Scientific journal

Modern problems of science and education

ISSN 2070-7428

"Перечень" ВАК

ИФ РИНЦ = 1,006

Целью исследования состояния глинистых грунтов по материалам геологических изысканий являлось: определение изменения средней влажности грунтов по глубине опробования в естественных условиях, уточнение коэффициента вариации влажности по результатам экспериментальных данных, определение расчетной влажности и механических характеристик грунта. Тема исследования является актуальной, так как расчетная влажность грунта при проектировании и расчете конструкции дорожной одежды по нормативным источникам [5] определяется с помощью усредненного по РФ коэффициента вариации, равного 0,1. Определение фактического значения коэффициента вариации в РМЭ по материалам экспериментальных исследований отличается от нормативного. Это в конечном значении изменяет механические характеристики грунтов, что оказывает влияние на толщину конструктивных слоев дорожной одежды.

Изучение состояния глинистых грунтов в естественных условиях, изменение средней влажности грунтов по глубине опробования проводились путем геологических изысканий, проведённых при проектировании дорог в 8 районах РМЭ. Рассмотрено строение грунтов на автодорогах, протяжённостью 134,7 км, с бурением 551 скважины.

Геологический разрез по оси трассы во всех районах представлен суглинками четвертичного возраста и глинами пермского возраста. Прослойки мелких, средних и пылеватых песков встречаются на глубинах: 3 -7 м. в Сернурском, 3 - 9 м. в Советском, 1,5 - 3 м. в Мари-Турекском, 1,5 - 4,5 м. в Ново-Торъяльском и 0,5 - 1,8 м. в Моркинском районах.

Геологический разрез по оси трассы в Юринском и Килемарском районах представлен песками средней, мелкой крупности и глинистыми грунтами. Супеси встречаются редко.

РМЭ покрыта лесами второй и первой группы. В ряде районов пункты переработки древесины находятся в населённых пунктах за пределами лесных массивов, в связи с этим лесовозные дороги располагаются не только в лесу, но и на пашне, и вблизи населённых пунктов.

Изменение средней природной влажности грунтов по глубине опробования представлены в табл.1 и табл.2.

Анализ изменения средней природной влажности грунтов на пашне с глубиной опробования показал, что она увеличивается с 22% до 29 % в Сернурском, с 22 % до 32 % в Советском, с 22% до 29% в Мари-Турекском и с 19% до 28% в Килемарском районах. В лесном массиве средняя природная влажность глинистых грунтов уменьшается с глубиной опробования с 28% до 22% в Сернурском и с 23% до 21% в Советском районах. В Мари-Турекском и в Килемарском районах природная влажность увеличивается с 22% до 30% и с 24% до 27% соответственно.

Таблица 1

Средняя природная влажность глинистых грунтов на пашне

Таблица 2

Средняя природная влажность глинистых грунтов в лесном массиве

Для проведения расчётов по обоснованию конструкции дорожной одежды, в которой обосновывается расчетная влажность грунтов необходимо знание коэффициента вариации грунтов на лесовозной дороге.

Коэффициент вариации влажности рассчитывается по формуле

(1)

где s- среднее квадратичное отклонение; – относительная влажность грунта;

Имея экспериментальные данные значений влажности грунтов по геологическим изысканиям в РМЭ [5], путем их статистической обработки появилась возможность более точного определения значения этого параметра.

С помощью программ обрабатывались данные влажности глинистых грунтов, а именно, влажность природная и на границе текучести. Однако, абсолютные значения природной влажности и соответствующие плотности не отражают в полной мере состояние грунта. Для того, чтобы состояние разных грунтов были сопоставимы, предлагается показатель относительной влажности грунта, определяемый по формуле:

(2)

где Wпр – природная влажность грунта, %;Wт – влажность грунта на границе текучести, %.

На глубине опробования 1-2 м расположена активная зона земляного полотна, где практически затухают нормальные и касательные напряжения от автомобильной нагрузки, также исследовались грунты ниже этой зоны, взятые с глубины 2-3 м.

В процессе обработки экспериментальных данных была принята гипотеза о нормальном распределении результатов замеров влажности грунтов. Проверка гипотезы проведена по критерию Пирсона (c2), Результаты расчетов по формулам 1 и 2 с учетом статистической обработки значений Wпр представлены в табл.3 и табл.4.

Таблица 3

Коэффициент вариации влажности глинистых грунтов на пашне

Таблица 4

Коэффициент вариации влажности глинистых грунтов в лесном массиве

Анализ данных табл.3 и табл.4 показывает, что коэффициент вариации влажности глинистых грунтов на пашне и в лесном массиве выше нормативного, равного 0,1 [5]. Наибольшее отклонение от нормативного на глубине опробования 1 м наблюдается на всех участках местности в Сернурском районе, на пашне в Килемарском, в лесном массиве в Советском и Мари-Турекском районах. Эти значения коэффициента вариации приводят к значительному увеличению расчетной влажности грунта. Диаграммы коэффициента вариации влажности глинистых грунтов на пашне и в лесном массиве представлены на рис.1

и рис.2.

Выводы:

1. Коэффициент вариации влажности глинистых грунтов на пашне и в лесном массиве выше нормативного по РФ, равного 0,1 в 1,2-2,3 раза;

2. С увеличением глубины опробования коэффициент вариации влажности глинистых грунтов увеличивается на пашне в среднем на 19 % во всех исследуемых районах;

3. С увеличением глубины опробования коэффициент вариации влажности глинистых грунтов в лесном массиве увеличивается в среднем на 21 % в Сернурском, и на 10% в Килемарском районах.

Рецензенты:

Савельев В.В., д.т.н., профессор кафедры строительного производства Чебоксарского политехнического института (филиала) Московского государственного открытого университет», г.Чебоксары.

Смирнов М.Ю., д.т.н., профессор кафедры Транспортно-технологических машин ФГБОУ ВПО «Поволжский государственный технологический университет», г.Йошкар-Ола.