Расчет нежестких дорожных одежд по критерию безопасных давлений на глинистые грунты земляного полотна

• Автор: Долгих, Геннадий Владимирович
• Шифр специальности: 05.23.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 237 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ ИССЛЕДОВАНИЯ

1.1 Методы расчета напряжений в грунтовых основаниях и земляном полотне дорожных конструкций
1.1.1 Применение методов механики сплошной среды для расчета напряжений в грунтовом полупространстве

1.1.2 Применение методов механики зернистой среды

для расчета напряжений в дискретном полупространстве

1.1.3 Инженерные способы расчета напряжений в земляном полотне автомобильных и железных дорог
1.2 Методы расчета оснований строительных конструкций и дорожных одежд по критерию сопротивления сдвигу в грунте
1.2.1 Обзор условий пластичности и критериев прочности, применяемых в расчетах материалов
1.2.2 Обзор решений метода предельного равновесия, применяемого в расчетах земляных сооружений по сопротивлению сдвигу
1.2.3 Обзор решений, совершенствующих расчет дорожных одежд по условию сопротивления сдвигу в грунте земляного полотна
1.2.4 Обзор эмпирических методов проектирования дорожных одежд, базирующихся на калифорнийском числе несущей способности
1.3 Экспериментальные методы исследования сопротивления грунтов сдвигу
2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ СДВИГУ
ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ
2.1 Разработка способа расчета главных напряжений от нагрузки, распределенной по поверхности гибкого круглого штампа

2.2 Разработка метода проектирования дорожной одежды по критерию сопротивления сдвигу в грунте земляного полотна
2.3 Методика проектирования дорожных одежд по критерию безопасных давлений
3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СДВИГОУСТОЙЧИВОСТИ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ В ПРИБОРАХ ТРЕХОСНОГО СЖАТИЯ
3.1 Методика экспериментального исследования напряженно-деформированного состояния глинистых грунтов в приборах трехосного
сжатия
3.2. Обоснование условия пластичности
3.3 Исследование величины безопасных давлений штамповыми испытаниями
4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ РАСПРЕДЕЛЯЮЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ГЛИНИСТЫХ ГРУНТОВ
4.1 Разработка методики экспериментального определения угла рассеивания напряжений в глинистых грунтах
4.2 Статистическая обработка результатов исследований
5 ОБОСНОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ МЕТОДИКИ РАСЧЕТА ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД ПО КРИТЕРИЮ БЕЗОПАСНЫХ ДАВЛЕНИЙ
5.1 Проектирование нежестких дорожных одежд по нормативной и предлагаемой методике
5.2 Сравнение показателей экономической эффективности конструкций
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А ЛОКАЛЬНЫЙ СМЕТНЫЙ РАСЧЕТ
ПРИЛОЖЕНИЕ Б АКТ ВНЕДРЕНИЯ
ПРИЛОЖЕНИЕ В ВЫДЕРЖКИ ИЗ СТО 2.01.01-2
ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ ВНЕДРЕНИЕ АВТОРА

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследования. Ровность покрытий автомобильных дорог является основным потребительским свойством, определяющим скорость, комфорт и безопасность движения. Накопление неровностей на покрытиях дорожных одежд нежесткого типа вызвано многомиллионным количеством приложенных колесных нагрузок и недостаточной сдвигоустойчивостью глинистых грунтов земляного полотна, деформации которых составляют 60-90% от деформаций, возникающих на поверхности покрытия. В Российской Федерации большинство построенных и строящихся автомобильных дорог работают на земляном полотне из глинистых грунтов. Учитывая состояния дорог по ровности в Российской Федерации задача управления и сохранения ровности покрытий является национально важной.
Степень разработанности. Действующие нормативные документы регламентируют производить проверку сдвигоустойчивости в грунте земляного полотна и в ела-

босвязных материалах дорожных одежд. В основе этого метода лежит решение А.М. Кривисского, базирующееся на теории В.В. Соколовского. В качестве условия пластичности используется критерий Кулона-Мора, предельной поверхностью которого в девиаторной плоскости является шестигранник с тремя углами сжатия и тремя углами расширения. В настоящее время известно достаточно большое количество условий пластичности дискретных материалов, из анализа которых получены формулы для расчета предельных значений максимальных и минимальных напряжений. В результате имеется возможность оценки точности условий пластичности и соответствующих им предельных значений напряжений. Такая оценка позволяет определить наиболее точный критерий, который необходимо закладывать в основу метода, обеспечивающего сдвигоустойчивость при проектировании дорожной конструкции. Анализ формул, используемых в России и за рубежом для расчета минимальных главных напряжений, показывает, что на поверхности значения этих напряжений превышают величину, при которой материал испытывает компрессионное сжатие, а на некоторой глубине минимальное главное напряжение меняет знак и становится растягивающим. Это не соответствует физическим моделям механики зернистой среды. Таким обра-

других точках ориентация главных осей отличается, и поэтому в этих точках возникает другое напряженное состояние.
М.В. Малышев считал, что всякое условие пластичности, содержащие /ст1 и корень из /2£>, можно привести к виду (1.30), а входящие в него параметры с и ср будут зависеть от параметров условия Кулона—Мора, а также параметра Лоде ца [105]. Зависимости углов внутреннего трения для некоторых моделей приведены в таблице 1.5.
Таблица 1.5 - Формулы М.В. Малышева [105]
Наименование модели Формула
Кулона-Мора зтф = 8Ю(р
Мизеса-Боткина 6 ■ вШф втф = р—-—2 (б вШф0)• ^/З + 2 • *5Шф
М.В. Малышева 4-Бтф„ ЗШф-4.(1—Х$-й)
Параметр Лоде ... 2-<т2 —сг, —ст3 <у,-а
Параметр Лоде изменяется от -1 до 1 и используется для определения вида напряженного состояния [17]. Например, при чистом сдвиге (а1=-о3 и а2=0) ра=0 [17], а при одноосном сжатии (С1>0, а а3=ст2=0) ра=-1[17]. Такое же значение ц0=-1 имеет для случая трехосного сжатия (ст1>а2=ст3). При одноосном растяжении (ст1=ст2=0 и ст3<0) или при истинном трехосном сжатии (с>1=ст2>а3) р0=Т [102]. Из этого следует, что при ра=-1 и ца=1 вид напряженного состояния определяется не однозначно. На тот недостаток обращается внимание и в работе [102].
В соответствии с результатами расчета по формулам таблицы 1.3 установлено, что наибольшее значение ср получено для условий чистого сдвига, то есть при ца=0. При |Тя=-1 и рст=1 теоретические значения угла внутреннего трения оказываются одинаковыми [105].
Отсюда следует вывод о том, что вид напряженного состояния оказывает значительное влияние на характеристики прочности грунтов [17]. Поэтому при расчете конструкций, работающих на грунтовых основаниях, важной задачей является правильное определение вида напряженного состояния.