Вычисление φзим в зависимости от пористости n и толщины hнас можно производить по аппроксимирующей формуле (6):
φзим = (1,55 - 0,816·hнас) - ( 2,5 - 0,501 · hнас). (6)
Расчет производится методом последовательного приближения, задаваясь толщиной дренирующего слоя по таблице или аппроксимирующей зависимости, находится φзим, а затем вычисляется полная толщина дренирующего слоя hп.
В общем случае задача сводится к решению иррационального уравнения следующего вида (7)
hп - (Q/(1000 п) + 0,3·hзап):(1 - (1,55 - 0,816·hнас) - ( 2,5 - 0,501 · hнас)·n )=0. (7)
5.1.10 На участках, имеющих длину пути фильтрации L больше 10 м, дренирующий слой должен быть рассчитан на поглощение количества воды, поступающей за расчетный период.
За длину пути фильтрации принимается половина ширины дренирующего слоя при двухскатном поперечном профиле и полная ширина – при односкатном.
5.1.11 Если общая толщина дренирующего слоя больше 0,5 м, ее можно уменьшить следующими средствами:
-увеличить поперечный уклон низа дренирующего слоя;
-заменить материал дренирующего слоя на песок с большим коэффициентом фильтрации;
-заменить грунт в верхней части земляного полотна на другой, с меньшим притоком воды в расчетный период;
-уменьшить приток воды с помощью мер, приведенных в п. 4.15;
-снизить степень увлажнения местности путем понижения уровня грунтовой воды;
-при больших продольных уклонах для понижения Кувіг, а значит и qр необходимо устроить поперечные прорезы мелкого закладки;
-при удельном притоке воды qр свыше 0,005 м3/(м2 сут) устроить вдоль краев проезжей части продольные трубчатые дрены.
5.2 Методика расчета плоскостного горизонтального и поперечного дренажей с использованием нетканых иглопробивных геотекстилей (ГМ)
5.2.1 Расчет дренажных сооружений с использованием ГМ выполняют по единой, изложенной в п. 5.1 методике. Конечная цель расчета – определение толщины дренирующего слоя дорожной одежды с учетом работы выбранных дренажных сооружений. При расчетах горизонтального плоскостного и поперечного дренажей за величину пути фильтрации принимают расстояние между жгутами или поперечными дренами. Величина уклона укладки геотекстиля i (рис. 1 - 2) принимается равной продольному уклону земляного полотна.
При расчетах прикромочного дренажа за величину пути фильтрации принимают расстояние от оси дороги до дренажа, а за величину уклона – поперечный уклон поверхности земляного полотна.
5.2.2 Расчет производят в следующей последовательности:
-вводятся исходные данные для расчёта значения длины пути фильтрации (L ф), поперечного уклона верха земляного полотна (i зп), коэффициентов фильтрации ГМ (К g), песка или другого дренирующего материала (Кф);
-определяют в соответствии с требованиями п. 5.1.4 данного документа расчетную величину притока воды qp, принимая значение Кг=1, поскольку нетканый геосинтетический материал выполняет функцию фильтра;
-дальнейший расчет выполняют при определенном пониженном значении притока воды qp в соответствии с методикой пункта 5.1.
5.3 Методика расчета плоскостного дренажа с использованием дренирующих геокомпозитов
5.3.1 Эффективным способом осушения верхней части земляного полотна и основания дорожной одежды является укладка в тело насыпи изолирующих прослоек из дренирующих геокомпозитов или водопаронепроницаемых геосинтетических материалов. Введение в земляное полотно на той или иной глубине различного рода прослоек прерывает перемещение влаги из нижних переувлажненных горизонтов в верхние, что улучшает влажностный режим верхней части земляного полотна в зоне промерзания и уменьшает зимнее вспучивание конструкции.
5.3.2 Условия применения
Защитно-дренажный слой должен выполнять функцию дренажа и защиты на протяжении всего срока эксплуатации дороги.
Дренажный геокомпозит применяется при невысоких значениях коэффициента фильтрации песка нижней части дорожной одежды и/или основания (менее 0,5 - 1 м/сут). Защитно-дренирующий слой (прослойки) из композитного геосинтетического материала на контакте между дополнительным слоем основания из песка и грунтом земляного полотна должен устраиваться по всей ширине земляного полотна с разработкой системы открытого или закрытого отвода воды.
Дренажная способность геосинтетического материала определяется согласно ГОСТ Р 52608-2006 или международному стандарту ISO 12958 «Геотекстиль и геотекстильные материалы – определение показателей водопроводности в плоскости материала».
Данный Документ описывает метод определения характеристик водопроводимости в плоскости материала при постоянном напоре для геотекстиля и геотекстильных материалов. Поток жидкости в плоскости геотекстиля (геотекстильного материала) измеряется при различных значениях нормального давления, принятых значениях гидравлического градиента и прилегающих поверхностях с известными характеристиками.
5.3.3 Определение условий расчёта дополнительного слоя в конструкции дороги с дренажным геокомпозитом
Целью расчета дренажной конструкции c дренажным геокомпозитом является определение эффективности его применения для отвода расчетного количества воды, поступающей к слою и определение минимальной толщины дренажного слоя (дренажный геокомпозит+песок) в дорожной конструкции.
При проектировании дорожных одежд в районах сезонного промерзания грунтов рассматривается три расчетных этапа работы дренажной конструкции (согласно п. 4.12 данного документа):
-работа на осушение, когда дренирующий слой полностью оттаял, и водоотводящие устройства начали нормально работать;
-работа на осушение с периодом запаздывания отвода воды;
-работа на поглощение.
5.3.4 Расчет защитно-дренажного слоя с дренажным геокомпозитом
Полная толщина защитно-дренирующей прослойки определяется по формуле (8):
, (8)где hгм – толщина слоя композитного геосинтетического материала под действием расчетной нагрузки, см;
hзап – дополнительная толщина грунтового (песчаного) слоя, зависящая от требований к конструкции автомобильной дороги по обеспечению морозозащитной функции, разделения между крупнообломочным (щебеночным) грунтом и дренажным композитом (равна для песков крупных 0,10-0,12 м, средней крупности 0,14-0,15 м и мелких 0,18-0,20 м, во всех случаях полную толщину дренирующего слоя следует принимать не менее 0,20 м).
В случае, когда не требуется увеличивать толщину песчаного слоя (hзап), на дренажный мат и крупнообломочный грунт укладывается нетканый иглопробивной материал, плотностью более 400 г/м2.
5.3.4.1 Определение притока дренажной воды к слою
Величина притока воды в дренирующий слой qр, м3/(м2·сут), определяется по формуле (9):
, (9)где q – усредненное (табличное) значение притока воды в дренирующий слой при традиционной конструкции дорожной одежды, отнесенное к 1 м2 проезжей части (согласно таблице 3 документа), м3/(м2·сут);
Кп,, Квог, Кр – коэффициенты, определяются по таблицам 4, 5 и рисунку 8 документа (коэффициент Кг =1).
5.3.4.2 Определение вертикальных нормальных напряжений от расчетной транспортной нагрузки на уровне земляного полотна
Нормальное напряжение σn, кН/м2 от расчетной транспортной нагрузки на уровне земляного полотна определяется согласно рисунку 10 документа или по формуле (10):
,
, (10)