Водно-теплвой режим земполотна

Насыщение земполотна влагой крайне опасное явление. Т.к. снижается прочность ДО и откосов насыпей и выемок

Рис.

Промежутки между грунтовыми частицами имеют малые размеры и образуют тонкие каналы неправильной формы и переменного сечения – капилляры.

Рис.

1-частицы грунта

2-молекулярная пленка

3-свободная вода

Вокруг частиц 1 имеются пленки хим. связанной воды 2 замерзающей при --3°С. Между частицами находится свободная вода 3 замерзающая при –0,2… –0,3°С. При тем-ре –3°С свободная вода находится в виде кристалликов льда. Слои молекулярных пленок, расположенных рядом с кристаллами, также замерзают. Толщина пленок уменьшается, а силы поверхностного натяжения в них увеличиваются. Под их действием пленка подтягивается снизу воды для восстановления их толщины и одновременно идет их замерзание со стороны кристалликов льда. Объем кристаллов увеличивается, происходит пучение рабочего слоя грунта и поднятие расположенного выше слоя ДО. Вследствие того, что по участкам трассы свойства грунтов и условия увлажнения неодинаковы, поднятие ДО неравномерны, что приводит к образованию трещин в покрытии. Количество влаги W находящейся в земполотне не остается постоянной в течение года и изменяется за определенный промежуток измерений W=(A+B+C)—(D+E+F), где

A- осадки, выпадающие на земполотно

B- просачивание воды с прилегающей к дороге местности

C- приток воды из грунтовых вод по капиллярам

D- сток воды с земполотна

E- испарение влаги с поверхности грунта

F- просачивание воды из земполотна в глубинные слои грунта

На изменение водного режима значительно влияет и колебание темп-ры в течение года, создающее в теле земполотна температурные градиенты, под влиянием которых вода перемещается из более теплых мест к более холодным. По предложению профессора Дулаева различают следующие периоды:

1) Первоначальное накопление влаги осенью в результате присваивания грунтом воды в виде дождевых осадков.

2) Промерзание земполотна и зимнее перераспределение влаги.

3) Оттаивание земполотна и весеннее переувлажнение грунта

4) Летнее просыхание земполотна

С увеличением глубины промерзания интенсивность образования в грунте ледяных кристаллов уменьшается. Глубина, на которой образование кристаллов практически заканчивается, называется критической глубиной промерзания. Характеристикой интенсивности процесса зимнего влагонакопления в грунте может служить коэф-т пучения К_П, который выражает отношение высоты поднятия поверхности грунта к глубине промерзания. При благоприятных грунтово-гидрологических К_П = 2 - 3 %. В неблагоприятных случаях, например при близком к поверхности грунта стояния уровня грунтовых вод может достигать 15 – 20 %

Мероприятия по улучшению водного режима земляного полотна.

Чем выше насыпь, тем больше путь перемещения воды проникающей в промерзающую зону и следовательно меньше весенняя влажность. При этом уменьшается стоимость дорожной одежды, но увеличиваются затраты на сооружение земляного полотна. Наиболее рациональна высота насыпи, при которой стоимость постройки является наименьшей. Необходимое возвышение земляного полотна обусловлено также высотой снежного покрова. При невозможности поднять бровку до указанной высоты, постоянство водного режима верхней части земляного полотна может быть обеспечено устройством внутри земляного полотна изолирующих прослоек прерывающих перемещение влаги при обеспечении отвода воды от дождей и таянии снега. Это создаёт благоприятный водный режим в верхней части земляного полотна, хотя грунт расположенный ниже прослойки будет оставаться переувлажнённым. Такие прослойки бывают двух типов:

· Прерывающие все виды перемещений влаги, т.е. капиллярное, плёночное и парообразное. Их устраивают из синтетических не тканных материалов (геотекстиль), обработанных органическими вяжущими материалами;

· Прерывающие только капиллярное поднятие. Их устраивают из крупнозернистых, хорошо фильтрующих материалов (гравий, щебень). Их толщина не менее 15-20см. Сверху и снизу этого материала геотекстиль.

Геотекстиль – синтетический строй. материал. Разновидность прослоек геотекстиля «грунт в обойме», т.е. слой уплотненного грунта оптимального состава помещаемый непосредственно под дорожной одеждой.

Дренажи в земляном полотне.

Дренажи классифицируют:

по назначению:

· понижающие

· переграждающие (перехватывающие)

по месту расположения:

· Подкюветные

· Закюветные

по условиям работы:

· совершенные – доходящие до водоупора

· несовершенные – недоходящие до водоупора

В случае когда грунтовые воды залегают высоко, а построить насыпь большой высоты, чтобы исключить капиллярное смачивание низа дорожной одежды не представляется возможным, прибегают к понижению уровня грунтовых вод устраивая для этого дренажи. Дренажи устраивают в виде заложенных в грунт труб (закрытый дренаж) или заглубленных в водоносный слой грунта канав, заполненных крупным дренирующим материалам (открытый дренаж).

1-утромбованая глина

2-два слоя дерна или грунт, обработанный битумом

3-несок

4-мелкий гравий или щебень

5-крупный гравий или щебень

6-щебень втрамбованный в грунт

7-керамическая или бетонная труба

8-кривая депрессии

9-водоупор

Целесообразно располагать дренаж под стоковыми каналами, где они доступны для ремонта замывания.

В выемках устраивают обычно перехватывающий,т.е. экспонирующий дренаж на откосах выемок.Приток воды на один метр длины дренажа вычисляется по данным обследованиям водоносного слоя:

q=k*h*iв

где:q–коэф. Фильтрации

h-глубина воды

На длине L собирается расход воды надлежащий отводу

Q=Kд*i_д^1/2

i_д - уклон дренажной трубы

Kд – расходная характеристика дренажной трубы, м/с², вычисляемая по формуле

Kд=24*d^8/3

d – диаметр трубы, м.