корыт и лож, наличие грязевых выплесков из-под шпал;
- наличие в зоне сезонного промерзания неоднородных или с разной влажностью грунтов;
- увлажнение пучинистых грунтов в зоне основной площадки из-за наличия замкнутых неровностей, возникших вследствие местных недоборов или переборов грунта в выемке при строительстве;
- неравномерное увлажнение грунтов в зоне сезонного промерзания из-за необеспеченного отвода поверхностных вод (неисправны кюветы, лотки);
- не выполнение при строительстве необходимого комплекса противопучинных мер (замена влажного пучинистого грунта, устройство дренажа и ДР)
Таблица 7.1
Расчет коэффициента устойчивости откоса насыпи по кривой №1
| № Отсека | Xi | R, м | Sinβi | Cosβi | ωп, м2 | ωсуг, м2 | Qп | Qсуг | ƩQ | Ni | Fп | Fсуг | li, м | Cп | Cсуг | Tсдв | Kуст |
| I | 4,82 | 6,1 | 0,790 | 0,613 | 0,03 | 0 | 0,6 | 0 | 0,6 | 0,368 | 0,105 |
| 0,48 | 0,144 |
| 0,474 | 1,046 |
| II | 3,97 | 6,1 | 0,651 | 0,759 | 0,49 | 0,36 | 9,8 | 6,48 | 16,28 | 12,36 |
| 1,737 | 2,13 |
| 7,604 | 10,595 | |
| III | 2,13 | 6,1 | 0,349 | 0,937 | 0,81 | 0,43 | 16,2 | 7,74 | 23,94 | 22,43 |
| 3,152 | 1,8 |
| 6,426 | 8,360 | |
| IV | 1,09 | 6,1 | 0,179 | 0,984 | 0,4 | 0 | 8 | 0 | 8 | 7,871 | 2,257 |
| 1,34 | 0,402 |
| 1,430 | |
| Ʃ |
|
|
|
| 1,73 | 0,79 |
|
|
|
| 2,362 | 4,888 |
| 0,546 | 14,030 | 20,86 | |
| Yп, кН/м2 | Yсуг, кН/м2 | fп | fсуг | Cп, кПа | Cсуг, кПа |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
| 20 | 18 | 0,2867 | 0,1405 | 0,3 | 3,57 |
Таблица 7.2
Расчет коэффициента устойчивости откоса насыпи по кривой №2
| № Отсека | Xi | R, м | Sinβi | Cosβi | ωп, м2 | ωсуг, м2 | Qп | Qсуг | ƩQ | Ni | Fп | Fсуг | li, м | Cп | Cсуг | Tсдв | Kуст |
| I | 8,43 | 10,2 | 0,8265 | 0,5629 | 0,09 | 0,11 | 1,8 | 1,98 | 3,78 | 2,128 |
| 0,299 | 0,92 |
| 5,428 | 3,124 | 1,002 |
| II | 7,33 | 10,2 | 0,7186 | 0,6954 | 0,55 | 1,37 | 11 | 24,66 | 35,66 | 24,799 |
| 3,484 | 2,51 |
| 14,809 | 25,625 | |
| III | 5,52 | 10,2 | 0,5412 | 0,8409 | 1,07 | 1,85 | 21,4 | 33,3 | 54,7 | 45,997 |
| 6,463 | 2,4 |
| 14,16 | 29,604 | |
| IV | 3,7 | 10,2 | 0,3627 | 0,9319 | 1,38 | 0,72 | 27,6 | 12,96 | 40,56 | 37,798 |
| 5,311 | 1,97 |
| 11,623 | 14,711 | |
| V | 1,7 | 10,2 | 0,1667 | 0,9860 | 0,71 | 0 | 14,2 | 0 | 14,2 | 14,001 | 4,014 |
| 1,69 | 0,507 |
| 2,367 | |
| Ʃ |
|
|
|
| 3,8 | 4,05 |
|
|
|
| 4,014 | 15,556 | 9,49 | 0,507 | 46,02 | 75,431 | |
| Yп, кН/м2 | Yсуг, кН/м2 | fп | fсуг | Cп, кПа | Cсуг, кПа | ||||||||||||
| 20 | 18 | 0,2867 | 0,1405 | 0,3 | 5,9 |
7.2.3 Способы ликвидации пучин. Материалы для противопучинных устройств
В зависимости от природы образования пучин назначаются соответствующие способы их ликвидации.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
