Файл: Конструирование и расчет нежестких дорожных одежд..pdf

С помощью установки динамического нагружения проведено не­ сколько тысяч испытаний на различных дорогах европейской части страны. Статистическая обработка результатов этих испытаний, ана­ логичная изложенной в гл. 12, позволила установить зависимость тре­ буемых динамических модулей упругости для одежд с различными типами покрытий от интенсивности движения (табл. III.23).

Исследования показали, что численные значения требуемых дина­ мических модулей, так же как и статических (см. рис. III.3), при од­ них и тех же условиях движения различны для покрытий капиталь­ ных, облегченных и переходных. При этом к облегченным покрытиям, построенным с применением жидкого битума, можно предъявлять несколько меньшие требования, чем в случае применения вязкого битума. Объясняется это большей деформативной способностью пер­ вых.

§ Ш.16. Модули упругости грунтов и дорожно-строительных материалов при кратковременном действии нагрузки

Динамические модули упругости грунтов и дорожно-строительных материалов определяли по результатам послойных полевых испытаний дорожных одежд установкой динамического нагружения (см. § III.21). Грунты и некоторые материалы испытывали также на лабораторной установке динамического нагружения (рис. I I 1.13). Принцип дейст­ вия лабораторной установки аналогичен полевой установке, описанной в § I I 1.21. Вертикальную деформацию при нагружении измеряли виб­ рографом повышенной точности, который записывал величину этой деформации на движущуюся ленту с увеличением от 2 до 48 раз. Такое увеличение обеспечивает необходимую надежность измерений даже при весьма незначительных деформациях. Лабораторная установка поз­ воляет развивать усилие до 300 кГ при длительности нагружения от 0,003 до 0,3 сек.. Штамп применяли диаметром 3—5 см. Форма имеет высоту 20 см и диаметр 15 см. Соотношение размеров формы и штампа достаточны, чтобы пренебречь влиянием ее жестких стенок. В форме испытывали грунты, мелкие гравийные материалы и высевки, меняя их влажность и степень уплотнения.

Динамические модули упругости связных материалов (различные смеси, обработанные битумом или цементом) определяли, применяя образцы в виде цилиндров. Эти образцы испытывали в условиях сво­

Введение коэффициента 1 — и.2 позволяет учесть влияние бокового обжатия, имеющего место в реальных условиях и отсутствующего при свободном сжатии образцов.

242

коэффициента вязкого сопротивления т]0 и статического модуля упругости (т)0 = ЬЕ0); К' — скорость изменения

ром 30—35 см, меньшие — при 3—5 см).

На существование линейной связи между величинами модуля грун­ та и начального коэффициента вязкого сопротивления при данной нагрузке указывал также Ю. Л. Мотылев [28]_. Наличие такой зависи­ мости для дорожной одежды хорошо показано С. И. Миховичем [27]. Исследования, проведенные в МАДИ, позволили установить, что чис­ ленные значения коэффициента b для данного грунта или материала за­ висят от величины удельной нагрузки (табл. 111.24).

243

Величина коэффициента b указана в табл. I I 1.24 для тех удельных давлений, при которых возможно наличие только упругих (обратимых) деформаций.

Всвязных грунтах в процессе упругого деформирования, помимо контактных деформаций грунтовых частиц, существенную роль играет вытеснение пленочной воды, находящейся под влиянием молекуляр­ ного взаимодействия с поверхностью минеральных частиц. С увели­ чением нагрузки создается тенденция к повышению скорости дефор­ мации. Пленочная вода сопротивляется этому. В результате началь­

ный коэффициент вязкого сопротивления т)0 с увеличением давления несколько возрастает, а следовательно, возрастает величина коэффи­ циента Ъ.

Внесвязных грунтах и гравийных материалах упругое деформи­ рование в значительной степени осуществляется за счет сжатия защем­ ленного воздуха и обратимых деформаций минеральных частиц. Здесь тенденция к повышению скорости деформирования с увеличением дав­

ления не встречает в начальный период сопротивления и величина г]0 в определенном интервале делений не только не возрастает, но даже снижается.

С другой стороны, в несвязных грунтах и материалах в процессе . действия данной нагрузки коэффициент вязкого сопротивления воз­ растает во времени значительно быстрее, чем в связных. Иными сло­ вами, в несвязных грунтах и материалах деформации от постоянной нагрузки., не превышающей определенного предела, затухают быст­ рее. Это также может быть объяснено малой ролью пленочной воды в процессе их деформирования.

Константа грунта %, характеризующая собой относительный при­ рост вязкости в единицу времени, как показали экспериментьт, для суг­ линистых грунтов равна в среднем 2 ~ , для супесчаных грунтов —

2,5 — , для гравийных материалов и песков — 3,5—4 — .

Тот факт, что в несвязных грунтах и материалах затухание дефор­ маций при действии постоянной нагрузки происходит существенно быстрее, чем в связных грунтах, является причиной значительно мень­ ших соотношений динамических и статических модулей у первых по сравнению со вторыми.

244

Вгрунтах и материалах, обработанных органическими вяжущими при положительных температурах, имеет место достаточно большое изменение величины упругой деформации в зависимости от времени действия нагрузки. Причиной этого является наличие пленок вяжу­ щего, обволакивающих минеральные частицы. Эти пленки, как извест­ но, при нагрузках, не превышающих определенной для данного вяжу­ щего и данной температуры величины, деформируются в упруго-вяз­ кой стадии без остаточных деформаций. Значение имеет также и тол­ щина пленок.

Вгрунтах и материалах, обработанных минеральными вяжущими (цемент, известь), между частицами возникают в основном жесткие связи. Здесь основная часть деформации происходит почти мгно­ венно. Вязкая часть упругой деформации, протекающая во времени, хотя и есть, но сравнительно невелика. Доля вязкой части деформа­ ции зависит от вида обработанного материала и содержания минераль­ ного вяжущего. В грунтах и материалах, содержащих значительное количество мелких глинистых частиц при малом содержании минераль­

ного вяжущего, доля вязкой части в упругой деформации выше, чем в грунтах и материалах, содержащих мало глинистых фракций и обра­ ботанных повышенным количеством минерального вяжущего.

245

П р и м е ч а н и е . Модули упругости материалов, содержащих органичес­ кие вяжущие, приведены для температуры 8—10° С. При 0—2° С (расчет на из­ гиб) соответствующие модули нужно принимать в 1,4—1,5 раза выше.

Т а б л и ц а I I I . 27

П р и м е ч а н и е . Меньшие значения динамических модулей упругости соответствуют выемкам и нулевым местам, но при условии устройства песчаных слоев по принципу водопоглощения или с дренажем (особенно во I I и I I I дорожноклиматических зонах).

246