где h – общая толщина дорожной конструкции до расчетной точки, м;
γ – средневзвешенный удельный вес конструкции, расположенной выше расчетной точки, кН/м3;
Р – удельное давление, кН/м2;
r – расчетный радиус отпечатка в точке укладки дренажного мата, м;
R – расчетный радиус отпечатка колеса на контакте с покрытием (рекомендуется принимать не более 0,3 м), м;
θ – угол распределения нагрузки в конструкции дорожной одежды (рекомендуется принимать не более 280).
Рисунок 10 – Номограмма к определению вертикальных нормальных напряжений σп на уровне земляного полотна [4]
Более точно нормальное напряжение σn, кН/м2 от расчетной транспортной нагрузки на уровне земляного полотна допускается рассчитывать с использованием программного обеспечения, реализующего точное решение теории упругости или методу конечных элементов.
5.3.4.3 Выбор марки дренажного геокомпозита
Дренажный материал (слой) должен выполнять свои функции на протяжении всего срока службы сооружения. Марка объемного рулонного композиционного дренажного материала выбирается из условия, чтобы табличное значение (таблица 7) дренажного мата было не меньше значения предельной длительной дренажной способности слоя.
Таблица 7
Гидравлический градиент | Нагрузка, кПa | Дренажная способность, м3/м2 сут, по техническому паспорту на дренажный мат типа Х марки | |
Фильтр 1/Ядро/Фильтр | Фильтр 2/Ядро/Фильтр | ||
i = 1,00 | 20 | 2,50 | 1,10 |
50 | 2,40 | 1,00 | |
100 | 2,30 | 0,90 | |
200 | 1,40 | 0,81 | |
i = 0,10 | 20 | 0,70 | 0,22 |
50 | 0,65 | 0,19 | |
100 | 0,60 | 0,17 | |
200 | 0,24 | 0,16 | |
i = 0,03 | 20 | 0,35 | 0,09 |
50 | 0,30 | 0,08 | |
100 | 0,24 | 0,07 | |
200 | 0,11 | 0,06 | |
Предел длительной дренажной способности материала достигается за счет увеличения расчетного значения qp с помощью коэффициентов надежности по материалу, согласно формуле (11)
, (11)где qДГК – расчётная длительная дренажная способность материала (условия выбора марки дренажного композита, в зависимости от расчётной нагрузки и гидравлического градиента напора (поперечного уклона земляного полотна), м3/(м2·сут);
RFin – коэффициент надежности по жесткости материала или снижения водопроводимости за счет деформации нетканого материала в объеме дренажного ядра, равный 1,3-1,5;
RFcc – коэффициент надежности по химической устойчивости и/или образованию участков стабилизации процесса полного заиливания дренажного ядра и нетканого фильтра, равный 1,0-1,2;
RFbc – коэффициент надежности по биологической устойчивости дренажного ядра, равный 1,0-1,2;
RFcr – коэффициент надежности по ползучести материала под действием постоянной нагрузки, равный 1,2-1,4.
Меньшие значения коэффициентов запаса принимаются для материалов по резульатьам проверки в лабораторных условиях и/или мониторинга участков опытного строительства.
5.4 Определение полной толщины дренажного слоя
Полная толщина дренажного слоя определяется как максимальное из трёх значений, полученных путём расчёта толщин по условиям работы дренажа на осушение, осушение с периодом запаздывания отвода воды и поглощения.
5.4.1 Полная толщина защитно-дренирующей прослойки, работающей на осушение
Расчет дренажного слоя (дренажный геокомпозит (ДГК)+песок), работающего на осушение, определяется условием (12):
qp < qДГК , (12)
где qp – расчетное значение объёма воды, поступающей за сутки, м3/м2 сут (формула 2);
qДГК – пропускная способность дренажного слоя (дренажный геокомпозит (ДГК)+песок) при действующем вертикальном давлении л/(с·м).
Если условие выполняется, то толщина дренажного слоя определяется по формуле (13):
hп = hДГК + hзап , (13)
где hп – полная толщина дренажного слоя, м;
hДГК – толщина дренажного геокомпозита, м;
hзап – толщина слоя песка, м.
Если условие не выполняется, следует увеличить толщину и/или коэффициент фильтрации грунтового дренажного слоя.
5.4.2 Полная толщина дренирующего слоя, работающего на осушение с периодом запаздывания отвода воды
Полную толщину дренирующего слоя (дренажный геокомпозит+ песок), работающего по принципу осушения с периодом запаздывания отвода воды, достаточную для временного размещения в его порах поступающей в конструкцию в начальный период ее оттаивания воды, определяют из условия (14):
, (14)где hДГК – толщина дренажного геокомпозита, м;
Кобъем – коэффициент, учитывающий изменения объема дренажного ядра в зависимости от нормального давления;
s – площадь рассматриваемого дренажного мата, м2,
s’ – площадь участка притока воды, м2;
qр – расчетное значение объёма воды, поступающей за сутки, м3/м2 сут (формула 10);
Тзап – средняя продолжительность запаздывания начала работы водоотводящих устройств, сут.
Если данное условие выполняется, то расчёт полной толщины дренирующего слоя из условия осушения с периодом запаздывания отвода воды определяют по формуле (15):
, (15)Если данное условие не выполняется, то расчет полной толщины определяют по формуле (согласно формуле (7) документа) с учетом водоёмкости ядра дренажного мата и песчаного слоя (16):
,
, (16)где qp – расчетное значение объёма воды, поступающей за сутки, м3/м2 сут (см. таблицу 3);