47352

Болота. Особенности земляных работ в болотистых месностях

Шпаргалка

Архитектура, проектирование и строительство

Проектирование автомобильных дорог в болотистых районах требуют предварительного изучения и исследования болота, важное значение имеет строение болота, условие формирования болота, а также соотношение прочности его слоёв. Согласно СНИП 2.05. 02 -85 различают 3 типа болот...

Русский

2014-03-25

23.4 MB

57 чел.

1)Виды и характеристики болот.

По условиям расположения и питания водой различают: верховые и низовые болота.

Верховые болота образуются при застое атмосферных осадков на водораздельных участках, имеющих малые уклоны. Верховые болота на всю толщину состоят из торфа. Образование такого болота начинается с появлением мха, которые удерживает в себе воду, и начинается торфообразовательный процесс. По мере зарастания и утолщения слоя торфа поверхность болота повышается. В заключительной стадии образования верхового болота появляется белый мох (называется сфагнум). Сфагнумы обладают большой влагоудерживающей способностью и быстро разрастаются. Середина болота из мха сфагнума могут возвышаться над краями на 6-8 метров.

Низовые болота – образуются в результате зарастания водоёмов. Заболачивание начинается от краёв или берегов к середине. У берегов появляется растительность (камыш, осока), а на середине плавающая растительность (кувшинки). Отмирающие остатки растительности повышают дно болота. Также дно болота повышается за счёт образования ила (глинистые частицы) и сапропеля (органические остатки). В конечной стадии образования низового болота образуется на поверхности сплавина. Сплавина состоит из корневищ и мхов. Сплавина толщиной 3-4 метра способна выдержать нагрузку в 35 мПа.

Проектирование автомобильных дорог  в болотистых районах требуют предварительного изучения и исследования болота, важное значение имеет строение болота, условие формирования болота, а также соотношение прочности его слоёв. Согласно СНИП 2.05. 02 -85 различают 3 типа болот:

- болота, заполненные болотными грунтами, прочность которых в природном состоянии обеспечивает возможность возведение насыпи высотой до 3 метров без возникновения процесса бокового выдавливания грунта.

- содержащие в пределах болотной толщи, хотя бы один слой, который может выдавливаться при некоторой интенсивности возведения насыпи высотой до 3 метров, но не выдавливается при меньшей интенсивности возведения насыпи.

- содержащий в пределах болотной толщи, хотя бы один слой, который при возведении насыпи высотой до 3 метров, выдавливается независимо от интенсивности возведения насыпи.

3) Выбор плана трассы дороги на заболоченной местности (основные требования).

Основные положения при проектировании плана трасса.

  1.  Следует обходить болота, если это не связано с большим удлинением или извилистостью трассы.
  2.  При прохождении трассы через болота следует стремиться пересекать болота по кратчайшему направлению, в наиболее узких местах с высоким залеганием минерального дна.
  3.  Трассу дороги следует прокладывать перпендикулярно движению воды, избегая при этом крутых участков по уклону минерального дна.
  4.  Предпочтителен вариант проложения трассы по участкам болот 1 типа с высоким залеганием минерального дна.

Решение о выборе варианта проложения трассы основывается на технико-экономическом сравнении всех рассматриваемых вариантов.

Для окончательного выбора варианта трассы, а также рационального направления трассы необходимо изучить крупномасштабный план болота, продольный и поперечный разрез болота, на котором указаны мощности слоёв и отметки дна.

Чаще всего используют такие данные как план болота с горизонталями поверхностями, изолиниями толщины слоёв, также отображаются горизонтали дна болота.

2)Инженерная классификация болот.

ИНЖЕНЕРНАЯ КЛАССИФИКАЦИЯ БОЛОТ

Характеристики

1

2

3

осушён.

или плотный

рыхлый, водонасыщенный

уплотнённый

водонасыщенный

уплотнённый

жидкий

Входящие в тип грунты

торф

органический ил, минерализированный торф

органический ил

Содержание минеральных веществ, % по массе

2 -12 %

10 – 40 %

более 40 %

Структура

губчатоволокнистое строение, высокое структурное сцепление

маловолокнистое гелеобразное структура

аморфная структура

Преимущественный тип деформаций под насыпями

уплотнение в пределах контура загружения

выжимание грунта в сторону

боковое выпирание слабого грунта с погружением насыпи на минеральное дно болота

4) Конструктивные решения земляного полотна на болотах (с полным выторфовыванием, частичное выторфовывание, без выторфовывания).

Конструкций земляного полотна.

В зависимости от типа болот и категорий дороги назначается конструкция земляного полотна. При этом возможны следующие конструктивные решения:

  1.  Насыпи опирающиеся на минеральное дно болота (конструкций земляного полотна с полным выторфовыванием).

А) насыпи с полным удалением слабого грунта и заменой его качественным дренирующим грунтом

Б) насыпи, погружённые на минеральное дно болота, путём выдавливания слабого грунта в стороны

2. Насыпи, опирающиеся на торфяные слои, с проведением мероприятий, улучшающих строительные свойства слабого основания (частичное выторфовывание).

А) насыпи с вертикальными дренами или прорезями

Б) уплотнение слабых грунтов, грунтовыми сваями

В) химическое укрепление слабых грунтов основания

3. Земляное полотно проложенное непосредственно на поверхности болота (без выторфовывания).

А) плавающие массивные насыпи

Б) облегчённые, в том числе специальные конструкции.

     В) настилы и слани

Искусственные основания следует использовать лишь в тех случаях, когда сохранение слабого грунта под насыпью может привести к деформации земляного полотна. Часть земляного полотна, находящуюся ниже поверхности болота устраивают из дренирующих грунтов. Пылеватые грунты допускаются в надводной части земляного полотна. При условии соблюдения требований по обеспечению водно-теплового режима земляного полотна.

5) Обследование болот, этапы обследования, инструменты для испытаний торфа.

Обследование болот.

Обследование болот производят с выездом на место изыскательских групп, которые производят сбор и оценку физико-механических свойств слабого грунта. Для этого производят зондирование, бурение, отбор и изучение образцов торфа. Также по исходным материалам и по варианту трассы снимают план, продольный и поперечные профили болота.

Основные этапы обследования:

  1.  Топографическая съёмка плана болота с использованием таких инструментов как нивелиры с компенсаторами, приборы лазерного сканирования и электротахеометры. Съёмку болота целесообразно производить в зимнее время по замёрзшему основанию.
  2.  По варианту трассы разбивают пикетаж и намечают сетку скважин со стороной 50-150 метров от оси дороги в каждую сторону.
  3.  Нивелируют ось трассы и саму сетку.
  4.  Производят зондировочное бурение на глубину не менее 0,5 метра.
  5.  В поперечном сечении через каждые 25-50 метров отбирают пробы торфа для визуальной оценки и определения механических свойств слабого грунта.
  6.  По намеченной сетке выполняют статическое зондирование слабой толщи, в результате чего появляются данные о мощности и напластаваниях слабой толщи.

По результатам всех проведённых обследований должны быть собраны следующие необходимые материалы для дальнейшего проектирования автомобильной дороги:

А) о происхождении болота

Б) о составе торфа

В) об условиях залегания торфа

Г) о составе грунтов минерального дна

Д) о гидрологическом режиме болота

Е) о наличии непосредственной близости от болота грунтов пригодных для отсыпки насыпи

Инструменты для зондировочного бурения. Используются следующие:

  1.  Бур геолога
  2.  Торфяной бур
  3.  Двухдюймовый буровой комплект

Эти инструменты предназначены для взятия образцов торфа на испытания физико-механических свойств.

Зонд с конусным наконечником и лопастной сдвигомер. Эти инструменты используют для определения показателей сдвига.

Зонд-пенетрометр с конусным наконечником. Позволяет определить степень уплотнения торфа.

6) Конструкций земляного полотна на слабых основания с погружением на минеральное дно (схема).

Метод полного выторфовывания заключается в удалении слабого грунта из-под основания насыпи до плотных слоёв минерального дна болота, с немедленным заполнением образовавшейся выемки качественным грунтом. При этом необходимо выполнять следующие условия:  подошва насыпи должна опираться на минеральное дно всей площадью. Для обеспечения качества выторфовывания отметку дна выемки назначают на 10-15 сантиметров ниже дна болота.

Осадка насыпи на минеральное дно болота.

Рис 6.

На расстоянии 2 метров от подошвы устраивается водоотвод с обоих сторон.

При наличии продольного или поперечного уклона дна болота (более 100 промилле) следует разрабатывать дно ступенями или устраивать каменную наброску с пониженной стороны

Рис 7.

Рис 8.

Ширина маленького уступа (b) = 1 метр. Применяется для 2 и 3 типов болот.

В зависимости от типа болот и объёма работ выторфовывание может производиться следующими способами:

  1.  Механическая разработка
  2.  Взрыв на выброс
  3.  Взрывание под насыпью
  4.  Гидравлическое выторфовывание
  5.  Посадка насыпи на дно болота с выдавливанием слабого грунта весом насыпи

Минимальная высота насыпного слоя, необходимого для выдавливания слабого грунта определяется по следующей формуле:

Рис 9.

7) Конструкции земляного полотна на слабых основания без выторфовывания (схемы).

Возможность применения плавающей насыпи ограничивается необходимостью соблюдений требований таких как:

- толщине торфа под насыпью

- к типу дорожной одежды

- толщине минерального слоя

При такой конструкции земляного полотна (то есть на поверхности слабого основания) выдавливание слабого грунта из под насыпи исключается.

Высота насыпи над поверхностью болота (после осадки насыпи) должна быть не меньше, чем рекомендуется техническими нормативами из условий соблюдений воднотеплового режима.

Рис 1.

Данный тип конструкции земляного полотна применяется на болотах 1 и 2 типа.

Рис 2.

Данная конструкция предполагает устройство геотекстильной подслойки (так называемый грунт в обойме). В нижней части насыпи для разделения и стабилизации грунта используется геотекстильный материал. Геотекстиль допускается закладывать в насыпь как частично,так и полностью.

Рис 3.

Для возведения земляного полотна на сплошном деревянном настиле используя деревянные брусья диаметром 15-25 см, высота насыпи при этом должна быть 0,5 метра.

Для повышения устойчивости плавающей насыпи могут быть применены следующие мероприятия:

- постепенной стадийная отсыпка насыпи

- устройство пригрузочных берм

- в некоторых случаях допускается частичное выторфовывание

8) Конструкции земляного полотна на слабых основаниях с частичным выторфовыванием (схемы).

9) Конструкций земляного полотна на слабых основания с применением облегчённой насыпи (схема).

Применение облегчённой насыпи.

Данная конструкция земляного полотна применяется при проектировании кольцевой автомобильной дороги вокруг Санкт-Петербурга. Решение состоит по отсыпке облегчённой насыпи с включением в тело насыпи экструдированного пенополистерола (ЭПС) марки ПЕНОПЛЭКС. Данное решение позволяет отказаться от дорогостоящего свайного фундамента.

Суть конструкции: уменьшение вертикальной нагрузки от собственного веса насыпи на слабое основание путём снижения удельного веса насыпи. Материал ЭПС в 45 раз легче чем песок, поэтому укладка данного материала в тело насыпи сокращает нагрузку на слабое основание.

Рис 3.

Высота таких блоков ЭПС 0,4 метра, длина до 2,4 метра.

В зависимости от высоты насыпи и свойств основания процентное содержание ЭПС к объёму насыпи меняется, тем выше насыпь тем большее в нём содержание блоков ЭПС.

Сооружение конструкций земляного полотна с блоками ЭПС не требует никакой специализированной бригады или техники.

10) Конструкций земляного полотна на слабых основаниях с применением геоматриц (схема).

Данная конструкция земляного полотна была разработана в проектной организация ГАЗПРОМ при устройстве дорог в сложных северных условиях. Применяется на болотах 1 -3 типа при соответствующем технико-экономическом обоснований.

Геоматрицы представляют собой геосотовую конструкцию, имеющую трёхмерную геометрическую структуру. При растягивании геоматрица приобретает форму гибкой прямоугольной призмы. Геоматрицы изготавливают из комбинаций лент или технических тканей различной ширины, соединяя методом технической сварки. Ткани при этом используют высокопрочные, стойкие к микробиологическому воздействию, а также долговечные в грунтовых условиях и обладающие высокими дренирующими свойствами. Ячейки из геоматриц укладываются в грунт, таким образом грунт замыкается со всех сторон слоями геотекстиля и работает по принципу грунт в обойме.

Рис 4.

Свойства геоматриц.

  1.  Дренирующие свойства
  2.  Стабилизация земляного полотна
  3.  Разделяющие свойства, то есть гибкое дно геоматрицы предотвращает проникновение материала наполнителя в подстилающий слабый грунт
  4.  Равномерно распределение нагрузки по поверхности контакта подошвы насыпи с грунтом основания
  5.  Возможность армирования насыпи большей высоты не зависимо от уровня воды

В растянутом положении геоматрица образует прямоугольный короб длиной 2,7 – 5 метров, шириной 2,4 – 3,2 метра. Высота ячеек при этом может составлять от 0,5 до 1,25 метра.

Сами размеры ячеек 0,5Х0,5 или 1,5Х1,5.

Рис 5.

Другой вариант применения геоматриц

Рис 6.

В качестве заполнителя ячеек геоматриц используют песок, щебень, местные грунты, укреплённые минеральными вяжущими.

Технология устройства: на спланированную поверхность укладывают и закрепляют геоматрицы, наращивают (по высоте) в зависимости от условия проектирования и конструкций земляного полотна. По геоматрице в процессе  строительно-монтажных работ возможно движение техники при этом сама конструкция не деформируется.

Основные преимущества геоматрицы: данная конструкция повышает надёжность работы конструкции, увеличивает срок эксплуатации, снижает объём использования естественных зернистых материалов (за счёт применение местных грунтов), компенсирует недостатки грунтов повышая их механические свойства, увеличивает темпы строительства, экономия материалов за счёт использования местных материалов.

11) Методы ускорения осадки насыпи.

Скорость консолидации основания насыпи может быть повышена за счёт следующих мероприятий:

- устройство глубоких дренажных прорезей по обеим сторонам насыпи

- метод переменной дополнительной пригрузки (при помощи этого мероприятия можно ускорить консолидацию в 7-8 раз).  Метод временной пригрузки целесообразно применять при возможности вторичного использования грунта пригрузочного слоя. Толщину пригрузочного слоя следует принимать не менее половины толщины постоянного насыпного слоя.

При применении метода временной дополнительной пригрузки устойчивость основания на выпор подлежит обязательной проверке /см. п. 28/.

Расчет ускорения консолидации торфа в основании насыпи с временной пригрузкой проводится следующими этапами:

а) определяется величина осадки от веса насыпи с пригрузкой (S2);

б) определяется величина осадки насыпи без пригрузки (S1);

в) определяется длительность стабилизации осадки основания от насыпи с пригрузкой t2;

г) длительность уплотнения основания от веса насыпи с пригрузкой до той плотности, которая была бы достигнута уплотнением без пригрузки, определяется по формуле:

.                                                                (6)

При возможности проведения контроля в период строительства дороги, пригрузка снимается после того, как будет достигнута расчетная осадка насыпи от проектной высоты (S1).

Устройство вертикальных дрен (или дренажных прорезей) в оснований земляного полотна проводится с целью ускорения консолидации грунтов оснований, а также для повышения устойчивости земляного полотна и снижения упругих осадок. Ускорение консолидации при устройстве дрен происходит за счёт значительного сокращения пути фильтраций воды, которая в свою очередь отжимается из-под основания насыпи при уплотнении. Вертикальные дрены позволяют ускорить осадку насыпи по сравнению с плавающей насыпью как минимум в 10 раз. Вертикальные дрены и дренажные прорези быстро снимают напор, возникающий в порах водонасыщенного грунта при приложении нагрузки. Вертикальные дрены изменяют  упругость болотного грунта, поэтому упругие просадки на поверхности земляного полотна примерно в 3 раза ниже, чем без устройства дрен. При глубине болота до 3 метров земляное полотно рекомендуется проектировать с дренажными прорезями. Для их устройства не требуется специального оборудования, отрываются они экскаватором и устраиваются они только в торфах, способных удерживать вертикальный откос в течении некоторого времени, то есть до заполнения траншеи песком.

Вертикальные дрены применяются при глубине болот более 2 метров. Если мощность торфяной залежи составляет более 8-10 метров, то в данном случае целесообразно применение частично погружённых дрен. Но при этом следует учитывать, что неполное погружение дрен увеличивает срок консолидаций основания.

Рис 1.

Дрены и прорези заполняются средним или крупным песком с коэффициентом фильтрации не менее 3 метров в сутки. Нижняя часть насыпи, погружённая в торфяную залежь, также отсыпается из дренирующего грунта с коэффициентом фильтрации не менее 3 метров в сутки. Предварительно, расстояние между дренами L назначается по таблицам зависимости от глубины болота и в зависимости от плотности торфа. Диаметр дрен, как правило, 35-50 сантиметров, количество дрен по расчёту в зависимости от площади опирания подошвы насыпи.

Осадка дорожной насыпи с вертикальными дренами определяется по следующей формуле:

Рис 2.

12) Требования к насыпи на слабом основании, коэффициент безопасности.

При работе насыпи на слабом основании должны быть соблюдены следующие условия:

  1.  Устойчивость основания, то есть боковое выдавливание слабого грунта из-под основания насыпи не допускается (если это не предусмотрено как способ удаления слабого грунта)
  2.  Стабильность основания. Интенсивная часть осадки должна завершиться до устройства покрытия
  3.  Упругие колебания земляного полотна при движений транспорта не должны превышать значений допускаемых для данного типа покрытия

Соблюдение всех трёх условий проверяется расчётами.

При расчёте устойчивости определяется коэффициент безопасности.

Рис 1.

Коэффициент безопасности определяется для двух схем приложения нагрузки. В соответствий с этими схемами устанавливаются безопасная нагрузка на основание и расчётная нагрузка на основание.

При соблюдении условия, когда коэффициент безопасности больше или равно 1 устойчивость основания обеспечена.

Безопасная нагрузка на основание:

Рис 2.

При определения безопасной нагрузки  для 1 схемы в расчётные формулы подставляются значения С и ϕ соответствующие природному состоянию грунта слабой толщи.

При определений безопасной нагрузки для 2 схемы подставляются значения С и ϕ отвечающие конечным параметрам плотности и влажности слабого грунта после завершения его уплотнения.

Расчётная нагрузка на основание также определяется для 2 схем приложения нагрузки.

При быстрой отсыпке:

Рис 3.

При медленной схеме нагрузки:

Рис 4.

В зависимости от значений коэффициента безопасности начального и конечного определяют тип основания по устойчивости

Рис 5.

13) Оценка устойчивости земляного полотна на болотах, фазы уплотнения грунта под насыпью, кривая зависимости, условие устойчивости насыпи.

14) Процесс образования оврагов, элементы оврага, схема оврага в плане.

Образование оврагов.

Образование оврагов является результатом водной эрозий. Водная эрозия – процесс размыва почв и рыхлых подстилающих их слоёв, стекающими со склонов потоками воды. Эрозионные процессы начинаются на крутизне склона от 2 градусов и заметно усиливаются при крутизне склона от 2 до 6 градусов и существенное развитие получают от 6 до 10 градусов. Развитие эрозионных процессов зависит от:

- климатических условий

- распределения осадков по временам года и от их интенсивности

- от типа грунтов (особо интенсивно развиваются процессы в лёссовых и лёссовидных грунтах)

15) Стадий образования оврага, продольный разрез оврага, его основные участки.

В процессе образования овраги проходят несколько стадий:

У вершины оврага образуется обрыв высотой 5-10 метров. Рытвина на этой стадии расширяется и в поперечном сечении становится трапециидальной. К концу этой стадии в нижней части оврага вырабатывается плавный продольный профиль – транзитное русло оврага. В пределах этого русла размыв уравновешивается приносом грунта.  У устья оврага, где вода растекается и теряет скорость, откладывается конус выноса.

Увеличение оврага в поперечном сечении за счёт обрушения и подмыва берегов оврага.

Ежегодный прирост может достигать до 15 метров в длину.

4) Затухает глубинная эррозия, останавливается подмыв берегов, овраг перестаёт расти, склоны принимают устойчивое очертание, зарастает травой, кустарниками и так далее.

16) Модуль эрозионности, условия развития процессов оврагообразования.

Степень подверженности оврагообразованию характеризуется модулем эрозийности. Модуль эрозийности это общая протяжённость овражеской сети на 1 километр квадратный. Для территорий РФ модуль эрозийности (МЭ) лежит в диапазоне от 0,5 до 1,2.

Развитию эрозии в сильной степени способствует уничтожение деревьев и травяного покрова, предохраняющих почву от размыва и регулирующих водный режим. К быстрому росту овражеской сети также приводит неправильное землепользование (распашка склонов балок, направление при пахоте борозд вниз по склону, пастьба скота на склонах, ведущая к уничтожению травяного покрова). Часто причиной возникновения оврагов становятся неправильно запроектированные и неукреплённые придорожные канавы.

17) Основные положения при проектировании плана трассы в районах оврагообразования.

Правила проектирования.

  1.  При развитой сети оврагов трассу а/д целесообразно прокладывать в обход по водораздельным участкам, если это несопряжено с сильным удлинением трассы и большой извилистостью. Дороги низших категорий и сельхоз дороги проектируют с учётом этого правила, то есть в обход. В данном случае стоимость строительства является решающим фактором.  При проложении а/д в обход трассу располагают на расстояний 50-100 метров от вершины оврага или от вешка. Предусматривают обязательно комплекс противоэрозионных мероприятий.
  2.  А/д высших категорий проектируют, как правило, по кратчайшему направлению, не допуская удлинения трассы и перепробега транспорта в условиях высокой интенсивности движения. Дороги высоких категорий допускаются пересекать овраги с соответствующим увеличением объёма земляных работ и числа искусственных сооружений + комплекс противоэрозионных мероприятий.
  3.  Нецелесообразно располагать трассу близко к вершине оврага, так как это может ускорить процесс оврагообразования и нарушить устойчивость земляного полотна.
  4.  Не следует прокладывать трассу по конусу выноса в оврагах, так как рельеф в этой зоне не устойчив и отверстие водопропускных сооружений заносятся продуктами размыва.
  5.  Овраг целесообразно пересекать в зоне транзитного русла. В этой зоне доля наносов наименьшая.
  6.  При пересечении оврагов часто наилучшим решением является строительство виадуков (от бровки до бровки оврага) (целесообразно на дорогах высоких категорий).
  7.  При трассировании между двумя оврагами обязательно укрепление отвешков с целью исключения их перемещения в дороге.

18) Мероприятия по закреплению оврагов.

При строительстве в районах оврагообразования целесообразно проводить комплексную систему противоэрозионных мероприятий, агротехнические агролесомелиоративные работы и строительство укрепительных сооружений.

Эти мероприятия преследуют три цели:

  1.  Уменьшение объёмов и замедления притоков воды к оврагу
  2.  Укрепление вершины оврага и его отвешков
  3.  Закрепление русла и склонов оврага

1) Агротехнические мероприятия.

К ним относятся: засев трав, посадка кустарников, посадка полосы леса шириной от 15 и до 20 метров, распахивание почвы, применение геоматов.

2) Устройство системы земляных валов.

Рис 1.

3) Для укрепления головной части оврага с целью обеспечения сброса воды на дно оврага устраивают специальные сооружения, к ним относятся: быстротоки, водобойные колодцы, шахтные водосбросы, консольные водосбросы и перепады. Данные сооружения устраивают из сборных железобетонных элементов, применение того или иного сооружения зависит объема притока воды.

4) От размыва русел оврага устраивают систему закут высотой от 0,7 до 1 метра. Цель такого мероприятия уменьшить скорость течения воды в овраге и снизить размыв дна.

Рис 2.

5) Эффективным методами борьбы с эрозионными процессами является строительство плотин с образованием искусственных водоёмов. Пересечение оврагов с устройством земляных плотин целесообразно в степных и лесостепных районах при глубине оврага 10-15 метров. Устройство вдоль плотины водохранилищ должно обосновываться гидрологическими расчётами, которые подтверждают накапливание воды во время весеннего паводка без нарушения устойчивости земляного полотна плотины. На сильно водопроницаемых грунтах (лёссовых и песчаных) придорожное водохранилище не устраивается.

19) Основные сооружения для закрепления оврагов.

Устройство системы земляных валов.

Рис 1.

3) Для укрепления головной части оврага с целью обеспечения сброса воды на дно оврага устраивают специальные сооружения, к ним относятся: быстротоки, водобойные колодцы, шахтные водосбросы, консольные водосбросы и перепады. Данные сооружения устраивают из сборных железобетонных элементов, применение того или иного сооружения зависит объема притока воды.

4) От размыва русел оврага устраивают систему закут высотой от 0,7 до 1 метра. Цель такого мероприятия уменьшить скорость течения воды в овраге и снизить размыв дна.

Рис 2.

5) Эффективным методами борьбы с эрозионными процессами является строительство плотин с образованием искусственных водоёмов. Пересечение оврагов с устройством земляных плотин целесообразно в степных и лесостепных районах при глубине оврага 10-15 метров. Устройство вдоль плотины водохранилищ должно обосновываться гидрологическими расчётами, которые подтверждают накапливание воды во время весеннего паводка без нарушения устойчивости земляного полотна плотины. На сильно водопроницаемых грунтах (лёссовых и песчаных) придорожное водохранилище не устраивается.

20) Проектирование плотин на пересечении оврагов, основные положения.

При пересечении автомобильной дороги небольших оврагов, когда высота насыпи не превышает 10-12 метров, в степных и лесостепных районах целесообразно устраивать пруды и водоёмы. Устройство придорожного водохранилища должно быть обосновано гидрологическими расчётами, доказывающими возможность накопления в нём во время паводка количества воды, обеспечивающего потребление в течение лета.

  При устройстве придорожного водохранилища овраг пересекают дорогой в наиболее узком месте по возможности перпендикулярно к общему его направлению. При изысканиях по оси перехода закладывают через 20-25 метров буровые скважины на глубину 10 метров и шурфы для исследования поверхностных слоёв грунта. В пределах зоны затопления должны быть заложены одна-две  буровые скважины. При сильно водопроницаемых лёссовых или песчаных грунтах водохранилище на суходолах создать невозможно.

Подпорный горизонт водохранилища назначают исходя из целесообразного затопления местности зеркалом водохранилища. Бровка плотины должна возвышаться над ним на 0,75-1,0 метров. Ширину плотины поверху принимают равной ширине земляного полотна дороги.

Для отсыпки плотин могут быть использованы местные грунты – глины, суглинки и супеси.

Верховой откос со стороны пруда укрепляю одиночным или двойным мощением на щебне, каменной наброской в плетневых клетках на слое гравия. Низовой откос укрепляют одерновкой , засевом трав, реже мощением.

21) Виды и элементы земляных плотин.

22) Требование к поперечному профилю плотин.

23) Основные конструкций земляного полотна плотин (схемы).

Рис 4.

Если существует вероятность фильтраций воды через основание плотины, то устраивается противофильтрационный зуб.

Рис 5.

Для создания грунтов противофильтрационных устройств в теле и оснований плотины следует применять слабоводопроницаемые грунты. Таким образом, если плотина отсыпается из песка, то в данном случае устраивается экран из глины, суглинка или торфа со степенью разложенности более 50 %.

Рис 6.

Если поверхностные слои грунтов в основании плотины водопроницаемы, то в теле плотины закладывают водонепроницаемое ядро из глинистых грунтов. Водонепроницаемое ядро должно входить в подстилающий грунт. Толщина ядра (экрана) по верху назначают из условия производства работ, но не менее 0,8 метров.

Рис 7.

Также в теле плотины допускается предусматривать не грунтовые противофильтрационные устройства из асфальтобетона, железобетона и других полимерных материалов.

24.Карстовые процессы. Причины возникновения карста.

Карстовые процессы происходят в толще растворимых горных пород (гипс, известняк, доломит, каменная соль), в результате совместной деятельности грунтовых и проникающих поверхностных вод. Такие горные породы растворяются или выщелачиваются и уносятся подземными водами. В результате таких процессов образуются:

  1.  Подземные карстовые полости или формы (пустоты, пещеры и всевозможные ходы)
  2.  Поверхностные карстовые формы (на поверхности образуются углубления вызванные обрушением или проседанием кровель полостей, тем самым появляются карстовые воронки, рытвины, борозды и так далее, то есть, то что видно с поверхности)

Необходимы условия для развития карста:

  1.  Наличие растворимых пород
  2.  Трещиноватость пород, обеспечивающее проникновение воды
  3.  Растворяющая способность воды, то есть химический состав воды

25.Типы и формы карста. Условия развития карста.

По степени опасности для строительства дорожных сооружений карст подразделяют на два основных типа:

  1.  Карст в легко растворимых породах. При таком типе карста ежегодно возникают воронки и образуются просадки
  2.  Карст в труднорастворимых горных породах. Процесс карстообразования протекает медленнее, новые формы карста могут не появляться десятилетиями. При таком типе карста целесообразно устраивать инженерные сооружения и прокладывать дороги с учётом расчётного срока службы.

Оценить степень интенсивности развития карста можно по количеству воронок, образующихся в год на 1 квадратный километр площади.

Рис 1.

26.Основные правила проектирования дорог в карстовых районах.

При проектировании автомобильных дорог в карстовых районах следует обходить неустойчивые участки. Так как мероприятия по борьбе с карстовыми процессами довольно дорогостоящие и их следует на значительной по площади территории.

Если нет возможности обойти карстовые районы, то трассу следует прокладывать по склонам, так как в этом случае происходит меньшее просачивание воды в залегающие грунты (горные породы)

В районах, где карстовые процессы остановились (замедлились) допускается:

А) дороги низших категорий прокладывать без учёта карстовых процессов

Б) дороги высоких категорий прокладывают в невысоких (до 3 метров) насыпях, обходя участки, где воронки сосредоточены. При этом, в придорожной полосе проводят комплекс мероприятий, ограничивающих приток воды к автомобильной дороге.

27.Инженерные мероприятия по борьбе с карстовыми процессами.

Мероприятия по защите дорожных сооружений в карстовых районах.

  1.  Отвод воды и планировка придорожной полосы
  2.  Отказ от применения напорных труб, желательно заменять их малыми мостами, то есть недолжно быть аккумуляций воды перед сооружением
  3.  Укрепление русел водотоков и водоотводных канав
  4.  Засыпка карстовых форм (воронок) водонепроницаемым грунтом
  5.  Также вблизи придорожной полосы запрещается устраивать глубокие резервы и грунтовые карьеры
  6.  Закрытый карст целесообразно заполнять бетонным раствором, как вариант допускается заполнять песчано-глинистыми растворами и цементом
  7.  Обрушение взрывами неустойчивой кровли надкарстовыми полостями
  8.  Устройство глубокого дренажа, прерывающего движение воды к земляному полотну автомобильной дороги
  9.  Пересечение карстового участка эстакадой, опоры эстакады должны проходить ниже толщи с карстовыми процессами (используется при соответствующем технико-экономическом обоснований)

28.Карст. Методы исследования.

Карст — совокупность процессов и явлений, связанных с деятельностью воды и выражающихся в растворении горных пород и образовании в них пустот, а также своеобразных форм рельефа, возникающих на местностях, сложенных сравнительно легко растворимыми в воде горными породами - гипсомизвестнякоммраморомдоломитом и каменной солью.

В настоящее время для изучения районов карстообразования широко применяют методы геофизической разведки, а именно:

- электроразведка (измерение удельного сопротивления горных пород)

- сейсморазведка

- гравиметрия (основывается на измерений силы тяжести в различных точках земной поверхности)

- микромагнитная съёмка (используют в данном случае вертикальные магнитомеры и измеряют таким способом магнитные поля)

При изысканиях автомобильных дорог наиболее часто используют методы электроразведки, такие как электропрофилирование (измеряют по площади и на выходе получают карту сопротивлений) и вертикальное электрозондирование (в данном случае внедряются приёмные и питающие электроды, в результате чего измеряются разности потенциалов и эти данные затем обрабатываются на компьютере)

Рис 2.

В местах резкого изменения кривой сопротивления бурят скважины, отбирают образцы пород для лабораторного исследования.

Для относительно безопасного проложения трассы автомобильной дороги по закарстованной местности необходимо, что бы поверхностный грунтовый слой имел мощность не менее 8-10 метров.

Изыскательские работы по сбору данных в районах открытого карста целесообразно проводить, используя метод аэрофотосъёмки.

29. Виды засоленных грунтов.

Засолённые грунты, на территории РФ встречаются также в Прикаспийской низменности, Центральном Поволжье и локальной Западной и Восточной Сибири.

Засолённые грунты – это грунты, которые содержат в верхней метровой толщи более 0,3 % по массе легко растворимых солей. К легко растворимым солям относятся: хлористые соли, сернокислые, углекислые соли натрия, калия и магния. Почвы, содержащие в поверхностных слоях до глубины 1-2 метра в свободном состоянии более 1 % легко растворимых солей, называют солончаками. Солончаки образуются в результате подтягивания к поверхности грунтовой воды, содержащей растворимые соли. В солончаках встречаются соли NaCl, NaNO3, MgCl, CaSO4 и другие. Количество таких солей в верхних слоях может достигать 15-25 %. По внешним признакам различают солончаки:

  1.  Мокрые и корковые (шоры и ссоры). Они образуются на участках с высоким стоянием засолённых грунтовых вод. Такие солончаки относятся к слабым грунтам, поэтому при проектированиb земляного полотна следует учитывать осадки и выпирания грунта
  2.  Пухлые. Это рыхлый слой с кристаллами солей. Чаще всего залегают под тонкой глинистой коркой.
  3.  Такыровидные. Содержат в себе хлориды, сульфаты и гипс и покрыты толстой глинистой коркой.

Засолённые грунты чаще всего встречаются в пониженных местах рельефа с близким стоянием засолённых грунтовых вод. На орошаемых территориях засолённые грунты наоборот встречаются на микровозвышениях рельефа.

30. Классификация грунтов по засолению.

31. Влияние солей в грунте на работу земляного полотна.

Содержащиеся в грунте водорастворимые соли при увлажнении снижают сопротивляемость грунта внешним нагрузкам. Возможно оползание откосов насыпи и выемок. Помимо этого агрессивное воздействие на дорожное покрытие. Содержание NaSO4 и MgSO4 в количестве 1% разрушает покрытие за 2-3 сезона. В данном случае происходит негативное воздействие на вяжущее битум, в результате чего происходит выщелачивание. Поэтому при проектировании земляного полотна в районах интенсивного соленакопления следует по возможности избегать таких участков и учитывать их пригодность для дорожного строительства.

Если насыпь отсыпана из засолённых грунтов в благоприятных гидрологических условиях такая насыпь со временем рассоляется. Если же дорога пересекает солончаки в низкой насыпи, то при таких условиях может произойти дальнейшее засоление земляного полотна.

Хлористые соли с содержанием до 3% повышают устойчивость земляного полотна и способствуют искусственному уплотнению. Если их содержание более 8-10 %, то в данном случае земляное полотно становится неустойчивым и возможно разрушение при водонасыщении.

Присутствие сернокислых солей в количестве 2-5 % отрицательно влияет на уплотнение, так как в сухое время года такие соли кристаллизуются, увеличиваются в объёме и также способствуют разрушению земляного полотна.

Допускается укрепление засолённых грунтов фосфорными шлаками, в результате чего возможно использование в нижних слоях дорожной одежды

32. Особенности поперечных профилей земляного полотна на засолённых грунтах.

  1.  Необходимо учитывать возвышение поверхности покрытия над уровнем поверхностных или грунтовых вод на 20 – 60 % больше против нормативного в зависимости от степени засоления и вида грунтов.
  2.  При невозможности обеспечения возвышения поверхности покрытия (см пункт 1) устраивают капиляро-прерывающие прослойки из гравия толщиной 15-25 сантиметров.
  3.  В некоторых случаях допускается устройство изолирующих прослоек толщиной 3-5 сантиметров из грунта, обработанного битумом.
  4.  Устройство поперечных профилей из резервов допускается при глубине залегания грунтовых вод более 1 метра.
  5.  В средне и сильно засолённых грунтах в резервах устраивают специальные лотки для отвода воды глубиной от 0,7 до 1 метра, чаще всего треугольной формы.
  6.  При затруднённом отводе воды из резерва у подошвы насыпи устраивают берму шириной 1-2 метра.
  7.  Безрезервный поперечный профиль применяют при избыточном засолении грунтов, при высоком уровне стояния грунтовых вод и исключительно из привозного грунта.
  8.  Заложение откосов насыпи высотой до 2 метров 1:4. При высоте насыпи более 2 метров заложение откосов 1:5 или 1:2.
  9.  Если в земляном полотне используют засолённые грунты, то необходимо предотвратить проникание воды, поэтому укрепляют откосы и обочины, слоями грунта укрепленного вяжущим или монолитным бетоном толщиной не более 10 сантиметров.

Рис 2. Поперечный профиль с односторонним резервом.

Рис 3. С лотком.

Рис 4. С бермой шириной 1 – 2 метра.

33. Особенности районов искусственного орошения.

Район искусственного орошения (поливного земледелия) представляют собой значительные территории, отведённые под сельскохозяйственные нужды с плодородными почвами. Как правило, располагаются вблизи водных источников (реки, водохранилища). В засушливых районах такие территории представляют огромную ценность и их отведение под постоянную полосу автомобильной дороги связаны с условностями, трудности и обоснованием. Оросительная система состоит:

  1.  сети каналов оросителей
  2.  водосборно-сбросной сети
  3.  дренажные сети

Каналы оросительной сети включают в себя:

А) магистральные каналы. По ним подаётся вода от источника орошения к поливным каналам

Б) распределительные каналы. Получают воду от магистральных каналов и распределяют воду между хозяйствами. В зависимости от близости к магистральным каналам различают распределители 1-ого, 2-ого и так далее.

В) временные оросители. Состоят из временных оросительных каналов и борозд. При помощи оросительных каналов производится полив. Борозды предназначены для равномерного распределения воды из оросителей по поливному участку.

Водосборно-сбросная сеть.

Предназначена для избыточных поверхностных вод из оросительной сети и с поливных участков.

Дренажная сеть.

Предназначена для регулирования уровня грунтовых вод на территории поливного участка. Дренажная сеть в свою очередь состоит из открытых коллекторов и дрен- собирателей.

Постоянные оросительные каналы обслуживают территорию площадью как правило 20-60 гектаров и более.

34.Оросительная система. Схема.

35.Правила проектирования плана трассы в районах поливного земледелия.

  1.  Дороги общего пользования  проектируют из общего или основного направления пассажиро и грузопотоков. Совмещение трассы и каналов допускается в исключительных случаях. При этом приходится устраивать большое количество малых искусственных сооружений (трубы и малые мосты). Общее количество таких сооружений может достигать от 6 до 8 на 1 километр дороги
  2.  При проложении автомобильных дорог в районах вновь осваевомого орошения начертание сети каналов и направление автомобильных дорог взаимоувязываются
  3.  Второстепенные дороги прокладывают вдоль распределительных каналов без учёта перепробега автомобилей и удлинения пути
  4.  Трассу автомобильной дороги следует прокладывать по водораздельным участкам выше орошаемых полей. На равнинных участках трассу допускается располагать вдоль действующих открытых коллекторов. При этом расстояние от подошвы насыпи до бровки канала должно составлять не менее 4,5 метра
  5.  При проложении проектной линии следует учитывать высокое залегание грунтовых вод. Отметка низа дорожной одежды принимается из условий 3 типа местности по условиям увлажнения, то есть для длительно стоящих поверхностных вод (или высокого уровня грунтовых вод). Если невозможно обеспечить возвышение низа дорожной одежды, то в теле земляного полотна устраивают изолирующие или капилляро-прерывающие прослойки
  6.  Земляное полотно в основном устраивают в невысоких насыпях, высота насыпи, как правило, 1-1,5 метра, из привозного грунта, без закладки боковых резервов. Так как земли ценны, пологие откосы устраивают при высоте насыпи до 1 метра с заложением 1:3. При высоте насыпи более 1 метра заложение откосов 1:1,5. При этом предъявляют высокие требования к рекультивации земель
  7.  Искусственные сооружения, а именно малые мосты через распределительные каналы проектируют с минимальным возвышением низа пролётного строения над поверхностью воды, так как в данном случае паводки в каналах воды исключены

Рис 2.

36. Основные требования к проектированию насыпей в районах искусственного орошения. Примеры поперечных профилей.

Земляное полотно в основном устраивают в невысоких насыпях, высота насыпи, как правило, 1-1,5 метра, из привозного грунта, без закладки боковых резервов. Так как земли ценны, пологие откосы устраивают при высоте насыпи до 1 метра с заложением 1:3. При высоте насыпи более 1 метра заложение откосов 1:1,5. При этом предъявляют высокие требования к рекультивации земель

37. Формы песчаного рельефа.

К характерным формам песчаного рельефа относятся:

  1.  Барханы – это одиночные или расположенные группами холмы высотой от 3 до 5 метров и шириной до 100 метров.  В плане имеют вид лунного серпа, ориентированного по направлению ветра. На ветреный склон бархана пологий, крутизной 1:3 – 1:5. Подветренный склон имеет крутизну естественного откоса. Барханы наиболее неустойчивая форма рельефа и легко перемещается под действием ветра.
  2.  Барханные цепи – образуются в районах, где господствующие ветра дважды в год меняют своё направление. Барханные цепи расположены перпендикулярно направлению ветров. Имеют ширину поверху 10-12 метров и длиной до 2 километров, в высоту могут достигать 15 метров.
  3.  Песчаные гряды – образуются при сезонно меняющихся ветрах, действующих под углом друг к другу. Они вытягиваются параллельно равнодействующих активных ветров. В длину достигают 2-3 километров и располагаются друг от друга 150 – 200 метров. Песчаные гряды являются конечной формой развития песчаного рельефа.
  4.  Бугристые пески – представляют собой закреплённые растительностью песчаные холмы, высотой, как правило, 6 – 8 метров и крутизна склонов примерно одинаково во всех направлениях.

38. Законы переноса песков.

Ветровой поток обтекает неровности песчаного рельефа, что в свою очередь сопровождается образованием участков местного повышения скоростей: зоны затишья и зоны завихрения. В зоне завихрения песок развивается. В зоне затишья песок откладывается. Песчинки переносятся по направлению ветра, поднимаются по склонам песчаных холмов и откладываются в зоне затишья. Песчаные холмы постепенно перемещаются и также пески наз. подвижные.

39. Режимы движения элементов песчаного рельефа.

На подвижность песков влияют: скорость ветра, гранулометрический состав песков, влажность песков, засолённость песков и степень закрепления поверхности растительностью. Если поверхность более чем на 35 – 40 % покрыта растительностью, то пески считаются неподвижными и имеют стабильные формы рельефа.

Режимы движения песков:

  1.  Поступательное движение – когда, в течении года, ветра одного направления преобладают над ветрами другого остальных направлений.
  2.  Колебательное движение – в этом случае летние и зимние действия ветров примерно уравновешены.
  3.  Поступательно-колебательное движение – в данном случае действие ветров противоположенных направлений, одно из направлений несколько преобладает на другим, то есть барханные цепи перемещаются в одном направлений больше чем другом.

40. Основные положения трассирования дорог в зоне подвижных песков.

  1.  При трассировании следует избегать наиболее подвижные участки поверхности или использовать для проложения трассы такыры. Это участки поверхности, покрытые твёрдым глинистым грунтом и как правило растрескиваются на несколько плиточек (участков). Часто образуются на месте озёр или водоёмов, которые испарились с течением времени.
  2.  Наиболее благоприятным располагать автомобильную дорогу перпендикулярно элементам песчаного рельефа, так как в данном случае дорога в меньшей степени заносится песком.
  3.  Трассу следует максимально удалять от приближающихся форм песчаного рельефа, а также предусматривать мероприятия по закреплению подвижных форм рельефа. Трассу удаляют от песчаных гряд и барханов не менее чем на двукратную их высоту.

41. Поперечные профили дорог в зоне подвижных песков.

Основные особенности при проектировании земляного полотна (насыпи):

  1.  Земляное полотно проектируют в невысоких насыпях с рабочей отметкой в 0,5 – 0,6 метров. Откосы делают пологими, крутизной 1:4 – 1:6, при высоте насыпи 1-2 метра заложение откосов принимают 1:2 – 1:3.
  2.  Резервы глубиной до 20 сантиметров располагают с наветренной стороны насыпи.
  3.  Насыпи высотой более 1 метра через межгрядовые или межбарханные понижения проектируют с использованием песка из карьеров. Карьеры при этом размещают не ближе 50 метров от дороги с подветренной стороны.
  4.  Откосы и обочины насыпи возведённых из песков укрепляют слоями связного грунта толщиной 10 – 20 сантиметров, тем самым защищая земляное полотно от выдувания.

Рис 2.

Насыпь в нулевых отметках высотой не более 0,6 метра.

Рис 3.

Выемки. Проектируют с внешними откосами не круче 1:2, разделывая при этом под насыпь высотой 0,3 – 0,4 метра, заложение внутреннего откоса 1:4. При необходимости земляное полотно в выемках уширяют с каждой стороны на 10 – 20 метров. С учётом, что при сильных ветрах песок будет откладываться на данных уширениях, и тем самым меньше будет заносить автомобильную дорогу.

Рис 4.

Рис 5.

42. Способы закрепления песчаного рельефа.

Возведение земляного полотна в зоне подвижных песков изменяет движение ветропесчаного потока. У дороги образуются зоны затишья и зоны завихрения. Уполаживание откосов земляного полотна не решает проблему заносов. Свободный перенос песка без образования отложений происходит при заложений откосов 1:15 – 1:20, что с точки зрения экономики не целесообразно. Поэтому для решения проблем заносов используют основные мероприятия:

  1.  Укрепление откосов слоем связного грунта
  2.  Планировка поверхности в пределах полосы отвода и на всей площади придорожной полосы (50 – 150 метров с каждой стороны от дороги)
  3.  Посадка вдоль дороги широкой полосы трав и кустарников
  4.  Механическая защита, то есть ограждение щитами. Действие такой защиты сводится к созданию у щитов зон затишья, где песок откладывается. По принципу работы щиты подразделяют на сплошные и решетчатые (с просветами).

43. Виды защитных щитов при проектировании дорог в песчаных районах, теория их работы.

Механическая защита, то есть ограждение щитами. Действие такой защиты сводится к созданию у щитов зон затишья, где песок откладывается. По принципу работы щиты подразделяют на сплошные и решетчатые (с просветами).

Принцип работы таких щитов:

Рис 1.

Отложения накапливаются преимущественно перед сплошными щитами. Большое количество песка задерживается решётчатыми щитами, то есть скорость ветра в данном случае гасится, а песок равномерно откладывается за щитом. Чем выше процент просветов в щитах, тем длиннее песчаные отложения за щитом. Такие щиты мобильны и легко переставляются в новое место после отработки. При конкретных условиях возможно установка многорядных щитов. Их различают по возвышению над песком (высокие щиты 70 см, полускрытые щиты 30 см и скрытые 5 см).

Недостатки механической защиты:

  1.  Около щитов накапливаются значительные объёмы песка, требующие регулярной уборки
  2.  При эксплуатации автомобильных дорог в данных условиях закладываются трудозатраты на постоянную перестановку щитов
  3.  Механическая защита эффективно работает в комплексе с посадкой растительности

44. Изыскания в зоне подвижных песков. Динамические розы ветров.

  1.  На участках, где рельеф закреплен растительностью дорогу проектируют с максимальным сохранением этой растительности. Насыпи стараются возводить минимальной высоты из привозного грунта и без резервов.
  2.  При выборе направления трассы следует обязательно учитывать розы ветров. При оценке условий переноса песков используют динамическую розу ветров. При построений динамической розы ветров для каждого румба направлений откладывают сумму произведений квадратов скоростей ветра на частоту их повторяемости. Это необходимо для выбора оптимального направления дороги и выбора мероприятий по защите земляного полотна от песчаных заносов.

Слева обычная роза ветров, справа динамическая.

Рис 1.

Сильно заносимыми считаются участки дорог, к которым в течении года приносится 20 – 30 кубометров песка на 1 погонный метр дороги. И слабо заносимыми считаются при объёме переноса песка менее 10 метров кубических.

  1.  При проектировании автомобильной дороги необходимо учитывать режимы движения песков. Так как полученные при изысканиях отметки поверхности к моменту строительства дороги могут сильно измениться. Особого внимания при этом заслуживают районы с поступательным движением песков.
  2.  При трассировании следует избегать наиболее подвижные участки поверхности или использовать для проложения трассы такыры. Это участки поверхности, покрытые твёрдым глинистым грунтом и как правило растрескиваются на несколько плиточек (участков). Часто образуются на месте озёр или водоёмов, которые испарились с течением времени.
  3.  Наиболее благоприятным располагать автомобильную дорогу перпендикулярно элементам песчаного рельефа, так как в данном случае дорога в меньшей степени заносится песком.
  4.  Трассу следует максимально удалять от приближающихся форм песчаного рельефа, а также предусматривать мероприятия по закреплению подвижных форм рельефа. Трассу удаляют от песчаных гряд и барханов не менее чем на двукратную их высоту.

45. Особенности горных районов.

Изыскание, проектирование и строительство автомобильных дорог в горной местности представляют собой значительные трудности, связанные, как правило, со сложным рельефом местности, наличием крутых и неустойчивых склонов, а также необходимостью преодоления больших разностей высот и большими объёмами земляных (скальных работ). При устройстве земляного полотна часто пользуются взрывными методами, в связи с чем, возникает необходимость устройства дорогостоящих защитных и подпорных сооружений, а также устройство специальных сооружений направленных на устойчивость земляного полотна. Направление проложения автомобильных дорог в горной местности определяется расположением горных хребтов, которые являются водоразделами крупных рек. Переход дороги из одного крупного речного бассейна в другой возможен только через понижение горных хребтов (седловины). Для дорог горной местности характерно: в начале проложения трассы по долине горной реки, затем подъём вверх к истокам реки, далее по горным склонам к седловине, далее переход на перевальном участке в долину другой реки.

46. Особенности проектирования плана трассы в горных районах, характерные этапы.

Основные особенности при проектирований:

1. Уклоны горных рек чаще всего меньше продольных уклонов, допускаемых на горных дорогах (по СНиП 2.05.02.85 « АД» при расчётной скорости движения 30 километров в час, допускается максимальный продольный уклон дороги 100 промилле).

2. Горные реки имеют блуждающие русла. В связи с этим проложение дороги по их берегам требуют комплекса укрепительных работ (подпорные стенки, габионные конструкций, различные бетонные конструкций вдоль берега).

3. Для дорог, проходящих по речным долинам, характерны большое число кривых малого радиуса в плане, а также мостов на боковых притоках, что также влечёт за собой мероприятия по укреплению и защите земляного полотна.

4. По возможности дорогу следует располагать выше максимального горизонта воды и на расстоянии, исключающем подмыв земляного полотна.

5. Для снижения скорости воды при близком расположении автомобильной дороги устраивают шпоры из бетона.

6. Следует прокладывать трассу автомобильной дороги по основным изгибам долины, что способствует снижению объёма земляных работ.

7. Также при трассировании по склонам речной долины во всех характерных местах изменение крутизны косогора и в плюсовых переломных точках снимают поперечные профили, на которых в дальнейшем вычерчивают поперечники земляного полотна для уточнения нанесения проектной линий и снижение объёмов земляных работ.

47. Трассирование дорог по долинам горных рек.

Рис 1. Варианты пересечения водотока при проложении трассы по речной долине.

На пересечении, попадающего в реку бокового притока. Проложен по конусу выноса.

Недостаток: необходимость пересечения блуждающего русла, что влечёт за собой строительство моста с большим отверстием.

Рис 2. Выше пересечение водотока конуса выноса в зоне транзита.

В данном случае появляется незначительное удлинение трассы, но при этом появляется возможность построения моста меньшей длины и сохранить достаточно большие радиусы в плане.

Рис 3. Пересечение с глубоким заходом в долину.

Обеспечивает сокращение длины моста по сравнению со вторым вариантом. Уменьшает объёмы земляных работ, но при этом значительное удлинение трассы и перепробег автомобилей. Основной недостаток – ухудшение геометрических параметров.

Рис 4.  Перенос трассы на другой берег реки с дальнейшим возвращением.

Данное решение связано со строительством двух косых мостов (строительство одного моста, если не возвращать трассу на исходную сторону берега). Такое решение оправдано при интенсивных селевых выносах бокового притока и при неустойчивых горных склонах.

Выбор наилучшего варианта проложения трассы основывается на технико-экономическом сравнении. По результатам изыскательских работ получают детальную съёмку поверхности и комплекс геологических исходных материалов, что также влияет на вариантное проектирование трассы.

48. Мероприятия по защите земляного полотна вблизи горных рек.

- капитальные плоские крепления в виде сборных ж/б плит;

- передозащитные ж/б плиты с укреплением подошвы короткими массивными упорами;

- сползающие бетонные блоки, которые оседают по мере размыва;

- габионные конструкции;

- укрепление бетонными фигурными элементами.

49. Трассирование горных дорог по склонам. Перевальные участки.

Для перехода трассы из долины горной реки к перевалам, необходимо развить трассу по склонам. Такие участки называются переходными. Они характеризуются большими уклонами местности, значительно превышающими допустимые продольные уклоны для автомобильной дороги.  Поэтому для преодоления значительного перепада высот на небольшом расстоянии применяют более сложные способы развития трассы. К ним относятся:

А) проложение трассы по спирали с устройством туннелей

Б) проложение трассы по спирали с устройством эстакад или защитных галерей

В) развитие трассы по склону зигзагами – проектирование серпантин

Такие проектные решения характеризуются:

- большими продольными уклонами

- большим числом кривых малого радиуса в плане

- наличием обратных кривых

- большими объёмами земляных работ (скальных в основном)

- непосредственно сложностью выполнения самих работ

- наличием специальных инженерных сооружений (лавинозащитные галереи, улавливающие стенки, туннели и так далее)

Перевальные участки имеют сравнительно спокойный рельеф и меньшие продольные уклоны, чем на переходных участках. При этом на перевальных участках проявляются особенности высокогорных районах и климатических факторов.

Проектирование геометрических элементов, на основании этих факторов, осуществляется с учётом работы двигателей автомобилей. На высоте над уровнем моря более 1500 – 2000 метров мощность двигателя значительно снижается. Это происходит из-за снижения количества кислорода в воздухе, в результате чего ухудшаются процессы сгорания топлива. Чем выше дорога над уровнем моря, тем больше расход топлива и происходит снижение эффективности работы двигателя при наборе высоты.

На перевальных участках назначают предельно допустимый уклон на 10 – 20 промилле меньше чем для участков трассы расположенных ниже небольших высот.

Особенности трассирования на перевальных участках:

- искусственное удлинение трассы

- для пересечения горных хребтов следует выбирать перевалы с наименьшими высотами или седловины (понижения в горных хребтах), которые имеют удобные подходы для развития трассы

- трассу развивают по склону по руководящему уклону (руководящий уклон – это уклон, который меньше предельно допустимого на 10-15 промилле). Чем сложнее рельеф, тем выше требование к плавности трассы и тем больше приходится снижать значение продольных уклонов

- трассирование дорог на перевальных участках ведётся от перевала к долине. Последовательно между двумя смежными горизонталями строят ломаную линию с заданным уклоном. Далее увязывают геометрические параметры в соответствии с требованием СНиП 2.05.02.85.

- трассирование ведут по крупномасштабным картам, топографическим планам и по материалам аэрофотосъёмки. На местности ориентировочно намечают направление трассы, затем прокладывают по склону магистральный теодолитный ход и снимают подробный план в горизонталях для полосы шириной 100 – 150 метров. В пределах этой же полосы выполняют детальную инженерно-геологическую съёмку.

50. Поперечные профили горных дорог. Обеспечение устойчивости земляного полотна.

Так как земляное полотно горных пород на большей части сооружают на косогоре, то для обеспечения устойчивости земляного полотна предусматривают следующие мероприятия:

  1.  Против сползания насыпи. При поперечном уклоне местности 1:5, устраивают уступы шириной 1-4 метра, уступам предают уклон 20 – 40 промилле в низовую сторону.
  2.  Откосам на горных дорогах придают максимальную крутизну, допускаемую по слагающим породам. При этом на обочинах обязательно устройство ограждения.

А) в изверженных породах допустимы крутые откосы выемок. При сложении из плитообразных отдельностей и при редкой сетке трещин.

Рис 1.

Б) в осадочных породах крутизна откоса зависит от направления и угла падения пластов. Если пласты имеют уклон к дороге, то откосы выемки должны иметь крутизну меньше наклона пластов. Если наклон пластов от дороги или горизонтальный, то откосы можно назначать близкими к вертикальным..

В) если по глубине изменяется вид и строение породы, то крутизну откосов назначают переменной.

Рис 2.

Г) если откосы устойчивы, но подвержены выветриванию, то в данном случае перед боковой канавой устраивают полку или делают уширенную канаву для накапливания продуктов выветривания.

Рис 3.

Д) если разработка выемки ведётся взрывным способом, то крутизну откосов следует назначать с учётом трещин, которые способствуют интенсивному выветриванию и осыпанию.

  3. Канавы в скальных грунтах чаще всего делают треугольного сечения, с заложением внутреннего откоса 1:3 и глубиной не менее 0,3 метра.

4. Земляное полотно дорог 1-3 категорий целесообразно устраивать в открытой с одной стороны выемки, врезаемой в косогор. Такой поперечный профиль называется на полке, и выглядит следующим образом:

Рис 4.

За канавой может располагаться полка для накапливания продуктов выветривания.

5. На дорогах более низких категорий в основном применяют поперечный профиль полунасыпь, полувыемка. Основные недостатки такого поперечного профиля: теряется много грунта, при отсыпке насыпной части земляного полотна. Возникают трудности при уплотнений земляного полотна, в результате чего на проезжей части образуются продольные трещины. При землетрясениях происходит сползание насыпной части земляного полотна.

6. Для обеспечения устойчивости и против сползания насыпи на крутых косогорах устраивают подпорные стенки. При крутизне местности 1:2 или 1:3 устраивают банкеты из камней крупностью до 0,4 метра.  Подпорные стенки делают из бетона, железобетона или бутовой кладки. Размеры подпорных стенок определяют расчётом.

Рис 5.

Рис 6.

Глубина заложения фундамента подпорных стен принимается не менее 0,25 метров для скальных грунтов, не менее 0,5 метров в дренирующих грунтах. В настоящее время получили широкое распространение стены из армированного грунта. Они состоят из вертикального внешнего ограждения, которое собирается из железобетонных  элементов или металлических полос, далее от вертикального ограждения в тело насыпи закладывают тонкие стальные полосы и послойно засыпают. Длина таких стальных полос устанавливаются по расчёту.

Рис 7.

Такая конструкция также удерживает насыпь от сползания, но она значительно дороже, чем подпорная стенка. Металлические полосы вводятся непосредственно в насыпь.

51. Проектирование продольного профиля на горных дорогах.

В горной местности при проложений трассы автомобильной дороги по косогору рабочая отметка по оси дороги не характеризует тип поперечного профиля и объёмы земляных работ, так как при одной и той же рабочей отметке, при различной крутизне косогора, краям земляного полотна могут соответствовать большие или меньшие выемки насыпи или подпорной стенки. Поэтому при проектировании продольного профиля положение земляного полотна контролируют по поперечникам. При этом следует стремиться при заданном уклоне местности достигнуть устойчивого положения земляного полотна без устройства подпорных стенок и других искусственных сооружений.

При нанесении проектной линий предельными уклонами необходимо уменьшать их значения на кривых малого радиуса (в плане). Такое условие обеспечивает более удобное и безопасное движение автомобилей. Смягчение продольных уклонов начинается за 5-10 метров до начала кривой. При пересечении глубоких долин или ущелий необходимо проводить вариантное проектирование на предмет устройства эстакад, виадуков или высоких насыпей с устройством труб.

На прямых участках допускается увеличивать продольные уклоны на 15-20 промилле, чтобы снизить объёмы земляных работ. На затяжных подъёмах при продольном уклоне более 60 промилле следует предусматривать участки с уклоном менее 20 промилле, на таких участках проектируют стоянки для грузовых автомобилей. Чем выше высота над уровнем моря, чем чаще следует устраивать такие площадки. Размеры площадок устанавливаются расчётом, при этом должны размещать от 3 до 5 автомобилей. Место расположения таких площадок должно быть безопасным, а также исключать возникновение осыпей, камнепадов и других негативных факторов.

На затяжных спусках следует предусматривать противоаварийные съезды, такие съезды предназначены для автомобилей, у которых отказали тормоза. Противоаварийные съезды устраивают в двух случаях: когда в конце затяжных спусков имеется кривая малого радиуса и на прямых участках спуска через каждые 800-1000 метров.

Рис 1. (на прямом участке).

Рис 2. (в конце затяжных спусков имеется кривая малого радиуса).

Рис 3. (продольный профиль аварийного участка).

При проектировании продольного профиля также решаются вопросы водоотвода. Намечаются места малых искусственных сооружений, проводится расчёт мостов, проектируют водоотводные и нагорные канавы. Нагорные канавы укрепляются, чаще всего дно бетонируются, либо монолитным бетоном, либо сборными элементами и укрепление откосов щебневанием.

52. Тоннели на горных дорогах.

При пересечении коротких и крутых выходов скал на участках трассирования дорог долинным ходом, а также на высокогорных перевальных участках, подверженных снежным заносам, целесообразно прокладывать трассу тоннелями. При высокой стоимости и сложности строительства тоннельные варианты обеспечивают значительное улучшение условий последующей эксплуатаций дорог. На перевальных участках сравнивают несколько вариантов с различным положением тоннеля по высоте.

Вход в тоннель обычно располагают в выемке. Переход от выемки к тоннелю назначают при глубине выемки, соответствующей по строительной и эксплуатационной стоимости 1 м. тоннеля. Считается, что при разработке выемок методом взрыва на выброс целесообразно переходить к тоннелю при глубине 20-35 метров в зависимости от принятого сечения и длины тоннеля, геологических и гидрогеологических условий. Ширину проезжей части в тоннеле между бортовыми камнями назначают 7-8 метров, устраивая с одной стороны тротуар шириной 1 метр. Если количество пешеходов превышает 100 чело/ч, тротуар устраивают с двух сторон. Высоту тоннеля назначают из условия обеспечения того же габарита, как и на мостах с ездой понизу, с дополнительным устройством в случае необходимости каналов для вентиляций.

Тоннели проектируют для двух полос движения. На дорогах 1 категорий допускается устройство тоннелей для четырёхполосного движения и двухъярусных тоннелей с двухполосным движением в каждом ярусе.

Сопротивлению движения автомобиля в тоннелях возрастает по сравнению с открытыми участками дороги из-за дополнительного сжатия воздуха перед автомобилем («эффект поршня») и турбулентности воздушного потока между движущимся автомобилем и стенами тоннеля. При длине тоннеля около 1 км сопротивление воздуха для грузовых автомобилей увеличивается примерно на 40%, для легковых на 10%.

В плане и продольном профиле тоннели проектируют по тем же нормам, что и открытые участки автомобильных дорог, отдавая предпочтение расположению тоннелей на прямых участках.

Радиусы кривых в плане тоннеля должны быть не менее 250 метров, что необходимо для обеспечения минимальных требований к видимости.

Продольный уклон в тоннелях должен быть менее 4 ‰ (для обеспечения водоотвода) и не более 40‰. При длине тоннеля до 500 метров в исключительных случаях уклон может быть увеличен до 60‰. Тоннелям длиной до 300 метров придают односторонний уклон. Свыше 300 метров рекомендуется двускатный уклон с подъёмом к середине тоннеля.

В стенах тоннелей устраивают камеры для хранения материалов и инструментов шириной 2 метра, глубиной 2 метра и высотой 2,5 метра, которые размещают в шахматном порядке через 300 метров с каждой стороны тоннеля. При длине тоннеля 300-400 метров предусматривают одну камеру в середине тоннеля.

В тоннелях длиной более 150 метров должна быть оборудована искусственная вентиляция. При меньшей длине тоннеля считают, что смена воздуха обеспечивается за счёт движения автомобилей. Вентиляция в тоннелях должна обеспечивать также удаление отработавших газов автомобилей с дизельными двигателями, затрудняющих видимость. В связи с широким применением этилированных бензинов, продукты сгорания которых, кроме окиси углерода, содержит и другие вредные примеси, к очистке воздуха в тоннелях предъявляют столь же высокие требования, как и на промышленных предприятиях. Скорость движения воздуха при вентилировании тоннелей без учёта влияния движущихся автомобилей  не должна превышать 6 м/с.

Загородные тоннели длиной более 300 метров на прямых участках и 150 метров на кривых участках, а также все городские тоннели независимо от их длины должны иметь искусственное освещение. Освещённость тоннелей у входа на уровне проезжей части должна быть не менее: ночью 30 лк; днём у порталов 400-750 лк; а в середине тоннеля 30 лк.

Наблюдения показывают, что при въезде в длинный или криволинейный в плане тоннель водитель, попадая с ярко освещённого открытого участка в слабо освещённый тоннель, на некоторое время теряет видимость (явление «светового порога»). Для его устранения входные участки ярко освещают или перекрывают сверху дороги перед входом в тоннель решётками (люверсами), постепенно снижающим освещённость покрытия.

53. Серпантины, их виды, правила размещения на склонах, определение геометрических элементов.

При развитии трассы по склону зигзагами образуются острые углы тангенсального хода. Вписывание кривых в плане в образовавшиеся острые углы становится невозможным, так как длина такой кривой значительно меньше чем сумма тангенсов. В таких случаях применяют кривые, описанные с внешней стороны угла, которые называются серпантинами.

Серпантина состоит:

- из основной кривой К

- центрального угла Гамма

- обратных кривых (или вспомогательных кривых)

- прямой вставки между основной кривой К и обратными вспомогательными кривыми

Рис 1.

Расстояние между вершинами обратных кривых при малой величине острого угла (α - альфа) должно быть достаточным для размещения земляного полотна (отрезок АВ).

Само проектирование серпантины состоит из установления значений отдельных её элементов и проверки размещения на местности земляного полотна. Для расчётов элементов задают значения радиусов основной кривой и вспомогательных, значений прямой вставки m, и затем уже находят угол поворота обратных кривых.

Также при проектировании особое внимание уделяют устойчивости земляного полотна, а также комфортным и безопасным условиям движения и всё это ещё необходимо увязать с минимальным количеством земляных работ. Также для размещения серпантины следует выбирать   наиболее пологие и устойчивые склоны. Помимо этого следует обеспечить как можно больший радиус основной кривой. Очертание серпантины стремятся приспособить к рельефу местности, в связи с чем определены 4 основных вида серпантин:

симметричная серпантина 1-ого рода. Это серпантина, у которой обратные кривые расположены выпуклостями в разные стороны. Радиусы и длины этих кривых одинаковы

серпантина 2-ого рода со смещённым центром основной кривой. В этом случае обратные кривые обращены выпуклостью в одну сторону и их радиусы различны

серпантина 1-ого рода со смещённым центром основной кривой по оси острого угла. обратные кривые в данном случае направлены выпуклостью в разные стороны, центр сдвинут для увеличения радиуса основной кривой

Несимметричная серпантина 1-ого рода. В данном случае основная кривая и обратные кривые описаны дугами разных радиусов. Такой вид серпантины используются при сложных условиях рельефа и сложны при проектирований

Геометрические параметры серпантины назначают в зависимости от расчётной скорости движения.

Элементы серпантины

Значение элементов при расчётной скорости  км/ч

30

20

15

Минимальный радиус основной кривой, метров

30

20

15

Минимальный уклон виража, промилле

60

60

60

Длина переходных кривых, метров

30

25

20

Уширение проезжей части, метров

2,2

3

3,5

Наибольший продольный уклон, промилле

30

35

40

54. Трассирование горных дорог по участкам осыпей.

Осыпи – это отложения мелкобломочных продуктов выветривания горных пород, которые скапливаются у подножья склона в виде валов или конусов. В верхней части осыпь имеет крутизну откоса до 40-45 градусов, в нижней части пологий шлейф. Чаще всего осыпь состоит из природного щебня с примесью грунтовых частиц. В зависимости от интенсивности поступления продуктов выветривания различают:

- осыпи действующие (накопление продуктов выветривания продолжаются во времени)

- затухающие осыпи

- затухшие осыпи (чаще всего покрыты травой и кустарником)

Осыпи, покрытые травой или кустарником крайне неустойчивы при подрезке нижней части. Степень подвижности осыпей характеризуется коэффициентом подвижности.

Рис 4.

Рис 5.

Для размещения земляного полотна в невысоких насыпях без устройства дополнительных сооружений пригодны насыпи с коэффициенты менее 0,5, при их размещений в нижней части осыпи. Подвижные осыпи при проектировании трассы следует обходить или предусматривать мероприятия для обеспечения устойчивости сооружения. Если осыпь действующая (проходит активное накопление отложений), то трассу дороги возводят с устройством улавливающей стенки.

Рис 6.

Высота стенок от 1,5 до 2 метров, ширина 0,8 – 1 метр и глубина заложения фундамента не менее 0,5 метра.

Если объём накопления осыпи незначительный, то в данном случае целесообразно убрать осыпь и данный материал использовать для устройства слоёв дорожной одежды. Если шлейф осыпи спускается в водоток, то в данном случае целесообразно перенести трассу на другой берег. Если заложение осыпи достаточно мощное, то рассматривается вариант проходки тоннелем.

55. Трассирование горных дорог по участкам камнепадов.

Это внезапное обрушение обломков горных пород с крутых склонов. Обвалам способствуют следующие факторы:

- разрушение горных пород процессами выветривания

- подрезка наклонных пластов при устройстве земляного полотна

-трещиноватость горных пород

- замерзание и оттаивание воды в трещинах горных пород

Мероприятия по защите дорог:

- для защиты от падения мелких камней на склонах устраивают металлические решётчатые щиты или завешивают откос металлической сеткой. Сетку укрепляют по склону анкерами и другими способами

- для защиты от падения крупных камней устраивают улавливающие рвы, в нижней части допускается устройство улавливающих стенок

Рис 7. 

56. Трассирование дорог на оползневых склонах.

Главная причина оползня это несоответствие крутизны склона или образующих его напластований свойством и состоянию слагающих горных пород.

Оползневые процессы возникают при следующих условиях:

- в результате воздействия поверхностных или грунтовых вод

- в результате строительства автомобильных дорог, а именно в результате подрезки склона, при устройстве выемки, а также при разработке карьеров и при превышении нагрузки от веса насыпи на склон.

Для оползневых участков характерны следующие элементы:

- поверхность скольжения, по которой происходит смещение грунтового массива

- подошва оползня. Это линия выхода поверхности скольжения внизу

- трещины отрыва. Образуются на верхней поверхности склона перед подвижкой

- тело оползня. Это грунтовый массив

Для оползней характерна периодичность повторения. После подвижки наступает период относительной стабилизаций, в которой происходит накапливание деформаций ползучести, а также снижение сцепления в грунте и местные подвижки, после чего наступает общая подвижка, в среднем продолжительность такого цикла составляет от 5 до 20 лет.

Выбор проложения трассы на таких участках основывается на детальном изучении зоны распространения оползня, на изучение строения косогора, установления водоносных горизонтов и изучение направления стока.

Наибольшая сложность, при изучении это выбор расчётной поверхности сдвига. При невозможности обойти оползни трассу автомобильной дороги располагают в нижней части склона оползни при обязательных мероприятиях по защите земляного полотна.

Основная идея проектирования мероприятий по повышению устойчивостью оползня это устранение причин вызывающих оползание грунта, то есть предотвращение проникания воды.

Основные мероприятия по отводу воды:

- засыпка впадин на откосах и косогорах

- обязательное укрепление нагорных канав

- перехват грунтовых вод дренажами

- осушение тела оползня дренажами глубокого заложения или другими мероприятиями по стабилизаций

Мероприятия по обеспечению устойчивости оползневого склона:

- разгрузка склона путём срезки грунта

- укрепление склона против подмыва (нижней части склона)

- возведение удерживающих сооружений. таких как подпорные стенки, удерживающие стенки и другие сооружения

- укрепление грунтов в зоне скольжения инъекциями вяжущих материалов

- устройство буронабивных свай диаметром 0,5-1 метр, в шахматном порядке или по сетке квадратов. В некоторых случаях подпорные стенки устраиваются также на буронабивных сваях

57. Трассирование дорог по селевым конусам выноса.

Сели – кратковременные грязевые или грязекаменные потоки, образующиеся в результате интенсивного увлажнения больших масс, разрушенных, рыхлых и малосвязных пород. Селевой поток состоит из смеси воды, грунта и камней плотностью до 1, 9 тонн на метр кубический. Скорость селевого потока может достигать 6 метров в секунду. Общий объём грязекаменного материала, смываемого за 1 проход селевого потока может достигать 20 000 кубических метров с 1 квадратного километра.

Основные положения при выборе трассы:

- пересекают селевые потоки в пределах транзитного русла. Следует перекрывать русла одним пролётом моста с возвышением низа пролётного строения над грязекаменным потоком  не менее метра.

- возможно проложить трассу между конусом выноса селевого потока и непосредственно водотоком. При этом необходимо обеспечить защитные мероприятия и провести укрепительные работы.

- для отвода селевого потока от сооружений устраивают наносозадерживающие дамбы, которые замедляют селевой поток и вызывают отложения камней.

- если русло селевого потока с большими уклонами подходит к дороге, то в данном случае устраивают селедуки (или селеспуски), такие конструкция устраивают над автомобильной дорогой в виде лотков, по которым происходит перепуск селевого грязекаменного потока.

Рис 8. 

58. Защита дорог от снежных лавин.

В горных районах, где выпадает много снежных осадков, часто происходят снежные обвалы (лавины) с крутых склонов. Лавинами называют снежные массы в десятки и сотни тысяч, а иногда в несколько миллионов кубических метров, которые потеряли сцепление с подстилающей поверхностью и с большой скоростью обрушиваются вниз по склону, разрушая дорогу и дорожные сооружения. Перед лавиной движется воздушная волна, вызывающая разрушения в тех местах, до которых лавина не доходит.

Различают сухие и мокрые лавины. Первые образуются в периоды морозов. При их падений сухой снег сильно распыляется, образуя своеобразное снежное облако, движущееся вниз с большой скоростью.

Лавины из мокрого снега образуются весной или во время сильных оттепелей. Нижние слои снега пропитываются водой. Их сцепление с поверхностью земли или плотной снеговой прослойкой уменьшается, и снежная масса сползает вниз по склону. Мокрая лавина движется сплошной массой, увлекая с собой камни и деревья, сломанные при движении.

Для борьбы с лавинами предусматривают ряд мер, направленных на уменьшение накопления снега в лавиносборных бассейнах, повышение устойчивости снега на склонах, замедление движение масс снега, отклонение лавины от дороги или пропуск её над дорогой.

Одним из источников снега в лавиносборные бассейны является его сметание ветром расположенных выше наветренных склонов. Для задержания снега на плато устраивают каменные стены и устанавливают на зиму снегосборные щиты, аналогичные по конструкции используемые для придорожных ограждений. На ровных гладких склонах лавиносборного бассейна для задержания снега сооружают каменные стены, земляные валы и террасы.

Чтобы разделить движущуюся по склону лавину на отдельные части, энергия которых гасится при ударе друг от друга, на относительно больших по площади склонах с успехом применяют лавинорезы, устанавливаемые в шахматном порядке в виде направленных навстречу лавине клинообразных пирамид с углом при вершине  30-40 градусов и высотой 4-6 метров. Их делают из камня или грунта, облицованного камнем. Хорошие результаты были получены при устройстве лавинорезов из сборных бетонных элементов.

В некоторых случаях скатывающаяся лавина может быть отклонена от дороги при помощи отбойных дамб в виде мощных подпорных стен или земляных сооружений с надёжным укреплением откосов, расположенных под углом не более 30 градусов к направлению её движения. Защищая дорогу от снега, эти сооружения не предохраняют её от действия воздушной волны.

Наиболее надёжным способом защиты дороги от лавин является галереи.

На рисунке хорошо заметны снегосборный бассейн – характерная воронка на склоне, в которой накапливается снег и лог, по которому происходит движение снежной лавины. Чтобы снежная масса проскальзывала по кровле без удара, галерею располагают обычно на полках, врезаемых в склоны тальвега, по которому скатывается лавина. Под галереей делают засыпку, с таким расчётом, чтобы получилось естественное продолжение склона местности или даже крутизна немного увеличилась. Противолавинные сооружения рассчитывают на давление от удара и веса снежного покрова.

В настоящее время галереи строят преимущественно из сборных железобетонных элементов. Строившиеся в последнее время галереи в виде навесов, открытых с низовой стороны, оказались неудачными, так как при сходе лавин и сметании ветром снега со склонов в результате возникновения воздушных завихрений заносились снегом. Поэтому пространство между стойками должна быть закрыто бетонными плитами.

59. Проектирование дорог в сейсмоопасных районах.

Землетрясения в районах строительства дороги оценивают сейсмичностью в баллах по школе ГОСТ 6249-52. Имеются карты сейсмического районирования территорий РФ и списки населённых пунктов, для которых указана сейсмичность в баллах.

При проектировании автомобильных дорог в районах, подверженных землетрясениям силой 7, 8 и 9 баллов, необходимо учитывать появление дополнительных сейсмических сил, действующих на земляное полотно и искусственное сооружение. При интенсивности землетрясений 9-10 баллов возникают крупные разрушения земляного полотна – сдвига и просадки насыпей на косогорных участках, оползания и обвалы верховых откосов выемок. В горах уже при землетрясениях в 6 баллов активизируются оползни, обвалы и осыпи на горных склонах.

При проверке устойчивости земляного полотна на склонах с крутизной более 1:3  расчётную сейсмичность увеличивают на 1 балл. Обычно направление сейсмических сил принимают горизонтальным, а для соединительных деталей (анкерных болтов, креплений опорных частей) – вызывающим срез или растяжение.

При изысканиях дорог в сейсмических районах необходимо учитывать, что сейсмические явления наиболее сильно проявляются в местностях с очень пересечённым рельефом – при наличии оврагов, крутых обрывистых склонов, ущелий, склонов, сложенных из выветренных пород или нарушенных физико-геологическими процессами. Неблагоприятны в сейсмическом отношении водонасыщенные макропористые-гравийные, песчаные и глинистые – грунты, а также пластичные и текучие глинистые грунты, которые могут  при землетрясениях разжижаться. Наиболее благоприятные для проложения дорог невыветренные скальные и полускальные породы и плотные сухие крупнообломочные грунты.

Конструкций дорожных сооружений, а также устойчивость земляного полотна в сейсмических районах рассчитывают с учётом сейсмических сил инерций при одновременном действий собственного веса сооружения и нагрузки. Ветровая нагрузка при этом не учитывается.

Сейсмические силы инерций для расчёта откосов земляного полотна и подпорных стенок принимают действующим горизонтально и определяют по формуле:

При расчёте подпорных стен, кроме сейсмических сил инерций, учитывают увеличение активного давления и уменьшение пассивного давления под влиянием воздействия сейсмических сил.

В сейсмических районах на косогорах рекомендуется размещать земляное полотно полностью или в насыпях, или на полке, врезанной в склон. Поперечные профили типа полунасыпи-полувыемки не рекомендуются. В районах с сейсмичностью 8 баллов и более на косогорах круче 1:2 низовые откосы насыпи следует укреплять подпорными стенками или заменять насыпи эстакадами. В районах с расчётной сейсмичностью 9 баллов и более в нескальных грунтах в выемках и насыпях с рабочей отметкой, не превышающей 4 метра, откосы устраивают на 1:0,25 более пологими , чем в несейсмических районах. Откосы крутизной 1:2,25 и более уположивать не требуется.

60. ММГ, определение и характеристика.

На планете Земля многолетнемёрзлые или мёрзлые породы являются закономерными естественно историческими образованиями, которые характеризуются определёнными законами возникновения существования развития и распространения. Площадь распространения вечной мерзлоты на планете составляет от 35 до 38 млн. квадратных километров. (23-25 % суши). Максимальная мощность многолетних мёрзлых пород в северном полушарии известная по результатам бурения достигает 1500 метров. Такая скважина расположена в районе реки Мархи в западной части Якутий. Отрицательные температуры пород на глубинах от 10 до 20 метров в течений года держатся от минус 12 до минус 15.

Основные понятия и термины.

Мёрзлыми называют грунты или породы, если они имеют отрицательную температуру и содержат в своём составе лёд, который цементирует минеральные частицы. Слои грунта замерзающие зимой и не оттаивающие в течении 1-3 лет называют перелётками.

Величина, форма и состав мёрзлых грунтов характеризуют криогенную текстуру. Различают от 6 до 12 видов криогенной текстуры. Для целей дорожного строительства достаточно трёх:

Массивная текстура. Характеризуется наличием только порового льда и льда цемента.                                                                                                                  Рис 1.

Слоистая текстура. Представляет собой чередование включений в виде ледяных прослоек и линз с минеральными слоями.                                                                  

Рис 2.

Сетчатая (блоковая). Формируется ледяными включениями-прослойками, располагающимися в виде сетки.                                                                             Рис 3.

Вечномёрзлые грунты классифицируют:

- по физическому состоянию (по температуре)

- по территориальному распространению (по площади)

- по продолжительности существования

1.По физическому состоянию подразделяют на:

А) низкотемпературные. Такие грунты прочно спаяны льдом, практически несжимаемы, с температурой ниже границ замерзания грунтов

Б) высокотемпературные. Они отличаются большим содержанием незамёрзшей воды, обладают вязкими свойствами, пластичны и легко сжимаемы под нагрузкой

В) сыпучемёрзлые. К ним относят песчаные или крупнообломочные грунты несцементированные льдом вследствий их малой влажности

2.По площади:

А) районы географически сплошного распространения вечной мерзлоты.

Б) районы, в пределах которых многолетние мёрзлые грунты расчленяются таликами. Талики представляют собой талые породы, ограниченные в своём распространений мёрзлыми грунтами.

В) острова или районы островов с многолетними мёрзлыми грунтами в дали от общего вечно мёрзлого массива (ДКЗ 1 с индексом 3)

3. По продолжительности существования:

А) кратковременно мёрзлые грунты (КвМГ). Их мощность составляет примерно несколько сантиметров и существование таких грунтов несколько суток

Б) сезонно мёрзлые грунты (СМГ).Существуют как правило несколько месяцев, мощность до метр

В) многолетние мёрзлые грунты (ММГ). Существование в течений нескольких десятков лет. Мощность соответственно более метра

Г) вечно мёрзлые грунты (ВМГ). Существование сотни лет, их мощность может достигать 1500 метров

61. Распространение ММГ на территории РФ.

62. Особенности дорожного строительства в зоне распространения вечной мерзлоты.

1. Наличие огромных территорий, занятых озёрами, болотами и переувлажнёнными участками местности

2. Повсеместное отсутствие качественных дорожно-строительных материалов (таких как песчано-гравийных смесей, щебень и так далее)

3. Широкое распространение глинистых пылеватых грунтов мало пригодных для дорожного строительства

4. Очень короткий тёплый период года, в которые можно выполнять дорожно-строительные работы (2,5 – 4 месяца)

5. Длинный холодный период года (7 – 9 месяцев)

6. Распространение мерзлотных геоморфологических образований, таких как бугры пучения, наледи, морозобойные трещины и термокарстовые явления

7. Значительное удалённость от экономически развитых районов, а также низкая плотность дорожной сети, в следствии чего стоимость строительства по меньшей мере увеличивается в 3 раза

8. Высокая стоимость рабочей силы, примерно в 4 раза выше, чем в районах средней полосы

9. Наличие мохо растительного покрова, нарушение которого при строительстве также может привести к негативным явлениям

10. Сложность доставки строительных материалов к месту производства работ

63. ДКР зоны вечной мерзлоты на территории РФ.

Территорию РФ подразделяют на два основных условных региона. Первый регион, основная особенность сезонная промерзание грунтов. Такой регион занимает примерно 30-35 % территорий РФ. И второй регион, в котором поверхностный слой грунтов протаивает летом на небольшую глубину, а остальную часть года находится в мёрзлом состоянии. То есть, под оттаявшим грунтом находятся мёрзлые грунты.

На основе проведённых исследований за мерзлотным режимом первая ДКЗ была подразделена на 3 характерные подзоны, которые отличаются между собой зональными изменениями физико-географических факторов.

Первая подзона первой дорожно-климатической зоны . это северная подзона низко температурных многолетних мёрзлых грунтов (НТММГ) сплошного распространения с высокой влажностью грунтов сезонно оттаивающего слоя (влажность грунтов выше предела текучести.

Вторая подзона первой дорожно-климатической зона. Это центральная подзона НТММГ сплошного распространения с умеренной влажностью грунтов сезонно оттаивающего слоя.

Третья подзона первой дорожно-климатической зоны. это южная подзона высокотемпературных многолетних мёрзлых грунтов (ВТММГ) сплошного и островного распространение с умеренной влажностью грунтов сезонно оттаивающего слоя.

64. Краткая характеристика подзон 1ДКЗ (зоны вечной мерзлоты).

Наиболее неблагоприятнаяподзона для дорожного строительства является северная подзона, так как в этой подзоне встречаются жильные и погребённые льды. Близко располагающейся к поверхности. При нарушений естественной текстуры могут возникать негативные процессы такие как термокарст, что может нарушить в свою очередь эксплуатацию а/д.

65. Основные принципы проектирования и строительства дорог на ММГ.

Многолетний опыт строительства и эксплуатаций а/д на ММГ доказал целесообразность проектирования и строительства земляного полотна в насыпях (выемки составляют около 2-3 %). Земляное полотно как правило устраивают из крупно-обломочных несцементированных грунтов, которые обеспечивают относительную прочность конструкций (то есть земляного полотна) при заданных условиях и одновременно увеличивают стоимость строительства.

66. Особенности 1-ого принципа проектирования и строительства дорог на ММГ.

Предусматривает сохранение мерзлоты в основании насыпи в течении всего периода эксплуатации а/д, используется при наиболее неблагоприятных условиях.

Для сохранения мерзлоты в насыпи используют естественные и искусственные теплоизоляционный материал. При проектировании, а далее и при строительстве насыпь нужно доводить до такой высоты, чтобы не было оттаивания грунтов в её основании, то есть величина оттаивания в данном принципе проектирования  = 0.

Рис 2. Верхний горизонт многолетних мёрзлых грунтов (ВГММГ).

67. Особенности 2-ого принципа проектирования и строительства дорог на ММГ.

Предусматривает частичное оттаивание грунта основания с учётом возникающих притом деформаций. Величину оттаивания определяют расчётом по допустимым деформациям покрытия:

- осадка поверхности цементо-бетонного покрытия должна быть не более 2 сантиметров

- осадка а/б покрытия в диапазоне 4-6 сантиметров

- для переходного типа покрытий допустимая осадка не более 10 сантиметров

- для низших типов покрытия до 15 сантиметров допускается

В данном случае появляется возможность удешевления стоимости строительства за счёт использования местных глинистых грунтов, при этом высота насыпи не должна быть меньше определённой величины Нмин., иначе земляное полотно может разрушиться в результате термокарстовых процессов. Среднегодовая отрицательная температура в основании насыпи должна быть выше температуры замерзания грунта, но ниже 0 градусов.

Рис 3.

1-верхний горизонт ММГ после строительства насыпи дороги

2-ВГММГ до строительства насыпи

Нот – величина оттаивания

Нд.с. – мощность деятельного слоя (слоя, которая постоянно оттаивает и замерзает)

3-новообразованная мерзлота

68. Особенности 3-ого принципа проектирования и строительства дорог на ММГ.

Предусматривает предварительное оттаивание ММГ основания (примерно за год до начала строительства) и осушение дорожной полосы до возведения насыпи. Условием обеспечения третьего принципа проектирования является сохранение положительной среднегодовой температуры грунта в основании насыпи.

Рис 4.

1-ВГММГ до строительства дороги

2-ВГММГ после строительства дороги

Рациональную высоту насыпи устанавливают по следующим критериям:

1. По наличию многолетней мерзлоты в основании насыпи на определённой глубине с определением температурного режима грунтов

2. По снегозаносимости дорожной конструкции (прописывается в СНиПе)

3. По условиям увлажнения местности (сухие, сырые и мокрые места) (прописывается в СНиПе)

Основные правила устойчивости дорожной конструкций:

1. Проектирование земляного полотна в насыпях

2. Возведение земляного полотна из скальных, крупнообломочных или песчаных грунтов

3. Применение нетканных синтетических материалов в основании земляного полотна и в конструкции дорожной одежды

4. При необходимости замены переувлажнённых грунтов деятельного слоя крупнообломочными или песчаными грунтами

69. Порядок проектирования а/д в районах распространения ММГ.

Категорию А/Д общего пользования назначают по приведённой интенсивности движения согласно СНиП 2-05.02-85. План продольного профиля А/Д, опасные параметры поперечного профиля, требование к пересечениям и примыканиям, обустройство дороги – назначают по СНиПу.

Продольный профиль проектируется с учётом возможных изменений водно-теплового режима грунтов, а также с учётом режима и высоты снегоотложения. А/Д проектируется в следующем порядке:

- назначают принцип проектирования з.п. с учётом типа местности, с учётом мощности сезонно-оттаивающего слоя и с учётом температурного режима вечной мерзлоты

- конструируют з.п. и дорожную одежду

- для каждого конкретного участка трассы определяют высоту насыпи (глубину выемки). При этом учитывают устойчивость з.п. по инженерно-геологических условиям, а также условия увлажнённости местности и снегозаносимость

- назначают и рассчитывают водоотводные и искусственные сооружения

- разрабатывают варианты индивидуального проектирования для участков с особо сложными мерзлотно-грунтовыми условиями

Основные положения при выборе плана трассы.

Трассирование дороги осуществляют с учётом требований ландшафтного проектирования (31318 СНиП)

Трассу следует прокладывать по наиболее сухим участкам, на крупнообломочных, скальных и гравелистых грунтах без песчаных прослоек

По возможности располагать трассу вблизи расположения грунтов, пригодных для сооружения з.п.

Следует обходить участки с неблагоприятными, мерзлотными грунтовыми условиями, а также участки с близким залеганием подземных льдов

Рекомендуется прокладывать трассу по склонам южных экспозиций, следует избегать северных мокрых склонов

Трассу стремиться прокладывать с максимальным использованием снегонезаносимых форм рельефа (обходить пониженные места или огибать по кратчайшему направлению, проходить через лесные массивы, а также обходить жилые и производственные  постройки с подветренной стороны)

Трассу следует совмещать с направлением господствующих ветров или располагать под углом не более 20 градусов

70. Особенности изысканий для строительства дорог на ММГ.

Проектно-изыскательные работы подразделяют на три периода:

- подготовительный. Осуществляют сбор и изучение исходных данных , работу с литературой, метеостанцией, а также анализ изученности предполагаемого района строительства будущей а/д.

- полевой. Выполняют исследования данных геологий, гидрометеорологические данные, данные по ММГ.

- камеральные. Систематизируются полученные данные за 2 периода, выпускается отчёт о проделанной работе с графическими материалами и пояснительной запиской. Проводят рекогносцировочные изыскания для уточнения отдельных сложных участков по намеченным вариантам трассы. Они заключаются в выполнении инженерно-геологических и мерзлотно-грунтовых исследований, в объёме достаточном для получения уточнённых данных.

- сбор данных о топографической изученности местности. При таких исследованиях используют несколько видов аэрокосмической съёмки поверхности, а именно спектральная (эффективен при изучений состава влажности и типов грунтов); многозональная (с использованием нескольких аэрокамер); инфракрасная.

- воздушное и наземное лазерное сканирование. Также используют для получения данных топографий местности.

Наземные инженерно-геологические и инженерно-геодезические изыскания выполняются сразу на большой территории, намечаемой для строительства линейного объекта. На место обследования отправляется комплекс экспедиций, период проведения работ необходимо обеспечить транспортным средством, связью, техникой и оборудованием. Работы проводят в короткий тёплый период года.

Основной особенностью в зоне ММГ изысканий является выполнение мерзлотно-грунтовых исследований. При выполнении данных работ должны быть получены следующие данные:

- распространение ММГ по площади вариантов трассы

- определение глубины залегания ММГ

- установление по глубине  температуры талых грунтов и ММГ

- определение мощности деятельных слоёв

- установление влажности грунтов

- лабораторные исследования теплофизических и физико-механических свойств грунтов

- установление креогенной текстуры грунтов

Для такого объёмного и сложного исследования поверхности используют радиолокацию с применением самоходных георадаров. Необходимо произвести бурение отбором образцов для лабораторных испытаний. Скважины бурят на глубину 15-25 метров.

Параллельно с выполнение проектно-изыскательных работ выполняются опытно-экспериментальные обследования. Для этого устанавливают характерные типовые участки местности для проведения стационарных долговременных (более 5 лет) наблюдений. Наблюдают за температурой, влажностными режимами грунтов, осадками и пучением. Такие обследования проводят с целью проверки правильности применяемых конструкций, а также проверки новых решений при проектирований и строительстве А/Д в данных условиях. Организуют посты водно-мерзлотного контроля.

Рис 1.

На постах водно-мерзлотного контроля организуют наблюдения за температурой, режимом з.п., за прочностью и деформацией з.п. и за метеорологическими условиями. По измерительным вертикалям бурят  скважины, в которых устанавливают термометры и специальные датчики необходимые для получения данных. Устанавливают на определённой глубине: чем ближе к поверхности, тем чаще и чем глубже, тем реже на расстоянии 0,5-1 метр. Затем скважины засыпают песком и фиксируют её положение плане. Данные об изменении  температурного режима передаются на пост наблюдения и используются при выборе проектных решений. Для изучения осадки и пучения з.п.  используют специальные марки. Марик закрепляют в покрытиии, затем нивелируют  и в дальнейшем отслеживают изменения по высоте.

Рис 2.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

34247. Эколо́гия 11.75 KB
  социальная экологияэкология личности семьи социальной группы Методы исследований в экологии подразделяются на полевые экспериментальные и методы моделирования. Полевые методы представляют собой наблюдения за функционированием организмов в их естественной среде обитания. Экспериментальные методы включают в себя варьирование различных факторов влияющих на организмы по выработанной программе в стационарных лабораторных условиях. Методы моделирования позволяют прогнозировать развитие различных процессов взаимодействия живых систем между собой...
34248. Абиотические факторы 13.98 KB
  Биотические факторы это совокупность влияний одних организмов на другие в процессе их жизнедеятельности опыление растений затенение верхними ярусами нижних поедание одних особей другими. К биотическим факторам относятся и антропические роль которых год от году возрастает. АБИОТИЧЕСКИЕ БИОТИЧЕСКИЕ Физические климатические влага свет температура ветер давление течения продолжительность суток Влияние растений друг на друга и на другие организмы в биоценозе прямо или опосредованно Физические эдафические влагоемкость...
34249. МЕДИЦИНСКАЯ ЭКОЛОГИЯ 13.27 KB
  Устанавливается причино-следственные связи между состоянием среды и здровья, разрабатывает методы диагностики и профилактики, неблагоприятного влияния среды на человека
34250. Основные экологические проблемы современности 11.51 KB
  На планету вываливаются горы отбросов; человек провоцирует природные катастрофы.не подрывать природные ресурсы сдерживание роста населения; развитие новых промышленных технологий позволяющих избежать загрязнения поиск новых чистых источников энергии; увеличение производства продовольствия без роста посевных площадей.
34252. Популяция 63.47 KB
  Закон Харди – Вайнберга: Частоты генов и генотипов в популяции остаётся неизменным из поколения в поколение. Численность популяции важная экологическая характеристика популяции. Это общее количество особей в популяции. Колебания численности Изменение численности популяции складывается за счет явлений: рождаемости смертности вселения и выселения.
34253. Микро эволюция 45.12 KB
  Критерии вида: морфологический позволяет различать разные виды по внешним и внутренним признакам; физикобиохимический фиксирует неодинаковость химических свойств разных видов; географический каждый вид обладает своим ареалом; экологический позволяет различить виды по комплексу абиотических и биологических условий в которых они сформировались приспособились к жизни; репродуктивный обуславливает репродуктивную изоляцию вида от других даже близкородственных. Целостность вида обусловлена...
34254. Естественный отбор 15.03 KB
  Стабилизирующий – форма отбора при котором действие направлено против особей имеющих крайние отклонения от средней нормы в пользу особей со средней выраженностью признака. отбора ввел Шмальгаузен. Движущий – форма отбора которая действует при направленном изменении окр. Дизруптивный – форма отбора при которой сохраняются особи с крайними вариантами изменчивости а особи с промежуточным проявлением признака подвергаются отрицательному отбору.
34255. Антропогенез 18.08 KB
  Место человека в системе животного мира. Биологические особенности человека: сложный мозг; вертикально ориентированный скелет; развитая НС и ВНД; подвижные пальцы; объемное цветовое зрение. Особенности человека связанные с прямо хождением: мощная мускулатура нижних конечностей; Sобразный изгиб позвоночника; широкий таз; сводчатая стопа; более мощное развитие костей нижних конечностей; грудная клетка уплощена в спиннобрюшном направлении; большой палец ноги не противопоставлен остальным.