doc_act

Предложения по уточнению классификации засоленных грунтов для дорожного строительства

Реклама

  Скачать документ



МИНИСТЕРСТВО
ТРАНСПОРТНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА
СССР

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ВСЕСОЮЗНЫЙ ДОРОЖНЫЙ
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ

СОЮЗДОРНИИ

Предложения
по уточнению классификации
засоленных грунтов для дорожного строительства



Реклама

МОСКВА 1966

ПРЕДИСЛОВИЕ

Одной из актуальных современных проблем дорожного строительства является использование для возведения земляного полотна местных грунтов особых разновидностей. К грунтам особых разновидностей, отличающихся по своим свойствам от обычных грунтов аналогичного гранулометрического состава, относятся широко распространенные в V дорожно-климатической зоне грунты, содержащие легкорастворимые и труднорастворимые соли; хлориды, сульфаты натрия, гипс и карбонаты. В настоящее время пригодность засоленных грунтов для возведения земляного полотна, а также основные нормы его проектирования при использовании этих грунтов устанавливают на основе их классификации по степени и качественному характеру засоления, предусмотренной «Инструкцией по сооружению земляного полотна автомобильных дорог» ВСН 97-63.

Поскольку различным пределам степени засоления при данном его качественном характере соответствуют разные нормы проектирования земляного полотна и мероприятия по повышению его устойчивости, от принятой классификации засоленных грунтов в конечном счета зависят конструкции земляного полотна и стоимость его сооружения на участках распространения этих грунтов.

За 10-летний период применения существующей классификации засоленных грунтов накоплен и изучен большой опыт строительства и эксплуатации дорог в засушливых и пустынных районах, проведены широкие исследования физико-механических свойств этих грунтов.

В результате лабораторных исследований, полевых наблюдений за водно-солевым режимом и устойчивостью земляного полотна, возведенного из засоленных грунтов, и обобщения практического опыта их использования Среднеазиатским филиалом Союздорнии в 1965 г. разработаны «Предложения по уточнению классификации засоленных грунтов для дорожного строительства», несколько расширяющие возможность их применения. Эти уточнения позволяют снизить стоимость работ по возведению земляного полотна в районах распространения засоленных грунтов (в пределах V дорожно-климатической зоны) за счет их более широкого использования без замены привозными грунтами.



Реклама

«Предложения» составлены и. о. старшего научного сотрудника Л.Ф. Ступаковой под научно-методическим руководством и редакцией канд. техн. наук Ю.Л. Мотылева. В работе учтены замечания и пожелания проф. докт. геол.-минер. наук В.М. Безрука и зав. кафедрой химии Ташкентского института инженеров транспорта канд. техн. наук доц. Л.Б. Смолиной.

В полевых работах и лабораторных исследованиях, кроме автора, принимали участие инженеры Р.А. Попова, Г.И. Какурина и ст. техник Г.Н. Муминова.

Директор Союздорнии кандидат технических наук - В. Михайлов

1. РЕЗУЛЬТАТЫ ЛАБОРАТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ ФИЗИКО-МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ ЗАСОЛЕННЫХ ГРУНТОВ

Влияние солей на величину предельного сопротивления сдвигу лессовидного грунта

Влияние солей на величину предельного сопротивления сдвигу лессовидного грунта изучали двумя методами: с помощью ионического пластометра и на сдвиговом приборе Гидропроекта.

Исследования с помощью конического пластометра. Этот метод разработан акад. П.А. Ребиндером1). Предельное сопротивление сдвигу (пластическую прочность) вычисляли по формуле



Реклама

1) Ребиндер П.А. и Семаненко И.А. О методе погружения конуса для характеристики структурно-механических свойств пластично-вязких тел. Изд-во АН СССР, т. 64, 1949, № 6.

где F - нагрузка на конус, кг;

h - предельная глубина погружения конуса, см;

K - константа прибора, зависящая от угла конуса:



Реклама

K30 = 0,959; K45 = 0,416; K60 = 0,2741)

1) Агранат Н.Н. и Воларович М.П. О вычислении предельного напряжения сдвига дисперсных систем в опытах с коническим пластометром. Коллоид. журн. XX, 1957, № 1.

В результате проведенных исследований было выявлено, что пластическая прочность грунтов, содержащих 5 - 8 % легкорастворимых солей, с сульфатным и хлоридным характером засоления при оптимальной влажности и максимальной плотности незначительно отличается от пластической прочности тех же грунтов с предельно допускаемым содержанием легкорастворимых солей, что подтверждает возможность использования таких грунтов при возведении земляного полотна автомобильных дорог в V дорожно-климатической зоне (табл. 1). Присутствие солей в грунте оказывает влияние на оптимальную влажность и максимальную плотность: хлористый натрий (NaCl) повышает максимальную плотность, снижая оптимальную влажность; сернокислый натрий (Na2SO4) уменьшает объемный вес скелета грунта и увеличивает оптимальную влажность, начиная с дозировки 8 - 10 % (табл. 1).

Таблица 1

Влияние NaCl и Na2SO4 на оптимальную влажность, максимальную плотность и предельное сопротивление сдвигу засоленных грунтов



Реклама

Содержание в грунте, %

Оптимальная влажность, %

Максимальный объемный вес скелета грунта, г/см3

Предельное сопротивление сдвигу при оптимальной влажности и максимальной плотности, кг/см2

NaCl

0,5

15,0

1,79

10,0

1

15,1

1,78

10,0

2

15,2

1,78

10,0

3

14,6

1,80

7,9

4

14,6

1,81

6,8

5

13,4

1,83

7,0

8

13,2

1,85

6,4

10

12,9

1,85

5,8

13

12,8

1,83

5,6

Незасоленный грунт

15,0

1,79

10,1

Na2SO4

0,5

15,0

1,79

10,0

1

15,1

1,79

10,0

2

15,1

1,79

10,1

3

15,4

1,79

7,9

4

15,7

1,78

7,7

5

16,1

1,78

6,8

8

19,2

1,68

6,1

10

22,2

1,61

4,5

13

26,0

1,52

4,0

Результаты опытов (табл. 2) по определению влияния солей на пластическую прочность грунтов при абсолютной влажности, равной оптимальной влажности исходного незасоленного грунта, показали, что хлористый натрий значительно понижает пластическую прочность, начиная с дозировки 8 %. С дальнейшим ростом степени засоления грунта хлористым натрием пластическая прочность изменяется очень медленно.

Низкие значения пластической прочности объясняются тем, что абсолютная влажность (W = 15 %) при такой степени засоления превышает оптимальную примерно на 10 - 15 %. Следует отметить, что для среднеазиатских грунтов характерно резкое снижение прочности при влажности выше оптимальной. Влияние Na2SO4 на пластическую прочность зависит от содержания этой соли в грунте (табл. 2).



Реклама

Таблица 2

Влияние солей на пластическую прочность искусственно засоленных грунтов при оптимальной влажности незасоленного грунта

Содержание в грунте, %

Объемный вес скелета грунта, г/см3

Пластическая прочность, кг/см2

NaCl

0,5

1,79

10,0

1

1,79

9,9

2

1,79

9,8

3

1,80

6,3

4

1,81

6,3

5

1,81

6,2

8

1,80

2,3

10

1,78

2,1

13

1,78

2,1

Незасоленный грунт

1,79

10,1

Na2SO4

0,5

1,79

10,0

1

1,79

10,0

2

1,79

10,0

3

1,79

9,8

4

1,79

9,7

5

1,75

9,5

8

1,44

9,5

10

1,39

10,2

13

1,19

14,7

С увеличением количества Na2SO4 пластическая прочность повышается. При одинаковых условиях сульфаты натрия оказывают на структурно-механические свойства грунта менее отрицательное действие, чем хлориды.

Известно, что в основу разделения засоленных грунтов по качественному характеру был положен принцип, принятый в почвоведении, с той лишь разницей, что для хлоридно-сульфатного засоления соотношение Cl'/SO4" приняли равным 1-0,3 вместо 1-0,2, а для сульфатного < 0,3 вместо < 0,2. Однако для дорожного строительства этот принцип не обоснован. Поскольку автомобильная дорога является инженерным сооружением, то в основу качественной характеристики грунтов был положен принцип прочностной характеристики (предельное сопротивление сдвигу или пластическая прочность грунтов).



Реклама

Полученные данные зависимости пластической прочности засоленных легких пылеватых суглинков от соотношения ионов хлора к сульфат-ионам в легкорастворимых солях, содержащихся в грунте, положены в основу разделения грунтов по качественному характеру засоления (рис. 1).

Предложения по уточнению классификации засоленных грунтов для дорожного строительства

Рис. 1. Влияние качественного характера засоления на пластическую прочность грунтов.

Характер засоления: с - сульфатный; х-с - хлоридно-сульфатный; с-х - сульфатно-хлоридный; х - хлоридный

Известно, что на территории Средней Азии широко распространены грунты, содержащие 20 - 40 % гипса различной дисперсности.



Реклама

Результата проведенных опытов показали, что содержание 50 % мелкокристаллического гипса в грунте практически не оказывает влияния на пластическую прочность (табл. 3).

Увеличение пластической прочности грунтов, содержащих крупнокристаллический гипс, происходит за счет усиления трения между отдельными элементами скелета.

Естественно засоленные грунты с ненарушенной структурой имеют более высокую пластическую прочность, чем грунты с нарушенной структурой при одинаковых влажности и объемном весе (табл. 4).

Таблица 3

Влияние содержания гипса на пластическую прочность

Содержание гипса, %

Оптимальная влажность

Максимальный объемный вес, г/см3

Пластическая прочность, кг/см2

Оптимальная влажность, %

Максимальный объемный вес, г/см3

Пластическая прочность, кг/см2

Мелкокристаллический (< 0,14 мм)

Крупнокристаллический (2 - 1 мм)

10

15,3

1,83

10,1

15,5

1,82

10,7

30

19,1

1,76

9,9

16,9

1,83

13,1

40

20,7

1,69

11,7

17,3

1,80

14,0

50

21,5

1,70

9,1

17,6

1,78

13,5

Незасоленный грунт

15,0

1,79

10,1

И.М. Горькова2) отмечает, что грунты с естественной структурой обладают большей прочностью, несмотря на большую влагоемкость, объясняя это структурными изменениями во времени, благодаря которым происходят переориентация и сближение частиц. В результате сближения частиц, а также процессов старения и перекристаллизации, происходящих в водно-коллоидных пленках, связи между частицами грунта делаются более прочными. Упрочнение может происходить и за счет выпадения из воды труднорастворимых соединений (углекислой извести, гипса, гидратов окиси железа и алюминия и др.) в порах грунта.

2) Горькова И.М. Структурные и деформационные особенности осадочных пород. М., Изд-во «Наука», 1965.

В.М. Безрук3) определил пластическую прочность, или предельное сопротивление сдвигу, естественно засоленных грунтов и этих же грунтов после отмывки солей и пришел к выводу, что присутствие легкорастворимых солей практически не понижает предельное сопротивление грунтов сдвигу, а в некоторых случаях естественно засоленные грунты имеют предельное сопротивление сдвигу в 1,5 - 3 раза большее по сравнению с теми же грунтами, отмытыми от солей.

3) Безрук В.М., Мотылев Ю.Л., Грот А.И., Иерусалимская М.Ф., Знаменский А.И. Строительство дорог на засоленных грунтах и подвижных песках. М., Автотрансиздат, 1953.

Таблица 4

Пластическая прочность естественно засоленных грунтов с ненарушенной и нарушенной структурой

Участок наблюдений

Глубина взятия образцов от дна корыта, см

Грунты с ненарушенной структурой

Грунты с нарушенной структурой

влажность, %

объемный вес скелета грунта, г/см3

пластическая прочность, кг/см2

влажность, %

объемный вес скелета грунта, г/см3

пластическая прочность, кг/см2

1

поперечник № 1

0 - 10

20 - 30

13,9

10,9

1,59

1,64

10,6

4,0

14,5

12,9

1,67

1,61

3,9

4,2

1

поперечник № 2

0 - 10

20 - 30

15,1

16,4

1,79

1,68

61,5

7,8

15,1

16,5

1,68

1,71

5,0

4,7

2

0 - 10

10 - 20

17,9

21,1

1,68

1,41

32,0

7,8

17,6

19,7

1,75

1,70

7,0

2,2

3

0 - 10

20 - 30

15,0

16,3

1,65

1,79

10,6

15,3

15,5

16,7

1,60

1,70

6,4

5,8

4

0 - 10

20 - 40

17,1

21,7

1,66

1,45

32,0

9,2

17,0

21,2

1,78

1,67

4,4

2,2

5

0 - 10

20 - 30

20,3

28,7

1,72

1,21

32,0

6,8

20,3

27,7

1,71

1,41

2,8

2,8

7

0 - 10

20 - 40

12,5

14,9

1,80

1,72

31,5

10,6

12,3

14,3

1,81

1,80

7,3

2,2

Исследования сопротивления засоленных грунтов сдвигу (на приборе Гидропроекта). Изучение влияния солей на сопротивление грунтов сдвигу проводили по общепринятой методике.

В результате опытов было установлено, что хлористый натрий в малых количествах (до 1 %) увеличивает сопротивление грунтов сдвигу на 10 %. С увеличением содержания хлористого натрия в грунте от 3 до 13 % сопротивление грунта сдвигу уменьшается на 4 - 8 % по сравнению с незасоленным грунтом.

Сернокислый натрий в малых количествах (до 2 %) практически не оказывает влияния на сопротивление сдвигу. Содержание в грунте 3 - 5 % сернокислого натрия понижает сопротивление сдвигу на 4 - 18 % по сравнению с незасоленным грунтом. Дальнейшее увеличение содержания этой соли до 13 % не влияет на сопротивление грунта сдвигу. Значительное снижение сдвигоустойчивости грунтов, засоленных сернокислым натрием, связано с гидрофильностью иона SO4"4).

4)Рождественский Е.Д. Физико-технические свойства лессовых грунтов Узбекистана. Ташкент, Изд-во АН УзССР, 1960.

В грунто-солевых смесях, уплотненных при оптимальной влажности незасоленного грунта (W = 15 %), влияние хлористого натрия начинает проявляться с дозировки 3 % (рис. 2). С увеличением содержания NaClдо 13 % сопротивление грунта сдвигу уменьшается на - 4 - 13 %. Уменьшение сопротивления грунта сдвигу вызвано тем, что NaCl понижает оптимальную влажность грунта, т.е. при этих условиях влажность была выше оптимальной на 10 - 15 %, и часть воды находилась в свободном состоянии.

В смесях, содержащих Na2SO4 ? 10H2O и уплотненных при оптимальной влажности (W = 15 %), сопротивление сдвигу возрастает по мере повышения дозировки соли. Повышение сопротивления грунта сдвигу вызвано тем, что ион SO4" связывает часть воды и у скоагулированных низкодисперсных частиц грунта возникают сухие контакты. Такие грунты имеют больший угол внутреннего трения, а сцепление с увеличением содержания соли уменьшается.

Предложения по уточнению классификации засоленных грунтов для дорожного строительства

Рис. 2. Влияние солей на сопротивление грунтов сдвигу:

1 - Грунт + NaCl

при оптимальной влажности и максимальной плотности

2 - Грунт + Na2SO4

3 - Грунт + CaSO4

мелкокрист.

4 - Грунт + CaSO4

крупнокрист.

5 - Грунт + NaCl

} при W = 15 %

6 - Грунт + Na2SO4

Исследованиями установлено, что присутствие 10 % гипса в легком пылеватом суглинке не влияет на сопротивление сдвигу. С увеличением количества гипса до 30 - 40 % сопротивление грунта сдвигу увеличивается на 20 - 28 % (рис. 2). Размеры кристаллов гипса в исследованном диапазоне 2 - 0,14 мм не оказывают влияния на сопротивление грунта сдвигу. Грунты, содержащие 30 - 40 % гипса, по сопротивлению сдвигу, как одному из важнейших свойств, определяющих степень устойчивости земляных сооружений, могут быть использованы для строительных целей.

Результаты исследований сильно-, избыточнозасоленных и гипсированных грунтов, отобранных из земляного полотна участков наблюдений на дорогах, построенных в Хорезмской, Бухарской областях Кара-Калпакской АССР и Голодной степи, свидетельствуют о том, что сдвигающие усилия, сцепление и угол внутреннего трения этих грунтов незначительно отличаются от аналогичных характеристик искусственно засоленных грунтов с содержанием 3 - 5 % хлоридов или сульфатов. Избыточнозасоленный грунт № 5 (табл. 5) характеризуется более высокими значениями сопротивления сдвигу, сцепления и угла внутреннего трения по сравнению с модельными засоленными грунтами, содержащими 13 % NaCl или 13 % Na2SO4 ? 10H2O.

Для природных гипсированных грунтов, так же как и для искусственных моделей, характерно повышенное сопротивление сдвигу по сравнению с незасоленным грунтом. Неоднородность исследованных естественно засоленных грунтов по гранулометрическому составу и другим признакам не позволяют установить четкой закономерности влияния солей на сопротивление сдвигу.

Влияние солей на компрессионные свойства грунта

В связи с использованием засоленных грунтов в качестве строительного материала для возведения земляного полотна автомобильных дорог важно знать, как сжимается грунт под нагрузкой, а также и в условиях капиллярного увлажнения минерализованной водой.

Влияние NaCl на сжимаемость грунта при нагрузке 3 кг/см2 начинает проявляться с дозировки 10 - 13 %; коэффициент пористости уменьшается на 5 - 6 % по сравнению с исходным засоленным грунтом до приложения нагрузки (рис. 3).

Грунты с содержанием 4 - 5 % Na2SO4 ? 10H2O при нагрузке 3 кг/см2 сжимаются на 7 % по сравнению с исходным засоленным грунтом до приложения нагрузки. С увеличением содержания этой соли от 8 до 13 % сжимаемость возрастает, а коэффициент пористости снижается на 8 - 10 %.

Гипсированные грунты (40 % CaSO4) при нагрузке 3 кг/см2 сжимаются на 7 % по сравнения с этим же грунтом до приложения нагрузки.

Большое практическое значение имеет сжимаемость естественно засоленных грунтов (рис. 4). Грунты, содержащие до 13 % NaCl, до 8 % Na2SO4 ? 10H2O и 40 % CaSO4, уплотненные при оптимальной влажности до максимальной плотности, мало сжимаются при нагрузке 3 кг/см2. Следовательно, нет оснований опасаться появления в земляном полотне просадочных деформаций.


Таблица 5

Сопротивление сдвигу естественно засоленных грунтов

№ пп.

Место отбора образцов

Оптимальная влажность, %

Максимальный объемный вес, г/см3

Характер засоления

Степень засоления

Содержание легкорастворимых солей, %

Содержание гипса, %

Наименование грунта по гранулометрическому составу

При нормальном давлении 3 кг/см2

сдвигающее усилие кг/см2

сцепление, кг/см2

угол внутреннего трения, град.

1

Хорезмская область

15,3

1,82

Сульфатно-хлоридный

Сильнозасоленный

5,11

-

Суглинок легкий пылеватый

2,17

0,35

32

2

Кара-Калпакская АССР

16,2

1,72

-"-

-"-

7,00

-

То же

2,06

0,20

32

3

20,0

1,71

Хлоридно-сульфатный

Избыточнозасоленный

6,30

-

-"-

1,94

0,10

32

4

Бухарская область

15,6

1,81

-"-

-"-

7,49

-

-"-

2,25

0,17

35

5

Кара-Калпакская АССР

16,5

1,77

-"-

-"-

12,85

-

-"-

2,57

0,27

38

6

Голодная степь

20,5

1,72

Сульфатный

Сильнозасоленный

2,74

29,3

-"-

2,24

0,47

31

7

-"-

22,0

1,60

-"-

-"-

2,04

30,3

Пески пылеватые

2,45

0,33

36

8

-"-

17,6

1,77

-"-

Среднезасоленный

1,95

37,7

Супеси тяжелые пылеватые

3,20

0,67

41

9

-"-

21,0

1,68

-"-

Сильнозасоленный

2,70

46,2

Непластичный

2,50

0,38

32

10

Бухарская область

24,6

1,61

-"-

-"-

2,70

49,1

Суглинок легкий пылеватый

3,25

0,58

39

11

-"-

29,5

1,50

-"-

Среднезасоленный

1,34

60,0

Непластичный

2,62

0,20

38


Предложения по уточнению классификации засоленных грунтов для дорожного строительства

Рис. 3. Влияние NaCl, Na2SO4, CaSO4 на сжимаемость грунтов

Предложения по уточнению классификации засоленных грунтов для дорожного строительства

Рис. 4. Сжимаемость естественно засоленных грунтов.

Условные обозначения см. в табл. 5 (номера грунтов)

Определение сжимаемости различно засоленных грунтов в условиях капиллярного увлажнения проводили при разных давлениях. Минерализованную воду подавали сразу после стабилизации осадки грунта под нагрузкой. По мессуре отмечали осадку образца, вызванную увлажнением, до ее условной стабилизации.

Относительную просадочность грунта iпр при заданном давлении рассчитывали по формуле5)

iпр = (h1 - h2)/h0,

где h1 - высота образца под давлением до замачивания, мм;

h2 - высота образца под тем же давлением после замачивания, мм;

h0 - первоначальная высота образца, мм.

5)Основания и фундаменты зданий и сооружений на просадочных грунтах. Нормы проектирования. СНиП II-Б.2-62, § 2 - 3.

Изучение влияния солей на просадочность грунтов в условиях капиллярного увлажнения показало, что грунты, содержащие до 13 % NaCl, до 8 % Na2SO4 ? 10H2O, до 40 % CaSO4, относятся к непросадочным (табл. 6).

С целью выявления влияния минерализованных и неминерализованных грунтовых вод на плотность искусственно и естественно сильно-, избыточнозасоленных и гипсированных грунтов, уплотненных при оптимальной плотности, были проведены дополнительные опыты в колонках. За период 160 - 240-дневного капиллярного увлажнения произошло изменение влажности, объемного веса скелета и содержания легкорастворимых солей в слое грунта 0 - 20 см, а у гипсированных - в слое 0 - 9 см, считая от уровня воды.

Таблица 6

Относительная просадочность засоленных грунтов

Содержание солей в незасоленном грунте, %

Капиллярное увлажнение минерализованной водой при нагрузках, кг/см2

1,0

2,0

iпр.

Просадочность

iпр.

Просадочность

-

0,0006

Непросадочный

0,0001

Непросадочный

8 NaCl

1,0020

-"-

0,0014

-"-

10 -"-

0,0024

-"-

0,0014

-"-

13 -"-

0,0020

-"-

0,0028

-"-

5 Na2SO4

0,0038

-"-

0,0033

-"-

8 -"-

0,0040

-"-

0,0035

-"-

10 -"-

0,0041

-"-

0,0115

-"-

13 -"-

0,0238

Просадочный

-"-

40 CaSO4

0,0017

Непросадочный

0,0013

-"-

Из изложенного следует:

1. Легкорастворимые соли в количестве 0,5 % не оказывают влияния на физико-механические свойства грунтов. Поэтому грунты, содержащие указанное количество солей, можно относить к незасоленным.

2. Содержание в грунте NaCl, Na2SO4 менее 2 % не оказывает влияния на сопротивление грунта сдвигу. С повышением количества этих солей в грунте (2 - 13 %) сопротивление грунта сдвигу и пластическая прочность уменьшаются по сравнению с незасоленным грунтом.

3. При содержании 30 - 40 % гипса сопротивление грунтов сдвигу и их пластическая прочность увеличиваются.

4. Грунты, содержащие 5 - 13 % NaCl, 40 % CaSO4 и 4 - 10 % Na2SO4, относятся к непросадочным и практически мало сжимаются под нагрузкой 3 кг/см2. Избыточнозасоленные грунты, содержащие 13 % Na2SO4, относятся к сильносжимаемым и просадочным грунтам.

5. При капиллярной увлажнении неминерализованной и минерализованной водой сильно- и избыточнозасоленных грунтов происходят заметные изменения влажности, плотности и содержания легкорастворимых солей в слое 0 - 20 см, а у гипсированных в слое 0 - 9 см, считая от уровня воды.

6. Использование классификации засоленных грунтов по качественному характеру засоления, принятой в почвоведении (в основу которой положено влияние солей на произрастание растений), в дорожном строительстве нецелесообразно, так как оно не отражает специфических свойств в поведения засоленных грунтов в земляном полотне автомобильных дорог.

7. Предлагаемые изменения по качественному характеру засоления в классификации засоленных грунтов основываются на изменении прочностных свойств грунтов (пластическая прочность) в зависимости от процента соотношения ионов Cl'/SO"4 выраженных в миллиэквивалентах. Граничные величины пластической прочности из кривой зависимости Pm от отношения ионов хлора к сульфат-ионам определяют типы засоления.

2. РЕЗУЛЬТАТЫ ПОЛЕВЫХ НАБЛЮДЕНИЙ ЗА ВОДНО-СОЛЕВЫМ РЕЖИМОМ И УСТОЙЧИВОСТЬЮ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА, ВОЗВЕДЕННОГО ИЗ ЗАСОЛЕННЫХ И ГИПСИРОВАННЫХ ГРУНТОВ

С целью более глубокого изучения зависимости между устойчивостью земляного полотна и его водно-солевым режимом в 1956 г. были организованы систематические наблюдения за состоянием земляного полотна на опытных поперечниках, как заложенных ранее, так и выбранных дополнительно. С 1959 г. по 1964 г. проводили наблюдения за водно-солевым режимом и устойчивостью земляного полотна на 40 дорожных участках Бухарской, Хорезмской областей, Кара-Калпакской АССР и Голодной степи. Исследования проводили ежегодно 2 - 5 раза, обычно в периоды максимального соленакопления и влагонакопления.

Весной 1962 г. на участках наблюдений в Бухарской области были проведены испытания земляного полотна, построенного из грунтов, содержащих 30 - 40 % CaSO4, и из сильнозасоленных тяжелых пылеватых суглинков, навесным прессом. Получены следующие значения модуля деформации: для гипсированных грунтов при ? = 0,1 - 360 кг/см2, при ? = 0,2 - 300 кг/см2 и для сильнозасоленных грунтов соответственно 350 и 335 кг/см2 х). В течение всего периода наблюдений относительная влажность в слое грунта толщиной 0,5 м от дна корыта на большей части участков наблюдения не превышала 64 %, т.е. была близкой к оптимальной влажности грунтов. Коэффициент уплотнения колебался в пределах 0,90 - 0,99. Земляное полотно, построенное из грунтов, содержащих в верхней метровой толще до 8 % и более солей, т.е. из грунтов, относящихся по существующей классификации к избыточнозасоленным, показало достаточную устойчивость. Не наблюдалось деформаций земляного полотна, построенного из грунтов, содержащих до 40 % гипса.

х)испытания навесным прессом проводил инж. Бутлицкий Ю.В.

Результаты проведенных в 1959 - 64 гг. полевых и лабораторных исследований засоленных и гипсированных грунтов и опыт строительства земляного полотна из этих грунтов создали основу для расширения границ предельно допустимого содержания гипса в грунтах, используемых для возведения земляного полотна с усовершенствованными покрытиями (при 1 и 2 типах местности до 40 % и при 3 типе местности до 30 %)6) и легкорастворимых солей (при сульфатном и хлоридно-сульфатном характере засоления от 5 до 8 %)7). Последнее показывает, что существующая классификация засоленных грунтов требует уточнения в смысле установления новых границ применимости этих грунтов для строительства земляного полотна автомобильных дорог.

6) Мотылев Ю.Л., Бутлицкий Ю.В., Ступакова Л.Ф., Федосеева Т.И., Шульгина В.П. Исследование устойчивости земляного полотна из засоленных грунтов. М., Автотрансиздат, 1963.

Ступакова Л.Ф. Исследование устойчивости земляного полотна, возведенного из гипсированных и избыточнозасоленных грунтов. Сб. докладов и сообщений. Секция земляного полотна, методов расчета нежестких дорожных одежд и устройства покрытий и оснований из укрепленных грунтов. М., Союздорнии, 1963.

7)Ступакова Л.Ф., Попова Р.А. Возведение земляного полотна из избыточнозасоленных грунтов. Журн. «Автомобильные дороги», 1965, № 4.

Ступакова Л.Ф., Смолина Л.Б. Плотность и пластическая прочность избыточнозасоленных и гипсированных грунтов Узбекистана в условиях капиллярного увлажнения минерализованной водой. Тезисы докладов 28-й научно-технической конференции кафедр Ташкентского института инженеров транспорта, 1964.

Ступакова Л.Ф., Смолина Л.Б. Влияние капиллярного увлажнения на прочность засоленных грунтов. Доклады АН УзССР, 1965, № 8.

Таким образом,

1. Полевые наблюдения за водно-солевым режимом и устойчивостью земляного полотна автомобильных дорог, построенных в условиях распространения засоленных и гипсированных грунтов, показали, что оно сохраняет устойчивость.

2. Результаты проведенных наблюдений позволяют сделать вывод, что предельное допустимое содержание легкорастворимых солей и гипса может быть повышено.

3. В настоящее время можно рекомендовать повысить содержание легкорастворимых солей от 5 до 8 % при сульфатном и хлоридно-сульфатном характере засоления и гипса в 1 и 2 типах местности - до 40 %, в 3 типе - до 30 %.

4. Для обеспечения устойчивости земляного полотна, возводимого из засоленных и гипсированных грунтов, необходимо предусмотреть:

устройство монолитного водонепроницаемого покрытия;

укрепление откосов и обочин;

равномерное распределение солей;

выполнение установленных к конструкциям и качеству работ требований (ВСН 97-63).

3. ПРЕДЛОЖЕНИЯ ПО УТОЧНЕНИЮ КЛАССИФИКАЦИИ ЗАСОЛЕННЫХ ГРУНТОВ ДЛЯ ДОРОЖНОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

1. В связи с тем, что легкорастворимые соли оказывают на грунты многообразное и сложное влияние, в качестве критерия допустимого содержания солей в грунте, а также количественных границ степени засоления, которым должны соответствовать дифференцированные нормы проектирования земляного полотна, следует принимать совокупность показателей, выражающих влияние степени и качественного характера засоления на свойства грунта. Такими показателями являются: характерные влажности грунта, его сопротивление нагрузкам (сдвигу, сжатию, вдавливанию) при постоянной абсолютной и относительной влажности, максимальная плотность при стандартном уплотнении, водоустойчивость, а также наличие в грунте нерастворимых солей, способных к выщелачиванию при его увлажнении грунтовыми водами и атмосферными осадками.

Количественные границы степени засоления должны отражать изменения этих показателей под влиянием солей. В качестве критерия предельного допустимого содержания солей в грунте должна приниматься такая степень засоления, при дальнейшем увеличении которой использование грунта для возведения земляного полотна становится нецелесообразным из-за резкого снижения его прочности и водоустойчивости.

2. Предлагается сохранить принятый в настоящие время принцип классификации засоленных грунтов по степени засоления с учетом его качественного характера. При этом степень засоления грунтов характеризуется средним суммарным содержанием легкорастворимых солей в слое грунта, подлежащего перемещению в насыпь, выраженным в процентах от веса абсолютно сухого грунта. Качественный характер засоления определяется отнесением содержания в грунте ионов Cl', выраженных в миллиэквивалентах, на 100 г сухого грунта, к содержанию ионов SO4".

Наряду с этим, численные границы, разделяющие засоленные грунты с различными степенью и качественным характером засоления, предлагается уточнить на основе проведенных исследований.

3. В соответствии с установленным влиянием качественного характера засоления на прочность грунта, взамен принятой ранее классификации засоленных грунтов, заимствованной из почвоведения, предлагается следующая (см. табл. 7):

Таблица 7

Наименование засоления

Cl'/SO4"

Хлоридное

> 2,5

Сулъфатно-хлоридное

2,5 - 1,5

Хлоридно-сульфатное

1,5 - 1,0

Сульфатное

< 1,0

Качественную характеристику содового засоления до проведения исследований предлагается оставить прежнюю, т.е. называть засоление содовым при содержании в грунте ионов CO3" и HCO3" свыше одной трети суммарного содержания ионов Cl' и SO4".

4. В качестве наименьшей степени засоления, при которой используемые для возведения земляного полотна грунты рассматривают как засоленные, взамен степени засоления, принятой в настоящее время, 0,3 %, рекомендуется принять 0,5 %, учитывая, что при меньшей степени засоления легкорастворимые соли практически не оказывают влияния на физико-механические свойства грунта.

В соответствии с фактическими данными исследований о влиянии солей на физико-механические свойства грунтов и с результатами многолетних наблюдений за водно-солевым режимом и устойчивостью земляного полотна дорог, построенных в условиях распространения грунтов с высокой степенью засоления, предельное допустимое содержание легкорастворимых солей в грунте, используемом для возведения земляного полотна, предлагается повысить: при хлоридном и сульфатно-хлоридном засолении - от 8 до 10 %, при сульфатном и хлоридно-сульфатном засолении - от 5 до 8 %.

6. Рекомендуется следующая классификация засоленных грунтов по степени засоления (табл. 8):

Таблица 8

Наименование грунтов

Среднее суммарное содержание солей в используемом слое грунта, % по весу

хлоридное и сульфатно-хлоридное засоление

сульфатное, хлоридно-сульфатное засоление

Слабозасоленные

0,5 - 2,0

0,5 - 1,0

Среднезасоленные

2,0 - 5,0

1,0 - 3,0

Сильнозасоленные

5,0 - 10,0

3,0 - 8,0

Избыточнозасоленные

> 10,0

> 8,0

7. В соответствии с ранее проведенными исследованиями Среднеазиатского филиала Союздорнии предлагается повысить максимальное допустимое содержание труднорастворимых солей (гипса) в грунтах, отсыпаемых в насыпь, при 1 и 2 типах местности от 30 до 40 %; при 3 типе местности - от 20 до 30 %.

8. Степень засоления грунтов учитывается при выборе норм проектирования земляного полотна и мероприятий, повышающих его устойчивость, в соответствии с § 72 - 81 ВСН 97-63.

9. Избыточнозасоленные грунты для возведения земляного полотна дорог с усовершенствованными покрытиями применять не рекомендуется. В виде исключения допускается использование грунтов избыточного засоления, содержащих на 1 - 2 % солей более, чем указано в настоящих «Предложениях», при возведении земляного полотна дорог V категории с переходными покрытиями, при условии обеспечения водоотвода. В остальных случаях при прохождении трассы по участкам местности с избыточнозасоленными грунтами необходимо руководствоваться ВСН 97-63.

10. Настоящие «Предложения» распространяются на V дорожно-климатическую зону и на область применения засоленных грунтов как материала для возведения земляного полотна. Для других дорожно-климатических зон и областей применения засоленных грунтов (например, для их укрепления вяжущими) впредь до накопления соответствующих экспериментальных данных и практического опыта рекомендуется пользоваться действующими классификациями засоленных грунтов (ВСН 97-63, СН 25-64).

СОДЕРЖАНИЕ

Предисловие. 1

1. Результаты лабораторных исследований физико-механических свойств засоленных грунтов. 2

Влияние солей на величину предельного сопротивления сдвигу лессовидного грунта. 2

Влияние солей на компрессионные свойства грунта. 7

2. Результаты полевых наблюдений за водно-солевым режимом и устойчивостью земляного полотна, возведенного из засоленных и гипсированных грунтов. 11

3. Предложения по уточнению классификации засоленных грунтов для дорожного строительства. 12




Реклама: ;


Самые популярные документы раздела



Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика