ВИДЫ И НАЗНАЧЕНИЕ ЗЕМЛЯНЫХ СООРУЖЕНИЙ.

Строительство сопряжено с необходимостью выполнения боль­ших объемов земляных работ.

Земляныминазывают работы по разработке грунта в выемках, его транспортированию (перемещению) и укладке в насыпи. Выемки и насыпи представляют собой земляные сооружения, ко­торые в зависимости от их назначения и срока эксплуатации мо­гут быть постоянными и временными. Постоянные земляные со­оружения - плотины, дамбы, каналы, водохранилища и т.п. - предназначены для длительной эксплуатации. Временные земляные сооружения устраивают как необходимый элемент для последующих строительно-монтажных работ. К ним относятся котлованы и траншеи. Котлованаминазываются выем­ки, ширина которых мало отличается от длины, а траншеями- выемки, имеющие малые размеры поперечного сечения и большую длину. Котлованы необходимы для строительства сооружений, а траншеи - для прокладки трубопроводов. Наклонные боковые поверхности выемок и насыпей называют откосами,а горизонталь­ные поверхности вокруг них - бермами.Остальными элементами земляных сооружений являются: дно выемки- нижняя горизон­тальная земляная поверхность выемки; бровка — верхняя кромка откоса; подошва- нижняя кромка откоса; крутизна(или коэффи­циент) откоса m = h/а, где h - глубина выемки или высота насы­пи; а - заложение откоса (см. рис.).

К земляным сооружениям относятся также резервы и кавалье­ры. Резервы- это выемки, из которых берут грунт для устройства насыпи, а кавальеры— это насыпи, образуемые при отсыпке не­нужного грунта, например для временного его хранения, исполь­зуемого затем вновь для засыпки траншей или пазух котлованов. Земляные сооружения при их эксплуатации не должны изменять своей формы и основных размеров, давать просадок, размываться под действием текущей воды и поддаваться влиянию атмосфер­ных осадков.

Виды земляных сооружений:

а, б — траншеи с вертикальными стенками и с откосами; в — дамба; г — пло­тина; д — канал в насыпи; е — котлован под фундамент; ж — система котлова­нов под фундаменты колонн сооружения; з — котлован под сооружение; и — подземные выработки (для штольни, трубы, канализационного коллектора, тон­неля); к — площадка; л — выемка для опускного колодца; м — буровая скважи­на; н — полувыемка-полунасыпь; о — подводная траншея; 1 — дно (траншеи, канала, котлована, опускного колодца); 2 — боковая стенка траншеи; 3 — боко­вой откос (канала, дорожной выемки, котлована, насыпи, плотины, дамбы), 4 — бровка; 5 — берма; б —- подошва; 7 — водоотводной кювет

Свойства грунтов.

Поскольку земляные сооружения устраиваются из грунтов, необходимо знать их основные свойства.

Грунт специфический строительный материал. Его надо разработать, переместить, а затем снова уложить и уплотнить.

На работу землеройных машин оказывают влияние грануломет­рический состав грунта (относительное содержание кусков — зе­рен разной крупности), физические и механические его свойства.

Физические свойства грунтов.К основным физическим свойст­вам грунтов относятся плотность, влажность, влагоёмкость и водопроницаемость.

Плотность грунта (у) — это масса единицы объема грунта, взятого в естественном состоянии, вместе с порами (в плотном толе). Плотность оказывает большое влияние на сопротивление грунтов разработке (машинами), увеличивая силу трения и работу по подъему грунта. Например, для легких грунтов у = 1,6; сред­них — 1,7 и плотных —1,8 т/м³.

Влажность — это содержание воды в грунте, которое измеряется в процентах. Влажность существенно влияет на сопротивление грунтов резанию.

Влагоемкость — это способность грунтов поглощать воду. Влагоемкость больше у грунтов с мелкими фракциями и орга­ническими примесями, например у пылеватых глин. Такие грунты легче размокают и разбухают при наличии воды, изменяя при этом свой объем под давлением, плохо дренируют, медленно высыхают; при большом содержании воды в грунтах они опасны для работы тяжелых машин, плохо заполняют ковш, налипая на его стенки, и заставляют часто прерывать работу для его очистки.

Водопроницаемость — это свойство грунта пропускать через себя воду; она зависит от размеров фракций и пор в поро­де. Водопроницаемые грунты с крупными фракциями (песчаные, каменистые) являются наиболее устойчивыми основаниями для работы тяжелых машин.

Механические свойства грунтов.Эти свойства, характеризующие способность грунтов сопротивляться внешним нагрузкам, имеют наибольшее значение для работы машин. Основные механические свойства таковы: пластичность, разрыхляемость, сопротивление осадкам, внутреннее и внешнее трение и сопротивление резанию и копа­нию.

Пластичность — это способность грунта сохранять остато­чную деформацию, полученную под действием внешних сил, и после прекращения действия этих сил. При увеличении содержания воды в пластичном грунте он переходит в текучее состояние. Влажные пластичные грунты (глины, суглинки) хорошо уплотняются, чем обеспечивают наибольшее наполнение ковшей, но иногда плохо выгружаются (при свободной выгрузке — под действием только собственного веса породы).

Связность (сцепление) — это свойство грунтов противостоять воздействию внешних сил, стремящихся разъединить его частицы. Связность является одной из основных составляющих сопротивления грунта резанию. К типичным представителям связных грунтов относятся глины, а несвязных — сухие пески.

Разрыхляемость — это способность грунта увеличивать объем при разработке вследствие потери связи между частицами. Разрыхляемость измеряется коэффициентом разрыхления k_p который представляет собой отношение объема разрыхленного грунта к объему, который он занимал в естественном состоянии (в плотном теле). Например, К_Р для легких грунтов равен 1,2; для средних — 1,3 и плотных — 1,75.

Сопротивление грунта осадке возникает при перемещении опорных поверхностей ходового оборудования машин по грунту.

Трение грунта о грунт (внутреннее) и о другие тела (внешнее) характеризуется соответствующими коэффициентами трения. Например, коэффициент внутреннего трения для легих грунтов равен 0,9; средних — 0,5 и плотных — 0,3.

Сопротивление грунта резанию и копанию является важнейшим механическим свойством, определяющим производительность землеройных машин. Процесс копания включает все сопротивления при наполнении ковша, а процесс резания - только сопротивление от резания стружки грунта.

В зависимости от трудности механизированной разработки все грунты разделены на группы. Всего групп четыре: сравнительно легкоразрабатываемые грунты (песча­ные, лёссовые, супеси) относятся к I—II группам, а тяжелоразраба­тываемые (суглинки, глины и др.) - к III и IV группам.