Расчетная часть. Высота верхней (минеральной) части насыпи по оси дороги устанав­ливается по теплотехническому расчету

Высота верхней (минеральной) части насыпи по оси дороги устанав­ливается по теплотехническому расчету, который рекомендуется выпол­нять в следующей последовательности:

Таблица 1

Теплотехнические характеристики материалов

Материал	Плотность, кг/м3	Влажность, %	Коэффициент тепло­проводности талого lт и мерз­лого lм мате­риалов, ккал/м ·ч·град.	Коэффициент тем­пературопровод­ности талого ма­териала, м2/ч
			lт	lм	aт	aм
Железобетон		2—5	2,0	2,2	0,004	0,0045
Цементобетон		3—6	1,7—1,8	1,9—2,0	0,0034	0,004
Асфальтобетон*		3—5	1,0—1,4	1,2—1,6	0,0015	0,0017
Щебень			2,5	2,9	0,0045	0,0055
Гравий		3—5	1,2	1,4	0,0022	0,0025
		7—10	1,7	2,1	0,0030	0,0040
Песок			0,45

*Для асфальтобетона меньшие значения принимают при песчаном заполнителе, большие — при заполнителе из щебня.

а) определяются для принятой конструкции дорожной одежды и ви­да грунта земляного полотна расчетные значения коэффициентов тепло­проводности l_т (табл.1) и объемная теплоемкость С _т материалов в талом состоя­нии (исходные данные).

б) устанавливаются продолжительность теплого пе­риода года t и средняя за этот период температура поверхности покры­тия t _п по табл. 2;

Таблица 2

	Средняя годовая	Продолжи­тельность	Средняя за период t температура поверхности t п °С
Пункт	темпера­тура воз­духа, °С	теплового периода го­да t, ч	земля­ного полотна	цементо­бетонного покрытия	асфальто­бетонного покрытия
Тундра
Каменный мыс	—9,4		6,9	8,4	9,0
Новый Порт	—3,8		7,8	9,1	9,8
Тазовское	—9,3		8,4	10,4	10,8
Яр-Сале	—7,5		8,4	10,0	10,8
Ныда	—7,8		8,4	10,2	10,4
Лесотундра
Салехард	—6,4		8,8	10,6	11,2
Ра-Из	—8,2		4,9	6,4	6,8
Ямбург	—6,9		8,4	10,2	10,7
Полуй	— 6,3		9,4	10,6	11,7
Пытляр	—5,6		9,0	11,0	13,0
Мужи	—5,1		9,2	10,8	11,3
Надым	—6,6		9,6	10,9	11,7
Уренгой	—7,8		9,5	11,0	11,5
Сидоровск	—8,5		9,2	11,2	11,8
Продолжение табл. 2
Тайга
Тарко-Сале	—6,7		9,8	11,5	12,0
Толька	—6,1		10,6	11,7	12,0
Ларьяк	—3,3		11,0	12,6	13,4
Лобчинское	—3,0		10,6	12,4	13,0
Сургут	—3,1		10,2	12,6	14,5
Ермаково	—3,6		11,4	12,2	13,0
Горшково	—3,0		10,6	12,0	12,6
Сытомино	—3,0		10,6	12,4	12,8
Самарово	—1,4		10,5	12,7	13,4
Нумто	—5,3		9,7	12,0	12,2
Кондинское	—1,0		10,2	11,8	12,4
Казым	—3,8		10,3	11,7	12,3
Березово	—3,8		9,8	11,8	12,4
Саранпауль	—3,9		9,9	11,4	12,8
Сосьвинская	—3,4		10,3	11,6	12,2
Няксимволь	—2,2		9,5	11,6	12,2

в) вычисляются значения параметров:

(1)

(2)

(3)

где l_т — коэффициент теплопроводности грунта земляного полотна в та­лом состоянии, ккал/м·ч·град; a — коэффициент теплообмена, 20 ккал/м²·ч; h _н, l_н — соответственно толщины, м, и коэффициенты теплопроводности, ккал/м·ч·град., конструктивных слоев дорожной одежды; С _т— объемная теплоемкость грунта земляного полотна в талом состоянии, ккал/м³·град; Т — температура льдообразования, принимаемая для песков от —0,4 до —0,6°С, для легких супесей от —0,2 до 0°С, для легких пылеватых супе­сей от 0,3 до 0,5°С, для тяжелых пылеватых супесей от —0,9 до —1,4°С, для пылеватых глин и тяжелых суглинков от —1,2 до —2°С; Q ₀ — расход тепла на плавление льда в единице объема грунта, ккал/м³, который определяется по формуле

(4)

где r _d и w — соответственно плотность сухого грунта, кг/м³, и влажность, %, грунта земляного полотна; величины r _d и w принимаются по табл. 3; a¢ — скрытая теплота плавления льда, 80 ккал/кг; w _нз — среднее содержание незамерзшей воды в грунте, %.

Ориентировочно величина w _нз принимается равной: 0 — для песков, 7 % — для супесей, 10 % — для суглинков, 15 % — для глин;

Таблица 3

Характеристики различных вида грунта

Грунт	w, %	r, г/см'	r d, г/см'
Песок		1,80	1,63
Супесь легкая		2,05	1,75
Суглинок легкий пылеватый		2,00	1,69
Суглинок тяжелый пылеватый		1,95	1,63
Глина		1,90	1,86
Торф в намороженном слое после осадки при оттаивании	350—400	1,00	0,16-0,18

г) определяется высота минеральной части насыпи по формуле

(5)

где h — глубина оттаивания земляного полотна с учетом принятой конст­рукции дорожной одежды, м; величина h определяется по графи­кам (рис. 3) при известных параметрах m и К_т; т — коэффициент эквива­лентного приведения (по условиям оттаивания) величины h _дк грунту земляного полотна принимается равным 3,9 для песков, 4,0 — для супесей, 4,1 — для суглинков легких, 4,2 — для суглинков тяжелых и глин; h _д — допустимая глубина оттаивания намороженной торфяной плиты сверху в период эксплуатации дороги, м; величина устанавли­вается с учетом категории дороги по табл. 4.

Для эквива­лентного приведения глубины оттаивания к одному материалу (песок) необходимо коэффициент т взять, как долю от 1, т.е. 1/ т.

Таблица 4

Допустимая глубина оттаивания h _д, м грунта

в зависимости от категории дороги

Категория дороги	Допустимая глубина оттаивания h д, м, при использовании в насыпи грунтов
песчаных	глинистых
III-B	0,30	0,25
IV-В	0,40	0,35
V-В	0,50	0,45

Рис. 3. График для определения глубины протаивания земляного полотна

Таблица 5

Исходные данные к контрольной работе по дисциплинам

«Транспортная инфраструктура», «Пути сообщения, технологические сооружения», «Автомобильные дороги»