Розрахункова щільність ґрунту

При розробці окремих особливо важливих індивідуальних проектів потрібна (необхідна) щільність ґрунтів визначається як функція діючих в ґрунті стискаючих напружень. Аналогічні розрахунки приводяться і для діючих насипів, коли, наприклад, треба обґрунтувати причини його осадок (рис 5.36).

В цих розрахунках використовують компресійні криві ґрунтів. Суть розрахунків полягає в наступному.

Відомо, що в будь-якому шарі насипу діють постійні стискаючі напруження sа, що складаються з напружень від власної ваги ґрунту δγ і напружень від ваги верхньої будови колії sвб (рис 5.37). При проході поїзда виникають тимчасові напруження від поїзного навантаження, sп.

На рис 5.38 показана компресійна крива одержана при випробуваннях зразка ґрунту з багатократним прикладанням навантаження sδп. При цьому досягнута така щільність ґрунту, при якій лінії навантаження і розвантаження на відрізку дії sп практично збігаються.

Очевидно, що величина коефіцієнта пористості е₀ на кривій відповідає такій щільності ґрунту, при якій він практично буде працювати в пружній стадії. З рис 5.38 слідує, що

е ₀=е_aн-a₁-a₂-a₃-…..,

де a1, a2, … - залишкові деформації ґрунту після першого, другого і т.д. навантаження sп.

Приймемо, що a₂=μ·a₁, a₃=μ·a₂=μ²·a₁ і т.д., і припустимо, що μ=const. Тоді

е₀=е_aн-a₁(1+μ+μ²+….)

Очевидно, що μ < 1. Тому і

.

Коефіцієнт К_е враховує багатократність прикладення тимчасового поїзного навантаження. Експериментально встановлено, що μ = 0,1…0,4; К_е = 1,1…1,67.

При розглянутому методі визначення е₀ необхідно отримати свою компресійну криву для кожного шару насипу, відповідно діючим в насипу напруженням σ_а і σ_п. В практичних розрахунках використовують компресійну криву, одержану при σ_max, що відповідає найбільшому діючому в насипу напруженню (рис. 5.39), а для кожного шару перебудовують її аналітичним або графічним способом.

При відомому значенні е₀ потрібні щільність ґрунту ρ, сухого ґрунту ρ_d, питома вага ґрунту γ і сухого ґрунту γ_d визначаються залежностями:

; ;

; ;

; ;

де ρ_s і γ_s – відповідно щільність і питома вага часток ґрунту;

w – вологість ґрунту в долях одиниці;

g – прискорення сили тяжіння.