80. Теоретические основы влагонакопления в земляном полотне и дорожной одежде.

Для районов с сезонным промерзанием земляного полотна можно выделить четыре периода:

1. Предзимний период, или период первоначального накопления влаги осенью, характерен охлаждением и интенсивным увлажнением полотна и одежды атмосферными осадками, поднятием уровня грунтовой воды, медленным нарастанием влажности, снижением плотности грунта и прочности одежды. Влажность может достигать 0,7W_т ( где W_т- влажность предела текучести грунта ). В отдельные годы наблюдаются резкие смены температур от положительных к отрицательным. Такие температурные удары вызывают линейные сокращения покрытий, скорость которых выше, чем для нижележащих оснований. Это приводит к образованию поперечных температурных трещин.

2. Морозный период, или период промерзания, характерен перераспределением и накоплением влаги в земляном полотне. Наблюдается снижение t_гр, промерзание грунта, дальнейшее увеличение влажности и снижение плотности грунта. Вода нижних слоёв полотна, особенно парообразная и жидкообразная, интенсивно мигрирует снизу и частично со стороны обочин к оси дороги. В зависимости от продолжительности периода Т_х- продолжительность морозного периода в днях, мощности источников увлажнения и скорости промерзания к концу холодного периода в верхней части полотна может накопиться значительное количество воды. При скорости промерзания до 2,5 см/сут происходит интенсивное влагонакопление и льдообразование в грунте за счёт миграции воды из нижележащих слоёв. При быстром промерзании ( скорость больше 4см/сут ) вода из нижележащих слоёв не успевает поступить и влажность грунта может быть несколько меньше. Глубина промерзания достигает максимума. В этот период может вымерзать вода из песчаного слоя и устанавливаться равновесное состояние воды в грунте земляного полотна или постепенно увеличиваться до уровня (0,7-0,8) W_т. Вследствие замерзания воды в порах грунта образуются линзы и прослойки льда. В отдельные зимы возникают оттепели, сопровождающиеся частичным оттаиванием грунта полотна и резким снижением прочности проезжей части. Интенсивное влагонакопление и промерзание могут привести к образованию пучин. Прочность грунта в холдный период очень высокая.

3. Весенний период-период оттаивания грунта и насыщения его свободной водой. Это самый опасный период, его принимают за расчётный для дорожных одежд и земляного полотна. Скопившийся в линзах и в прослойках лёд в верхней части земляного полотна оттаивает и поры грунта заполняются свободной водой, которая скапливается над ещё не оттаявшим грунтом ( донник ). Образовавшееся мокрое корыто сохраняет некоторый период максимальную влажность W=( 0.85-1.0 )W_т, минимальную плотность и прочность грунта. Под действием нагревающегося воздуха и автомобилей часть воды отжимается в дренирующий слой, часть в обочины и нижележащие слои по мере их оттаивания. При медленном оттаивании, когда его скорость не превышает 4 см/сут, часть воды успевает отжаться и испариться. При быстром оттаивании ( скорость больше 7см/сут ) происходит интенсивное накопление воды в порах грунта. В этот расчётный по состоянию грунта период Т_р ( обычно в апреле-мае ) могут возникнуть просадки просадки одежды в первую очередь на пучинистых местах. Прочность дорожной конструкции минимальная. Период наиболее неблагоприятного расчётного состояния грунта Т_р весной ( или в период зимних оттепелей ), в течении которого наблюдается минимальная сезонная прочность грунта полотна , гдеh_кр- критическая глубина оттаивания ( для дорог I-II категорий до 50см, III-IV категорий до 70см); v_отт- средняя скорость оттаивания грунта полотна, равная 2-5 см/сут. За начало расчётного периода z_н ориентировочно можно принимать дату перехода t_в

весной через 0^оС. Тогда дата окончания периода

4. Летний период - просыхание земляного полотна. После полного оттаивания грунт постепенно просыхает, снижается влажность до наименьшего сезонного значения , постепенно возрастает плотность и прочность земляного полотна.