- •ОГЛАВЛЕНИЕ
- •ПРЕДИСЛОВИЕ
- •1. Область применения
- •2. Основные понятия
- •3. проектные нагрузки (воздействия)
- •4. Основные материалы
- •4.1. Геосинтетические материалы
- •4.1.1. Типы геосинтетических материалов
- •4.1.1.1. Геотекстиль (GT)
- •4.1.1.2. Георешетки (GG)
- •4.1.1.3. Биотекстили и биоматы (BT)
- •4.1.1.4. Геоматы (GA)
- •4.1.1.5. Геоячейки (GL)
- •4.1.1.7. Геосинтетические материалы для дренажа (GCD)
- •4.1.1.8. Глиногеосинтетические полотна (GCL)
- •4.1.1.9. Синтетическая геомембрана (GMS)
- •4.1.1.10. Битумная геомембрана (GMB)
- •4.1.2. Свойства геосинтетических материалов и требования, предъявляемые к ним.
- •4.1.3. Испытания материалов
- •4.1.3.1. Идентификация продукции
- •4.1.3.2. Масса на единицу площади
- •4.1.3.3. Прочность на разрыв и удлинение
- •4.1.3.4. Усталостная прочность, ползучесть
- •4.1.3.5. Характеристика трения
- •4.1.3.6. Стойкость к механическим повреждениям при укладке (надежность)
- •4.1.3.7. Химическая стойкость
- •4.1.3.8. Микробиологическая стойкость
- •4.2. Наружная облицовка
- •4.2.1. Массивная наружная облицовка
- •4.2.2. Наружная облицовка из геосинтетических материалов
- •4.3. Грунт
- •4.3.1. Определение свойств грунта
- •4.3.2. Насыпной грунт
- •4.3.2.2. Требования к химическим свойствам насыпного грунта
- •4.3.3. Грунты для засыпки и обратной засыпки
- •5. Расчеты
- •5.1. Общие принципы
- •5.1.1. Доказательства внешней устойчивости (GZ IC)
- •5.1.2. Доказательства внутренней устойчивости (GZ 1B)
- •5.1.3. Расчетная прочность геосинтетика и коэффициенты
- •5.1.3.2. Коэффициенты
- •5.2. Дамбы на грунтах, обладающих малой несущей способностью
- •5.2.1. Проверка против скольжения
- •5.2.2. Проверка по разрушению грунта насыпи
- •5.2.3. Проверка на разрушение откоса
- •5.2.5. Проверка на выдергивание арматуры
- •5.2.6. Конструктивные указания
- •5.3. Основание под железнодорожные насыпи
- •5.3.1. Общие сведения
- •5.3.3. Состояние вопроса
- •5.3.4. Модуль деформации
- •5.3.4.1. Модули деформации грунта основания
- •5.3.5 Армирование геосинтетическими материалами
- •5.3.6. Определение необходимой толщины основания
- •5.3.6.2. Расчет по несущей способности
- •5.3.7. Конструктивные указания
- •5.4. Улучшение свойств оснований в дорожном строительстве
- •5.4.1. Общие сведения
- •5.4.3.1. Общие сведения
- •5.4.3.2. Принцип работы геосинтетической арматуры
- •5.4.3.3. Упрощенная модель учета действия арматуры в грунте
- •5.4.3.4. Расчет по механическим свойствам геосинтетика
- •5.4.3.5. Расчеты геосинтетиков по фильтрационным требованиям (способность удерживания грунта)
- •5.4.4. Указания по установке и укладке
- •5.4.4.1. Геосинтетические материалы
- •5.4.4.2. Грунт засыпки
- •5.5. Устройство армированных фундаментных подушек
- •5.5.1. Общее понятие
- •5.5.2. Основные принципы
- •5.5.3. Строительные материалы
- •5.5.3.1. Насыпной грунт
- •5.5.3.2. Арматура
- •5.5.4. Расчеты
- •5.5.4.1. Внешняя устойчивость
- •5.5.4.2. Внутренняя устойчивость
- •5.5.5. Указания по проектированию и конструированию
- •5.5.5.1. Принцип конструирования
- •5.5.5.2. Расположение арматуры
- •5.5.5.3. Длина арматуры
- •5.5.5.4. Габаритные размеры фундаментной подушки
- •5.5.5.5. Устройство фундаментной подушки
- •5.6. Откосы
- •5.6.1. Понятия
- •5.6.2. Доказательство устойчивости
- •5.6.2.1. Исходные данные
- •5.6.2.2. Противостоящие (сопротивляющиеся) величины
- •5.6.2.3. Линии скольжения и механизмы разрушения
- •5.6.2.4. Методы расчетов
- •5.6.3. Эксплуатационная пригодность
- •5.6.5. Проектные и конструктивные указания
- •5.6.5.1. Установка геосинтетика
- •5.6.5.2. Перекрытие внахлест
- •5.6.5.3. Монтаж наружной облицовки и насыпного грунта
- •5.6.5.4. Дальнейшие конструктивные указания
- •5.7. Подпорные конструкции
- •5.7.1. Понятия
- •5.7.2.1. Геометрические рекомендации по проектированию
- •5.7.2.2. Проектирование при учете зоны равновесия в грунте
- •5.7.2.3. Расчет устойчивости вдоль возможных линий скольжения
- •5.7.3. Эксплуатационная пригодность
- •5.7.4. Доказательство соединения с наружной облицовкой
- •5.7.4.1. Растягивающие усилия в наружной облицовке
- •5.7.4.2. Наружная облицовка из готовых элементов
- •5.7.4.3. Наружная облицовка из обернутых армирующих слоев
- •5.7.5. Указания по проектированию и строительству
- •5.7.5.1. Основание
- •5.7.5.2. Дальнейшие конструктивные указания
- •5.8. Сооружения для депонирования отходов
- •5.8.1. Общие положения
- •5.8.2. Изолирующие системы
- •5.8.3. Доказательства
- •5.8.3.1. Доказательства против скольжения
- •5.8.3.2. Устойчивость арматуры к разрушению
- •5.8.3.3. Анкерное крепление
- •5.8.4. Восприятие распорных усилий
- •5.8.5. Проектные и конструктивные указания
- •5.8.5.1. Тело отходов
- •5.8.5.2. Одиночные сооружения
- •5.8.5.3. Выбор арматуры
- •5.8.5.4. Расположение арматуры в анкерной траншее
- •5.8.5.5. Прочие конструктивные указания
- •6. Испытания и контроль
- •6.1. Общие сведения об испытаниях
- •6.2. Материалы
- •6.2.1. Строительный грунт и основание
- •6.2.2. Описание изделий
- •6.3. Обеспечение качества
- •6.3.1. Самоконтроль, внутренние испытания и контрольные испытания
- •6.3.2. Внешний контроль
- •6.4. Расчеты и доказательства
- •6.4.1. Внешняя устойчивость
- •6.4.2. Внутренняя устойчивость
- •6.4.3. Дополнительные доказательства
- •6.5. Контроль после завершения работ
- •Список рекомендуемой нормативной литературы
- •Библиографический Список
- •Приложение 1
- •Примеры расчета
- •А5 Армированный склон [38]
- •А 5.1. Пример армированного склона
- •А 5.1.3. Внутренняя устойчивость
- •Приложение 2
- •Коэффициенты частичной безопасности для воздействий и результатов воздействий
- •Приложение 3
- •Коэффициенты частичной безопасности для сопротивлений
- •Приложение 4
- •Перечень символов
- •Приложение 5
- •Перечень примененных символов и обозначений
Каландрирование – смесь термопластического полимера (LDPE, HDPE, поливинилхлорид, РР) и специальных добавок плавится до требуемой толщины с помощью горячих валиков, до получения листов шириной от 1 до 2 м.
Экструзия – смесь, состоящая из термопластического полимера (LDPE, HDPE, поливинилхлорид, РР) и специальных добавок, плавится и протягивается через специальные круглые головки. Трубчатые заготовки, полученные таким способом, поддерживаются в таком состоянии сжатым воздухом, затем охлаждаются, разрезают и получают плоские листы шириной от 2 до 6 м.
Растяжение – типичный процесс, используемый для материалов из поливинилхлорида. Готовая смесь из поливинилхлорида и ряда добавок (главным образом, пластификаторы) растягивается в холодном состоянии для получения листашириной от 1 до 2м.
Эластомерные (резиновые) геомембраны – листы толщиной от 0,5 до 2,0 мм, с очень малыми коэффициентами проницаемости. Изготавливаются методом создания гомогенной смеси, состоящей из невулканизированного полимера (сырой каучук) и добавок с последующим каландрированием и вулканизацией.
4.1.1.10. Битумная геомембрана (GMB)
Битумные геомембраны представляют собой листы толщиной от 3,0 до 6,0 мм и шириной от 1,0 до 1,5 м. Они производятся на основе смеси расплавленного битума, эластомерных материалов и специальных добавок и характеризуются чрезвычайно малыми коэффициентами проницаемости. Производство обычно начинается с основы (нетканый или тканый синтетический материал), который в дальнейшем пропитывается расплавленной смесью.
4.1.2. Свойства геосинтетических материалов и требования, предъявляемые к ним.
Исходные искусственные материалы, способ изготовления и их структура оказывают существенное влияние на свойства геоматериалов.
20
Геосинтетические материалы для армирования следует выбирать таким образом, чтобы они могли длительное время воспринимать нагрузки с учетом допустимых деформаций системы. Следует учитывать следующие требования:
–восприятие растягивающих усилий с соблюдением деформаций (разд. 4.1.3.3 и 4.1.3.4);
–передача растягивающих усилий в насыпной грунт
(разд. 4.1.3.5);
–стойкость к механическим повреждениям при монтаже
иукладке (надежность) (разд. 4.1.3.6);
–достаточная фильтрационная проницаемость для предотвращения подпора воды;
–химическая и микробиологическая стойкость (разд.
4.1.3.7и 4.1.3.8);
–устойчивость к воздействию атмосферных факторов (ультрафиолетовая устойчивость) (разд. 4.1.3.9).
Прочностные свойства геосинтетических материалов, ко-
торые учитываются с определенным запасом прочности, должны быть подтверждены соответствующими сертификатами (вероятность превышения ≤ 5 %) (разд. 4.1.3).
Допустимое растягивающее напряжение геосинтетических материалов определяется исходя из предполагаемого срока эксплуатации сооружения или исходя из продолжительности действия нагрузок в случае, если геосинтетическая арматура подвергается лишь временным нагрузкам, например, при строительных работах.
Долговременная химическая и микробиологическая стойкость геоматериалов в грунтовой среде должна быть подтверждена для того, чтобы учесть возможные изменения механических свойств геоматериалов при соответствующих расчетах (разд. 5.1.3.2). Дальнейшие указания содержатся в памятке по применению геотекстиля и георешеток на земляных работах в дорожном строительстве [1].
21
Для геоматериалов, устанавливаемых на внешних поверхностях сооружений и применяемых для наружных облицовок, необходимо подтверждение достаточной стойкости к атмосферным воздействиям и ультрафиолетовому излучению. Изучение данного фактора и практический опыт использования показывают, что применяемые в настоящее время исходные материалы имеют высокую стойкость, если они при монтаже не имели повреждений и достаточно защищены от ультрафиолетовых лучей.
4.1.3. Испытания материалов
Указанные в разделе 4.1.2 свойства материалов и требования к ним должны быть подтверждены как характерные значения Xk , как правило, в ходе испытаний. Из характерного значе-
ния Xk выводится расчетное значение (см. разд. 5.1.3)
Xd = Xk / γB. |
(4.1) |
Примечание: в инженерно-строительном деле величина сопротивления материала (аналогично это касается воздействий) рассматривается как характерная только тогда, когда остается только 5 %-ная вероятность появления еще более неблагоприятных величин в течение срока эксплуатации сооружения (5 % - Fraktile). Преимущественно эти значения устанавливаются до сих пор только с помощью т.н. «индексных испытаний», т.к. испытания в реальном контакте с грунтом основания, лучше отражающие фактические условия, требуют больших затрат. Последние называются «эксплуатационными испытаниями» (испытания пригодности к эксплуатации).
Испытания описаны в соответствующих нормативах, памятках и рекомендациях [1–3]. Поэтому в дальнейшем будут кратко описаны только лишь наиболее важные испытания.
4.1.3.1. Идентификация продукции
Используемые геосинтетические материалы должны быть однозначно обозначены и охарактеризованы согласно действу-
22
ющим нормативным документам. Каждый рулон или любую другую продукцию следует снабдить наименованием изготовителя и типовым наименованием продукции [1.2.4].
4.1.3.2. Масса на единицу площади
Масса материала на единицу площади оказывает влияние на свойства геоматериала. Цифровые данные, однако, не сказываются непосредственно на эффекте армирования, поэтому они необходимы лишь для идентификации [1.2.1].
4.1.3.3. Прочность на разрыв и удлинение
Характеристики растяжения, деформаций и предельное растягивающее усилие устанавливаются в ходе испытаний на растяжение образцов шириной в 50, 100 или 200 мм и длине заделки от 100 до 200 мм. Соотношение ширина образца / длина заделки для нетканого материала должна составлять 200 / 100 мм. При этом усадка (сжатие) образца, в частности, для нетканых материалов и вызванное этим влияние на характеристику «нагрузка–удлинение» должны быть минимизированы [1.2.3].
Испытания предела прочности и удлинений швов и других типов стыков рекомендуется выполнять по нормативам [1.2.5].
4.1.3.4. Усталостная прочность, ползучесть
Следует учитывать усталостную прочность и ползучесть геоматериалов. На результаты оказывают влияние степень нагружения (нагрузка / кратковременная прочность) и температурный режим испытания.
Примечание: как видно из рис. 4.9, для образцов геоматериалов при различных степенях нагружения замеряется время до разрыва. Если продолжительность нагружения достигает года, то экспериментальная прямая, установленная прямыми испытаниями по определению долговременной прочности может экстраполироваться на декаду. Коэффициент усталостной прочности является величиной обратной степени нагружения.
23
Он определяет долговременную предельную допускаемую нагрузку геосинтетической арматуры с точки зрения разрушения.
Вследствие ползучести геосинтетических материалов, в долгосрочной перспективе не должны возникать никакие недопустимые деформации. Ползучесть геосинтетического материала должна быть подтверждена экспериментально при условии значительного соответствия краевых условий составного сооружения.
Рис. 4.9. Определение усталостной прочности
На рис. 4.10 представлены кривые ползучести испытаний геосинтетика при различных нагрузках
24