Подробное сравнение пластиковых и чугунных труб. Часть 40. Фактор K

И первый способ уплотнения заключается в отвале грунта. Если почва представляет собой гравий или сухой крупнозернистый песок, то он укладывается на место при плотности более 90%. Поэтому его нужно только выкопать и затем уложить на место. Следующий способ: смыв. Если почва является дренируемой, ее можно смыть струей воды под высоким давлением, направленной вручную из насадки. Вода должна удаляться достаточно быстро, чтобы предотвратить плавучесть трубопровода или потерю усилия смывочного устройства. Также некоторые почвы могут быть уплотнены вибрациями. Если почва насыщена, вибрационное оборудование может быть эффективным. Если почва не насыщена, можно использовать обычные вибрационные машины для грунта. Также подойдут и различные другие виды механических воздействий. Многие типы ударных уплотнителей теперь доступны на рынке. Почва должна быть уложена слоями, обычно менее 20-25 см каждый, а затем уплотнена. При этом желательно, чтобы грунт имел оптимальное содержание влаги или хотя бы близкое к оптимальным значениям.

Переходим к главной теме сегодняшней статьи. Речь пойдёт о факторе снижения давления K в сжатых грунтах. Максимально допустимая вертикальная нагрузка грунта на заглубленную трубу может быть значительно увеличена путем «упаковки» трубы в сжимаемую грунтовую оболочку. Хорошо уплотненный грунт и верхняя арка похожи на кирпичный арочный мост и смогут выдержать большую часть нагрузки, а при должны расчётах не имеет значения, о каких трубах идёт речь — чугунных или полимерных. Принцип действия здесь примерно такой же, как будто мы упаковываем хрупкий предмет в ящик для защиты его механических нагрузок. «Ящик», а в данном случае уплотненный грунт, берет на себя основной груз и удары.

Обратите внимание, что хорошо уплотненный грунт является обязательным условием. Это подразумевает хорошие, высокопрочные конструкции с уплотненными боковой и верхней засыпками. Для уплотнения засыпки требуется адекватный зазор. Грунт должен быть хорошего качества. Сжимаемая почвенная оболочка, как правило, представляет собой песок с градиентной структурой, такой как мелкий заполнитель, используемый при производстве бетона. Рыхлый песок попадает на нужное место при хорошей сжимаемости грунтовой почвы, уплотненной до 90% плотности или даже выше.

Если высота сжимаемой оболочки почвы в два раза больше диаметра трубы, и если предполагается, что труба не сжимаема, то вертикальная деформация в оболочке должна быть в два раза больше, чем деформация в грунте с боковым заполнением. Но если вертикальная сжимаемость оболочки в четыре раза больше, чем сжимаемость боковой засыпки, то вертикальное напряжение в почвенной оболочке вдвое меньше вертикального напряжения в боковой засыпке. Ясно, что коэффициент снижения давления в грунтовой оболочке будет составлять только одну четвертую, вертикальное давление в грунтовой оболочке будет составлять только одну четвертую вертикального давления в боковой засыпке, для которого K = 1-4, а допустимая высота грунта будет в четыре раза больше. Следуя этой линии рассуждений, можно задать резонный вопрос, нет ли предела для засыпки? Сжимаемость грунтовой оболочки может быть увеличена до тех пор, пока в конечном итоге она не станет полностью сжимаемой, то есть не перестанет существовать. Тогда K = 0, высота покрытия бесконечна, и, фактически, труба будет заглублена в грунтовом туннеле.

К сожалению, такой туннель не будет эффективен без когезионного грунта и не сможет удерживать трубу без нужных значений горизонтального удерживающего бокового давления внутри туннеля, которое высчитывается с использованием таких значений, как Px = горизонтальное ограничивающее давление грунтовой оболочки на боковую засыпку, P = вертикальное давление почвы в засыпке, f = угол трения грунта для засыпки, K = коэффициент снижения давления для сжимаемой оболочки почвы. Если f = 15 °, то минимальное K = 0,347, а вертикальное давление в грунтовой оболочке должно быть больше 0,347 P. Сжимаемость должна быть в 2 / K раза выше сжимаемости боковых засыпок.

По-видимому, грунтовая оболочка должна быть менее, чем в 5,8 раз и более чем в 4 раза сжимаемой при боковом заполнении, если допустимая глубина укладки удвоена, то есть коэффициенты сжимаемости K = 1-2 должны быть меньше 5,8, поэтому грунтовое уплотнение в данном случае должно размещаться так, чтобы не создать опасных напряжений на трубопровод. Впрочем, при соблюдении осторожности и снижении давления коэффициент K = 1-2 может быть достигнут достаточно легко. Но значения менее 1-2 не так легко достигаются при установке среднезаглублённых трубопроводов. В следующей части начнём рассматривать теорию потока и поговорим о пропускной способности трубопроводов.