From Wikipedia, the free encyclopedia
Zemes klātne (angļu: Subgrade) ir grunts būve, kuru iegūst zemes virskārtu apstrādājot līdz tādam stāvoklim, kas ļauj uz tās būvēt būves t.sk. uzstādīt ceļa virsbūvi ar nepieciešamajiem slīpumiem un plūdeniem pagriezieniem.[1] Tieši uz zemes virskārtas ceļa virsbūvi neuzstāda tās nelīdzenumu dēļ. Ceļa būvē zemes nodalījuma joslā pazeminājuma vietas zemes darbos jāpapildina ar grunts slāni, ko sauc par uzbērumu, bet pārāk augstās to izrok, ko sauc par ieraktni jeb ierakumu, vienlaicīgi grunti apstrādājot (līdzinot, blīvējot (angļu: Soil compaction) u.tml.). Šādā veidā iegūtie, pietiekoši stabilie uzbērumi un ieraktnes, kas saistītas ar ūdens novadīšanas ietaisēm un būvēm un nostiprinājuma būvēm, kopumā arī ir zemes klātne. Zemes klātnes šķērsprofilam jānodrošina ūdens stāves nepieļaušanu uz tās. Lai slodžu ietekmē novērstu zemes klātnes paliekošās deformācijas, lai novērstu atmosfēras u.c. faktorus, zemes klātni būvē no maz deformējamām gruntīm, pienācīgi tās blīvējot un ierīkojot nepieciešamās ūdens novades ierīces.
.png)
Pirms zemes darbu uzsākšanas, kā arī veicot planēšanas darbus būvlaukumā, derīgo augsnes kārtu (melnzemi) noņem un nebojātu uzglabā turpmākai izmantošanai,[2] kas parasti sastāda aptuveni 15 – 20 cm neskartās virskārtas. Bet grunti, ko tālāk paredzēts izmantot uzbērumā — līdz 1 m (t.i. — bez augu saknēm grunts slānī). Ceļu būvniecības, rekonstrukcijas un uzturēšanas vajadzībām nepieciešamos vispārizplatītos derīgos izrakteņus ceļa īpašnieks bez īpašas atļaujas un maksas drīkst iegūt ceļa zemes nodalījuma joslā.[3]
Dzelzceļa trasei vislabvēlīgākais ir pilnīgi taisns — horizontāls ceļa garenprofils vai ar līdzenu kritumu vislielākās kravspriedzes virzienā. Visur, kur vien to atļauj vietējie apstākļi, dzelzceļu šādi cenšas arī būvēt. Ņemot vērā, ka uz zemes virsmas ir: stāvi pauguri, kalni, ielejas, kraujas, ezeri, purvi; u.c. šķēršļi, garenprofilu projektē ne tikai horizontālu, bet arī ar kāpumiem un kritumiem abos virzienos, pie tam šos garenprofila elementus savā starpā savieno ar vertikālajām līknēm; bet taisnos posmus ceļa plānā periodiski nomaina līknes, šķēršļu apiešanai, lai minimizētu kapitālieguldījumus būvē. Arī ekspluatācijas izmaksām tālāk jābūt minimālām.
Vietās, kur ceļš šķērso strautus, upes, kanālus u.c. ūdenstilpes, būvē caurtekas un tiltus. Būvējot ceļu stipri kalnainā apvidū, būvē tuneļus, bet dziļu aizu un ieleju šķērsošanai, augstu uzbērumu vietā būvē viaduktus. Lai savstarpēji atšķirīgos līmeņos šķērsotu šosejas, dzelzceļa līnijas, būvē ceļu pārvadus. Nepieciešamos gadījumos būvē nostiprinošās sienas — kontrforsus, rievsienas u.c. būves. Zemes klātne kopā ar mākslīgajām būvēm kalpo par nepārtrauktu ceļa virsbūves pamatu. Tas arī nosaka galvenās zemes klātnei izvirzāmās prasības — pastāvīga stabilitāte, izturība un ilgmūžība.
Kā iepriekš minēts, zemes klātne var būt uzbērumi vai ieraktnes (Uzbūves attēlēlu var apskatīt nospiežot uz šīs saites). Kalnu slīpnēs var būt pusuzbērumi, pusieraktnes vai pusuzbērumi — pusieraktnes. Pārejas vietas, kur uzbērums pāriet ieraktnē un, kuras neprasa grunts piebēršanu vai norakšanu, sauc par nulles vietām. Atskaitot nulles vietas, zemes klātni vienā līmenī ar zemi neierīko pat tad, ja reljefs to atļauj, par cik šādas vietas stipri aizputina ar sniegu. Šādās vietās būvē uzbērumu, kura augstums nav mazāks par sniega segas biezumu konkrētajā rajonā.
Zemes josla, uz kuras balstās uzbērums ir tā pamata laukums. Pamata laukuma un nogāzes līnijas saskares punktu sauc par pamata laukuma kroku. Laukumu zem uzbēruma nogāzes līnijas sauc par nogāzes pēdu. Terasi uzbēruma nogāzes starpposmā, kurai pēc horizontālā izvirzījuma ir nogāzes turpinājums, sauc par bermu. Bermu uzber, ja uzbērums ir augstāks par 6 – 12 m. Berma faktiski kalpo kā papildus noslīdes nostiprinājums augstiem uzbērumiem. Nogāze zem bermas ir nedaudz lēzenāka par augšējo. Bermu atkarībā no uzbēruma funkcijām var ierīkot no abām pusēm simetriski vai tikai no tās puses, kurai jāpietur lielāks spiediens (piemēram, kad uzbērums ir dambis).
Uzbēruma augstumu mēra no tā augšmalas (notekprizmas malas) līdz pamatnei pa asi. Ieraktnes dziļumu mēra no zemes klātnes augšmalas (notekprizmas malas) līdz ieraktnes augšmalu un ceļa ass krustpunktam. Notekprizmu ierīko vienādu gan uzbērumiem, gan ieraktnēm — starp abām zemes klātnes augšdaļas malām.
Klinšainās un drenējošās gruntīs uzbēruma pamata laukumu ierīko horizontālu. Pamata laukuma platumu ierīko tādu, lai no virsbūves balasta prizmas nogāzes apakšas un zemes klātnes augšdaļas malu — no abām pusēm veidotos ar virsbūves balastu nenosegta zemes klātnes nomale, ko var izmantot darbinieku (dzelzceļš) vai gājēju (autoceļš) kustībai, kā arī virsbūves materiālu pagaidu novietošanai remonta vajadzībām, ceļa un signālzīmju uzstādīšanai. Minimālais platsliežu zemes klātnes augšmalas platums ir 400 mm no katras ceļa puses.[4] Parasti nomales platums tipveida šķērsprofiliem ir 600 – 700 mm. Autoceļiem ceļa nomali var noklāt ar vienmērīgas frakcijas granti vai smalkas šķembas virskārtu transportlīdzekļu novietošanai, kā arī gājēju kustībai pa to.
Lai izvairītos no ūdens straumes pa ieraktnes nogāzi no joslas, kas novietota starp atbērtni (krieviski Кавальер) un ieraktnes nogāzes augšmalu, uz šīs joslas pieber grunts valni (krievu: банкет). Valni veido ar kritumu no ceļa (0,02—0,04) un starp atbērtni un valni rok sāngrāvi (krievu: Забанкетная канава), kurš no vaļņa pienākošo ūdeni aizvada gar ceļa sāniem.
Uzbēruma pamatnes nosusināšanai purvos ierīko garengrāvjus: līdzenā vietā — no zemes klātnes abām pusēm, bet slīpnēs — tikai no augšpuses. Vietās, kur uzbērumā izmanto vietējo grunti, kas ņemta blakus, ūdens novadei izmanto izveidotos grāvjus, ko sauc par rezervēm, piešķirot pamatnei un nogāzēm nepieciešamos slīpumus.
Gruntis, kuras izņem, ierīkojot ieraktni, pārvieto blakusesošo uzbērumu izveidošanai, bet ja tajā nav nepieciešamības, tad saber no abām ieraktnes pusēm pareizā prizmā, ko sauc par atbērtni. Ieraktnēs abās zemes klātnes augšdaļas pusēs ierīko garengrāvi, ko sauc par kiveti. Lai pārtvertu pa nogāzēm uz ķivetēm plūstošo lietus ūdeni jeb virsūdeņus, ieraktnes augšpusē gar tās nogāzi aiz atbērtnes ierīko kalna grāvi.
Zemes klātnes šķērsprofils ir tā šķērsgriezums vertikālā plaknē perpendikulāri klātnes asij. Šķērsprofilus pēc to pielietošanas veida iedala tipveida un individuālajos. Savukārt tipveida profilus iedala normālajos un speciālajos. Par tipveida šķērsprofila uzbērumiem un ieraktnēm sauc tādus, kuri pārbaudīti daudzgadu ekspluatācijā un, kuru augstums ≤12 m pie drošas (stabila) pamatnes slīpuma ne stāvāka par 1:3 no vispārizplatītām gruntīm, kuru kvalitāte ir apmierinoša darbam parastos ģeoloģiskajos un hidroģeoloģiskajos apstākļos bez speciāliem aprēķiniem. Plaši izplatītos tipveida profilus sauc par normāliem, bet profilus izņēmuma gadījumiem rajonos ar kādiem izņēmuma apstākļiem, piemēram: mūžsasaluma gruntīm; klints gruntīm; plūstošajām smiltīm; lessveida gruntīm; karsta procesa gruntīm u. tml. sauc par speciālajiem. Šādus profilus izstrādā arī, ja uzbēruma vai ieraktnes augstums pārsniedz 12 m, pamatojot to ar attiecīgiem inženierģeoloģiskajiem izmeklējumiem un aprēķiniem.
Normālu uzbēruma nogāžu stāvumu no viendabīgām vispārizplatītām gruntīm pieņem 1 (augstums) :1,5 (pamatne). Tomēr dažāda veida gruntīm 1,5 nogāžu slīpums ierobežo to augstumu. Augstākiem uzbērumiem par šo līmeni pielieto attiecību 0,25 (augstums) :1,5 (pamatne). Dažādām gruntīm ir noteikts maksimāli pieļaujamais uzbēruma augstums gan 1,5 nogāzēm, gan starplielumi, pēc kuriem nogāžu likšana 0,25 augstumā (skat. tabulu).
| Nr.
p.k. |
Grunts nosaukums | Maksimālais augšdaļas
uzbēruma augstums, H0, m |
Uzbēruma lejupejošo
slāņu augstums, H1=H2=H3, m |
|---|---|---|---|
| 1 | Šķembas | Nav ierobežojuma | - |
| 2 | Grantainas, lielgraudu- un vidēju smilšgraugu | 12 | 10 |
| 3 | Tīras smalkas smiltis, mālsmilts bez dūņu daļiņu piejaukuma | 8 | 6 |
| 4 | Smilšmāla un merģeļa | 7 | 5 |
| 5 | Māli | 6 | 4 |
| 6 | Trekni māli | 5 | 3 |
Tādā veidā augstu nogāžu augstums iegūst lauztas līnijas aprisi, kura ieliegta uz uzbēruma ķermeņa iekšpusi. Sīkgraudu smiltīm un mālsmiltīm lauzto līniju faktiski aizvieto ar taisnlīniju saglabājot to pašu pamatnes platumu. Pārējām tabulas gruntīm lauztās nogāzes var aizvietot ar smilšmāla bermām, lai bermas platums nebūtu šaurāks par 1 m un bermas grīdas slīpumu 0,1 un būtu novietotas ik pēc katriem 2 – 4 m. Pamatnes platumam pietam jābūt ne šaurākam par nogāžu lūzumlīnijām, bet nogāzēm starp bermām - ne stāvākām par 1,5 platuma. Augstu nogāžu šķēluma aprises skat att.
Individuālo profilu uzbērumam vai ieraktnei izstrādā, ja:
Tipveida šķērsprofilu izmērus nosaka valsts un attiecīgās infrastruktūras pārvaldītāja tiesību akti (likumi, noteikumi, standarti, instrukcijas, rīkojumi, projekti u.c.). Pašos dzelzceļa pirmsākumos zemes klātne bija daudz šaurāka nekā pašreiz. Pakāpeniski to ievērojami paplašināja — to nostiprinot un attīstot. Platsliežu ceļā 20 gs. sākumā vienceļa posma zemes klātnes platums bija tikai 5,55 m, bet pašlaik tas jau sastāda 6,6 m. Infrastruktūru pēc nozīmīguma iedala kategorijās un attiecīgi svarīgākas nozīmes infrastruktūrai nosaka lielākas prasības.
| Pielietojums | Augšdaļas platums taisnos posmos vai plāna līknē pie R > 4000 m, mm | Paplašinājums mm, ko pieskaita katram uz zemes klātnes novietotam ceļam (joslai) plāna līknē pie attiecīgā rādiusa R, m atkarībā no infrastruktūras svarīguma | |||
|---|---|---|---|---|---|
| 4000 ≤ 3000 | < 3000 ≤ 1800 | < 1800 ≤ 700 | < 700 | ||
| Šaursliežu (750) dzelzceļš[4] | vienceļa 3 200 / divceļu 6 200 | ||||
| Normālplatuma (1435) dzelzceļš taisnos posmos(4) | vienceļa 6 600 / divceļu 11 800 — 12 100 | ||||
| Normālplatuma (N) un platsliežu (P) platuma
dzelzceļš(4;2) uz vienas zemes klātnes |
2N+1P: 18 200 — 20 300(4)
2N+2P: 21 450 — 23 650(4;1) |
||||
| Platsliežu (1520) dzelzceļš(1) | vienceļa 6 600 / divceļu 10 700 | 100 — 0 | 200 — 100 | 400 — 200 | 500 — 300 |
| Autoceļi saskaņā ar projektu(2) | viena josla 4 000 / divas joslas 7 500 / pagalmos 5700(3) | ||||
| Skrejceļi saskaņā ar projektu(2) un lidlauka klasi | 60 000 — 21 000, kā arī ne šaurāk par gaisa kuģa spārnu vēzienu | Paredz tikai manevrēšanas ceļos | |||
| Ūdenstilpes aizsprosta dambji saskaņā ar projektu(2) | 3 500 — 7 500 | tikai saskaņā ar projektu un speciāliem aprēķiniem | |||
Piezīmes: (1) — Būvējot vai rekonstruējot I un II kategorijas platsliežu ceļu, zemes klātnes augšdaļas platums ir ne mazāks par 6 600 mm vienceļa līnijā un ne mazāks par 10 700 mm divceļu līnijā[4]; (2) — projektā var būt noteikti citi izmēri. Tiesību akti atļauj variācijas saskaņā ar būves īpašnieka ekspluatācijas vajadzībām un minimālajām būvnormatīvu prasībām, tāpēc dotie izmērī ir vispārināti un tie nav konkrēti; (3) — brauktuve autoceļam ar mazu kustību lēnai izmaiņai abos virzienos, kā arī pagalmu ceļos; (4): — 2N +1P — divceļu normālplatuma sliežu ceļš kopā ar vienceļa platsliežu ceļu uz vienas zemes klātnes[5]; 2N +2P — divceļu normālplatuma sliežu ceļš kopā ar divceļu platsliežu ceļu uz vienas zemes klātnes.
.png)
Nogāzes līnijas horizontālo projekciju sauc par nogāzes rādītāju (m0), bet nogāzes vertikālās attiecības projekciju pret horizontālo sauc par nogāzes stāvumu. Ceļa uzbērumiem līdz 12 m augstumā no augšmalas līdz 6 m augstumam nogāzes stāvums ir ; tālāk zem lūzuma šķautnes nogāzes stāvums līdz pamatnei jau ir lēzenāks — ; . Ja nepieciešamo nogāzes stāvumu nevar nodrošināt tādēļ, ka pietrūkst vietas nogāzes pēdai, būvē izturīgu atbalsta sienu.
|
Ceļa virsbūvi ieraktnēs un uzbērumos uzstāda tieši uz notekprizmas. Vienceļa līnijās notekprizmai ir trapeces šķērsprofila augstums hn1 ar līmeniski horizontālu vidusdaļu (gulšņu nesabojāšanai līdz balasta darbiem), bet divceļu līnijās — trijstūra virsotnes augstums hn2 bez horizontālā posma (bh2=0). Notekprizmas nogāzēm ir šāda ģeometriskā forma: vienceļa līnijās ir ar horizontālu vidusdaļas platumu bh1 (skat. tabulā saucējs) un tālāk ar vienmērīgu nogāzes slīpumu līdz zemes klātnes augšdaļas nomalei, bet divceļu posmos nogāze sākas no notekprizmas virsotnes un ar vienmērīgu nogāzes slīpumu beidzas tāpat — uz zemes klātnes augšdaļas nomales. Autoceļam hn2 augstumu izvēlas atbilstoši nogāžu slīpumam 0,015 — 0,02 uz abām ceļa nomalēm. Attiecīgi šaurākam ceļa izvēlas mazāku augstumu hn2.
←Tabulas piezīme: skaitītajā — augstums / saucējā — horizontālai posms. |
Grunts tilpuma aprēķnos izmanto trapeces tilpuma aprēķna formulas
Par gruntīm būvniecībā sauc visus iežus, kas veido zemes virsējo kārtu. Gruntis kalpo arī par zemes klātnes pamatni un par materiālu, tās ierīkošanai. Pie pozitīvām temperatūrām grunts var sastāvēt no tā saucamajām: cietām minerālajām daļām, kas veido grunts skeletu, ūdens un gaisa; vai arī tikai no cietām minerālajām daļām un ūdens. Pie negatīvajām temperatūrām grunts sastāvu papildina ledus.
Grunts cietās sastāvdaļas atkarībā no to lieluma tiek iedalītas šādās frakcijās:
Oļi, grants, lielgraudaina un vidēji graudaina smilts gruntīm dod labu ūdens caurlaidību, nosacīti mazu saspiežamību, augstu nobīdes pretestību. Savukārt putekļainajām daļiņām piemīt liela pārvietojamība, tām piesātinoties ar ūdeni. To ievērojama koncentrācija būtiski pasliktina grunts kvalitāti — ļauj tai aizplūst un pazemina pārvietošanās pretestību.
Māla daļiņu forma parasti ir plēkšņaina; daļiņu biezums desmitiem reižu mazāks par to izmēru divās citās dimensijās (garums, platums). Šīs īpašās formas un daļiņu mazā izmēra dēļ (mazāk par 0,005 mm) mālainām gruntīm piemīt liela daļiņu summārā virsma, tās vienmērīgi izklājot, kas saniedz vairākus kvadrātmetrus tikai no 1 cm3 materiāla. Māla daļiņas ir iežu ķīmiskās izdēdēšanas produkts, bet krietni lielākas iežu daļiņas savukārt rodas iežu fiziska sabrukuma rezultātā. Sausā stāvoklī mālaina grunts paliek cieta. Bet samitrinoties cietība pakāpeniski zūd un pie zināma mitruma grunts kļūst plastiska. Šādā stāvoklī grunts paraugam var piešķirt dažādas formas. Palielinot mitruma daudzumu, grunts iegūst tekošu stāvokli. Pieņemts uzskatīt par pārejas robežu no cieta stāvokļa uz plastisku tādu māla mitrumu Wiz, %, pie kuras starp plaukstām veļamais grunts veltenis sāk sairt 3 mm diametra gabaliņos. Attiecīgi samitrinājumu Wiz sauc par izveltnēšanas robežu. Par tecēšanas robežu sauc tādu mitruma robežu Wte, %, pie kuras grunts paliek mīklveida un smailes leņķis ar masu 76 g iegrimst tajā 5 sek laikā. Starpību starp izveltnēšanas robežu un tecēšanas Wpl = Wiz — Wte robežu sauc par plastiskuma skaitli. Mālainas grunts stāvokli ar faktisko mitrumu W novērtē pēc konsistences .
.jpg)
| Poz. | Grunts veids | Daļiņu lielums | Apjoms no sausas grunts masas |
|---|---|---|---|
| 1. | Liellausku | ||
| 1.1. | Šķembains (apskalotajiem oļiem esot vairākumā) | > 10 mm | > 50 % |
| 1.2. | Zvirgzdakmens (apskalotajām grants daļiņām esot vairākumā) | > 2 mm | > 50 % |
| 2. | Smilšainās | ||
| 2.1. | Grantīga smilts | > 2 mm | 26—49 % |
| 2.2. | Lielgraudu smilts | > 0,5 mm | > 50 % |
| 2.3. | Vidēja lieluma graudu smilts | > 0,25 mm | > 50 % |
| 2.4. | Smalka smilts | > 0,1 mm | > 75 % |
| 2.5. | Putekļaina smilts | > 0,1 mm | < 75 % |
| Poz. | Grunts veids | Attiecīgo daļiņu lielums un % pēc masas | |||
|---|---|---|---|---|---|
| Putekļainās (0,05—0,005 mm) | Smilšainās (2—0,05 mm) | Mālainās (mazākas par 0,005 mm) | |||
| 1.1. | Mālsmilts viegla | > 0,25 mm | > 50 % | - | 3—6 % |
| 1.2. | Mālsmilts smaga | > 0,25 mm | < 50 % | - | 6—10 % |
| 1.3. | Mālsmilts putekļaina | - | Vairāk kā smilšainās | 3—10 % | |
| 2.1. | Smilšmāls viegls | Vairāk kā putekļainas | - | 10—20 % | |
| 2.2. | Smilšmāls smags | Vairāk kā putekļainas | - | 20—30 % | |
| 2.3. | Smilšmāls viegls, putekļains | - | Vairāk kā smilšainās | 10—20 % | |
| 3.1. | Liess māls smilšainas | Vairāk kā putekļainas | - | 30—40 % | |
| 3.2. | Māls putekļains | - | Vairāk kā smilšainās | 30—40 % | |
| 3.3. | Māls pustrekns | - | - | 40—60 % | |
| 3.4. | Māls trekns | - | - | > 60 % | |
Pamatraksts: Grunts ūdens
Ūdens gruntī var atrasties sasaistītā veidā ar cietajām daļiņām vai brīvā veidā. Ja grunts poras nav pilnībā aizpildītas ar ūdeni, tajās vienmēr atrodas ūdens tvaiki, kuri pārvietojas no augsta spiediena apgabaliem uz zema spiediena apgabaliem. Sasaistītu ūdeni notur uz cieto minerālo daļiņu virsmas ar molekulārās pievilkšanas spēku. Ūdens molekulas, kuras piekļaujas tieši pie grunts daļiņas ar to ir tik cieši saistītas, ka tās uzskata par iekļaujošos pašā daļiņā — higroskopiskais ūdens. Aiz higroskopiskā ūdens slāņa ap cieto minerāl daļiņu atrodas ūdens slānis apvalkojošas plēves veidā (plēves ūdens). Plēves ūdeni notur arī ar molekulāriem spēkiem, kas ātri zūd pēc tā noņemšanas no daļiņas virsmas (tas ir irdensaistīts ūdens). Plēves ūdens nenotek smaguma spēka ietekmē un to nevar no grunts daļiņas nokratīt. Plēves ūdens pārvietojas gruntī no biezām plēvēm pie plānākām. Plēves ūdenim ir īpašība, ka tās tuvākā daļa pie minerāldaļiņas sasalst no — 1° līdz -10 °C. Ūdens, kurš aizpilda grunts poras ārpus molekulārā pievilkšanas spēka pie daļiņām, ir brīvs. Atmosfēras izcelsmes brīvie ūdeņi gruntī, kuriem nav pastāvīga horizonta tiek saukti par lietus ūdeni, bet gruntsūdeņi ar vairāk vai mazāk pastāvīgu horizontu — ir gravitācijas un kapilārie ūdeņi. Gruntsūdeņi var būt bez spiediena, kad tie atrodas tikai ūdens nesošā slāņa daļā vai zem spiediena, kad tie aizpilda visu ūdeni nesošo slāni un atrodas zem hidrostatiskā spiediena. Izurbjot urbumu vai aku, caur virsējo — ūdens necaurlaidīgo grunts slāni, saspiestais ūdens pacelsies urbumā — virs ūdeni nesošā slāņa. Gravitācijas ūdens pārvietojas gruntī smaguma spēka ietekmē. Ja gruntī izrok aku, ūdens tajā nostāsies brīvā gravitācijas ūdens līmenī. Kapilārais ūdens grunts smalkajās porās pārvietojas kapilārās savilkšanās ietekmē. Parasti kapilārais ūdens gruntīs saistīts ar gravitācijas ūdens esamību. Ar kapilāro mitruma pacelšanu izskaidro, piemēram, ēku apakšstāvu mitrumu, kur nav ierīkota vai ierīkota nepietiekoši hidroizolācija. Kapilārais mitrums var nokļūt arī grunts augšējos slāņos nesaistīti ar gravitācijas ūdeni, piemēram, no gruntī iekļuvušā lietus ūdens.
Grunts spēju laist caur porām ūdeni spiediena ietekmē sauc par ūdens caurlaidību. Gravitācijas ūdens kustību caur porām sauc par filtrāciju. Filtrācijas koeficientu k nosaka pie spiediena, kas vienāds ar garuma vienību (H) un pie grunts filtrācijas ceļa (L). Ūdens filtrācijas koeficientu gruntīs nosaka ar ierīces palīdzību (att.). Jo lielāks spiediens uz H, jo lielāks būs ūdens kustības ātrums v; jo garāks ceļš L pie viena un tā paša spiediena, jo ātrums v būs mazāks. To izsaka sakarība . Attiecību sauc par hidraulisko gradientu. Tātad filtrācijas koeficients k ir vienāds ar ūdens filtrācijas ātrumu caur grunti pie hidrauliskā gradienta vienādā vienībā. Orientējoši filtrācijas koeficientus dažiem grunts veidiem var pieņemt:
Mālainas grunts mazā filtrācijas koeficienta dēļ, drenāžas ierīkošana tajā ir maz efektīga vai pat pilnīgi neefektīga.
Uzbērumos var izmantot gruntis ar dažādiem filtrācijas koeficientiem, tomēr sasalumā slānī vai aizsargslānī filtrācijas koeficients nav mazāks par 2 m/dnn, kas ļaus izvairīties no grunts kūkumošanās ziemā. Dambjiem no ūdenstilpnes puses pielieto vāji filtrējošas gruntis, kuru filtrācija koeficients ir mazāks par 0,5 m/dnn. Kā izejmateriālu var izmantot bentonītmāla paklāju, kas spēj uzbriest līdz 30 reizēm par savu sākotnējo tilpumu, saskaroties ar ūdeni. Šī uzbriešanas spēja padara bentonītmāla paklājus par efektīvu hidroizolācijas materiālu. Bentonītmāla paklājs ir ģeosintētiska materiāla veids, kas sastāv no nātrija bentonīta slāņa, kas ietīts starp diviem ģeotekstila slāņiem. Nātrija bentonīts ir dabisks minerāls.
Pamatraksts: Karsta process
Karsta process grauj zemes klātni un izraisa tās deformācijas. Tā ir iežu šķīšana gruntsūdeņos. Karsta process norisinās lēni ģipsi, kaļķakmeni un dolomītu saturošos iežos. To ilgumu mēra gadu desmitos un simtos. Procesu veicina gruntsūdeņu pārvietošanās, piemēram, drenāžas un lietus ūdens nokrišņu rezultātā. Skābie gruntsūdeņi karsta procesu paātrina. Skābie gruntsūdeņi ir, piemēram, rāvas (purvu ūdeņi). Brīdī, kad augšējiem slāņiem zūd nestspēja, notiek masīvs iegruvums. Iegruvums atgādina piltuvi. Karsta platums var sasniegt 20 m, dziļums 8 m un tādā var iekrist vagons vai automašīna. Karsta dobumi var padziļināties un paplašināties. Lai izvairītos no karsta procesiem, jāveic pamatīga ģeoloģiskā izpēte. Atjaunošanas būvdarbu laikā, dobumu aizber ar drenējošām pievestām karjeru vai klints gruntīm. Ekspluatācijas laikā ar ģeoradaru monitorē zemes klātnes grunts anomālijas, lai izvairītos no masīviem iegruvumiem.
Latvijā karsta process nav plaši izplatīts, tomēr ģeologi to novēroja Salaspils svītā (ziemeļu), kas satur ģipša iežus tuvu zemes virskārtai. Salaspils svīta šķērso Siguldu - Allažus - Salaspili - Ķemerus - Milzkalni. Otra ir Skaistkalnes svīta (dienvidu) Ludzas virzienā. Karsta iegruvumi ir novēroti pie attiecīgajām svītām.
 |
Vikikrātuvē par šo tēmu ir pieejami multivides faili. Skatīt: Karsts |
Atkarībā no grunts veida Baltijas ģeogrāfiskā platumā ziemā grunts virskārta var sasalt dziļumā aptuveni no 1,2 – 2 m. Aprēķina sasalšanas dziļums ir 1,4 m. Tas atbilst šādiem stingriem nosacījumiem: augsts grunts ūdens līmenis, ilgstošs spelgonis, sniega segas trūkums. Praksē reālais sasalšanas dziļums ir daudz seklāks par normatīvu un parasti nepārsniedz 1 m. Sasalšanas dziļums ir atkarīgs no grunts veida. Māls sasalst seklāk savu siltuma izolācijas īpašību dēļ. Sasalšanas dziļums ir atkarīgs no klimata — gada vidējās temperatūras. Jo zemāka tā ir, jo lielāks ir sasalšanas dziļums. Globālā klimata ietekmē lokālais klimats arī kļūst ar katru gadu aizvien siltāks (augšupejoša raksturlīkne).[7] Sasalšanas dziļums pa grunts veidiem Baltijas reģionā ir aptuveni šāds: smilšmāls un māls 1,2— 1,4 m; putekļainas un sīkgraudu smiltis 1,4 — 1,65 m; rupja un vidēji rupja smilts 1,5 — 1,75 m; liellausku grunts 1,7 — 2,0 m. Dziļāk sasalums parasti neiekļūst grunts siltuma izolācijas īpašību dēļ. Grunts sasalšanas slāni var ierobežot, ja būvniecībā pielieto siltuma izolācijas materiālus.
Eiropas austrumu līdzenums noklāts ar ievērojamu ceturtdaļģeoloģijas (≈ 2,6⋅106 gadi) (krieviski Четвертичный период; Четвертичная геология) noguluma slāni: morēnas māls; smilšmāls; ledāja smilts un rupjo lausku ieži; seguma smilšmāls (krieviski Покровные суглинки) un ledāja ūdens sīkgraudu māla suspensijas nogulums; less un lessveida ieži; kustīgā smilts u.tml. Šis slānis lielākoties ir atdalāmās graudainās grunts noteicošā vide, kurā arī notiek būvniecības darbi. Tikai vietās, kur pamatieži un pirms ceturtdaļperioda sacietējumi iznāk virskārtā ir sastopami dabīgie monolītie veidojumi. Ūdens ledāja (krieviski Водно-ледниковые; флювиогляциальные; гляциофлювиальные отложения) nogulums, kas veido dažāda lieluma graudu smilti, suspensijas, smilšmālu un mālu bieži nosedz morēnas u.c. pirmsceturtdaļas nogulumu veidojumus. Limnoglaciālās reljefa gruntīs smilšu un māla slāņu mija un smilts dzīslojums. Ledāja izcelsmes grunti ir visai daudzveidīgas pēc sastāva un īpašībām. Piemēram, morēna mālsmilts un smilšmāls, kas satur laukakmeņus ar > 50 kg masu (> 0,3 m šķēlumā), ko attiecina pie IV. izstrādes grūtību grupas (klasifikāciju skat. zemāk). Tādas gruntis var izstrādāt tikai ar vienkausu ekskavatoru. Tajā pašā laikā ledāja sašķirotās smiltis iespējams izstrādāt ar jebkuru zemes rakšanas mašīnu (I. grupa). Alūvija gruntis atrodamas upju gultnēs un palienēs. Alūvija gruntis ir grants — oļu slāņi, smilts — grants nogulums, lessa gruntis, retāk mālsmilts un māli. Parasti Alūvija gruntis ir labi piemērots zemes būves materiāls ar I. — III. izstrādes grūtību grupu. Klints iežu seklas iegulas vietās, it sevišķi, ja bija vājināta vai ierobežota virsmas noteka, izdēdēšanas produkti (elūvijs) palika uz vietas un atstāja dalāmas graudainas grunts uzkrājumus, kuros kopā ar mālainām vielām ir dažādu izmēru lauskas. Tādas gruntis sastopamas kalnainos rajonos, pieejās pie tiem, it sevišķi plakankalnēs. Tādas gruntis ir tipisks zvirgzds, kas parasti ir vāji cementēts dažāda lieluma graudu materiāls, kas ir noderīgs ceļa virsējās kārtas (virsbūves) ierīkošanai. Jūras nogulumi ceturtdaļjūru (ģeoloģiskais periods) vietās ir samērā daudzveidīgi pēc granulometriskā sastāva. Visbiežāk tas ir māls, smilšmāls ar izteiktu slāņu kārtojumu. Retāk sīku graudu smilts, dažkārt ar grants un kūdras slāņojumiem. Jūrās dažkārt atrod ģipsis u.c. sāļus.
Augu atliekas apjomā mazāk par 10 % skaita par organiskiem piemaisījumiem pie attiecīgajām gruntīm. Grunts masīvu virsējie slāņi dažādu faktoru ietekmē veido augsnes, kuras galvenā īpašība ir auglība. Augsnes var būtiski atšķirties no izcelsmes iežiem, kaut arī starp tiem būtu kāda saikne. Melnzemes izcelsmes grunts visbiežāk ir less. Uz smilšmāla un mālsmilts gruntīm veidojas zeltīta, pelēka un brūna meža augsne. Pēc tipiskām īpašībām augsne ir tuva mālsmiltij. Tās atšķiras ar vairāk vai mazāk spilgti izteiktu struktūras agregātību, kam piemīt liela šķidruma ietilpība, porainība, humusvielu saturs.
Birstošām vai nesaistītām gruntīm sausā un ūdens piesātinātā stāvoklī nepiemīt sasaiste; tās var būt noturīgas tikai pie slīpām nogāzēm, taču ne stāvām. Nogāzes stāvums ir atkarīgs no iekšējiem daļiņu savstarpējiem berzes spēkiem. Nedaudz gruntij samitrinoties, tajā rodas neliela sasaiste, ko pamato kapilārie spēki, bet tie ir tik niecīgi, ka to lielumam praktiskas nozīmes nav. Par sasaistītām gruntīm sauc tādas gruntis, kuru daļiņām ir saķere vienai ar otru, kā rezultātā šīs gruntis spējīgas pretoties nobīdei un stiepšanai. Sasaistītās gruntis strauji maina savu konsistenci atkarībā no ūdens satura tajās. Grunts nestspēja tās samitrināšanās mērā ievērojami samazinās. Bez māliem un smilts un savstarpēji no tiem sajauktām gruntīm (smilšmāls, mālsmilts), būvējot un ekspluatējot zemes klātni sastopamas arī citas gruntis.
Smilšmāls ir irdens iezis, kas galvenokārt sastāv no smilšainām un putekļainām daļiņām, kam ir 3—10% aleirīta, putekļu un māla daļiņu sastāvs.
Mālsmilts ir iezis ar ievērojamu māla un smilts saturu. Pietam mālsmiltī mazo daļiņu saturs ir lielāks nekā smilšmālā.
Pamatraksts: Klints
Klints grunts (krieviski Скальный грунт) metamorfiskā saspiešanas izturības ūdens piesātinātā stāvoklī ir ne mazāka par (granīti, bazalti, diorīti u.c. ieži). Pie pus klinšu iežiem attiecina mīkstas klintis (merģeļi, smilšakmens) vai kuru pretestība ir ne mazāka par , bet kuri izmiekšķē un izšķīst ūdenī (ģipsis, ģipša smilšakmens).
Less (krieviski Лёсс) — smalkgraudaina grunts parasti ar iedzeltenu toni, kas sastāv no vissīkākajiem kvarca graudiem, māla minerāliem un ogļskāba vai sērskāba kalcija; grunts ir ļoti poraina, poru apjoms sastāda 46 — 55 % no visa grunts tilpuma. Lessa daļiņu izmērs ir tikai 0,05 — 0,005 mm, reti tas ir lielāks, bet ne lielāks par 0,25 mm. Grunts masā ir acīm redzamas smalkas vertikālas poras, tāpēc šādas gruntis sauc par makroporainām. Daļiņas viena ar otru ir sacementējušās veseliem slāņiem. Grunts daļiņām sausā stāvoklī piemīt augsta saķere. Grunts ir spējīga ilgstoši stāvēt vertikālās nogāzēs. Lessa īpašība ir tā nosēdumi. Piesātinoties ar ūdeni > 10 %, kalcija slāņi izšķīst, grunts zaudē sasaisti un pie nemainīgas slodzes pat no pašsvara ievērojami nosēžas uz poru saspiešanas rēķina.
Lessu, atskaitot sacietējušo, attiecina pie I. — II. iztsrādes grūtību kategorijas materiāla. Nosēdumu īpašības dēļ lessu neizmanto ēku pamatiem darba slānī. Tas arī nav drošs ūdens novadierīču materiāls, ieraktnēs u.c. Uzbērumos kārtīgi sablīvējot lessveida gruntis zaudē nosēduma īpašības. Tomēr ekspluatācijā tas nedrīkst būt applūstošs.
Lessveida gruntis satur citas grunts piejaukumu un atšķiras no lessa ar mazāku makroporainību, smilts un kaļķa klātbūtni vai citām pazīmēm, piemēram, lessveida smilšmāli satur mazāk sāļus, poru izvietojums vertikāli pareizi bieži ir pārkāpts, tās ir daudz blīvākas gruntis. Lessveida gruntis zem velēnas segas no augšas arī labi turas pie vertikālām nogāzēm.
Merģeļi (krieviski Ме́ргель) ir māla un kaļķakmens (krieviski Известняк) grunts sajaukums. Merģeļi spēcīgi absorbē ūdeni, uzblīst, slikti notur nogāzes.
Pamatraksts: Krīts
Krīta gruntis (krieviski Меловые грунты) satur 50 — 60 % un vairāk ogļskābu kaļķakmeni. Krīts ļoti strauji piesātinās ar ūdeni un slikti to atdod. Samircis krīts ātri izdēd un saplaisā; tādas gruntis dod masveida uzplūdumus.
.JPG)
_1.JPG)
Pamatraksts: Ģipsis
Ģipsi saturošās gruntis satur ģipšus. Ūdens piesātinātā stāvoklī dod uzplūdumus, kā krīts. Ūdens ekstrahē tos no atsevišķiem slāņiem, izraisot zemes virskārtas iegruvumus (karsta process).
Pamatraksts: Dūņas
Dūņas (krieviski Ил) ir vissīkāko daļiņu nogulas ūdenī. Tās ir stipri saspiežamas gruntis ar zemu nestspēju.
Pamatraksts: Sāļi
Sāļu gruntis (krieviski Засоленные грунты) (solončaki, soloncsi) satur vairāk nekā 0,3 % viegli šķīstošu sāļu no sausas grunts masas. Šīs gruntis ļoti strauji zaudē savu izturību samirkstot.
Pamatraksts: Melnzeme
Melnzeme (krieviski Чернозем) satur lielu humusvielu daudzumu (organiskais piemaisījums), putekļainu vai mālainu frakciju. Piemīt augsta mitrumietilpība, piebriestamība. Samitrinoties zaudē saspiešanas izturību.
Pamatraksts: Kūdra
Kūdra (krieviski Торф) ir organiska minerālmasa, kura satur vairāk par 60 % augu atlieku masas. Bīstama ar to, ka sausā stāvoklī iespējama aizdegšanās. Kūdrai piemīt ļoti augsta saspiežamība. Purvainās vietās izplatīta kūdra un kūdras gruntis, kas nav piemērotas zemes klātnes būvniecībā, par cik to ievērojamās saspiežamības dēļ zem slodzes tās veido nedrošu pamatni. Kūdras ģeoloģiskā ziņā ir jauns kalnu iezis, kam vēl nepagāja diaģenēzes stadija. Kūdra radās purva augu atmiršanas rezultātā pārmitrinājuma un skābekļa trūkuma apstākļos. Kūdras cietais komponents satur augšanas šķiedras dažādās sadalīšanās stadijās — humusu, minerālpelnus. Kūdrā tāpat atrodas šķidras un gāzveida vielas. Tās dabīgā uzbūve atkarīga ne tikai no mehāniskā, bet arī no botāniskā sastāva, ģenēzes stadijas, dabas procesu norises apstākļiem un daudziem citiem faktoriem. Tāpēc kūdras īpašības var būt ārkārtīgi daudzveidīgas un pat ne vienmēr tas ir vienādas visā kūdras atradnē. Būvniecības klasifikācijā noraksturo kopējo kūdras atradni, ko nosaka inženierģeoloģiskos izmeklējumos. I. tipa purvi pilnībā pildīti ar kūdru u.c. noturīgas konsistences purva atliekām, kas zem uzbēruma tiek pakļautas saspiešanas deformācijai. II. tipa purviem ir neviendabīga konsistence, kā rezultātā grunts ne tikai zem uzbēruma svara tiek saspiesta, bet arī tiek izspiesta laukā no tās. III. tipa purvos šķidrā komponente ir vairākumā, kas pietam var būt noklāta ar kūdras garoziņu (lēsa, angliski Floating mat) vai arī bez tās. Grunts raksturojumu nosaka speciālos pētījumos. Kūdras mehāniskās apstrādes pretestība ir atkarīga no tās sastāva un uzbūves. Gruntis, kuras no 10 — 60 % satur kūdru un augu atliekas sauc par sakūdrotām.
Zemes darbu mērķis ir:
Grunti zemes klātnes būvniecībai iegūst izstrādājot ieraktnes, rezerves un karjerus. Karjerus atklāj zināmā attālumā no būvējamā ceļa (ārpus zemes nodalījuma joslas robežām). Rezerves parasti neveido sadales punktu laukumos, apbūves teritorijās, kā arī vietās, kuras nav labvēlīgas ģeoloģiskā un hidroloģiskā ziņā (piemēram, bieži upju palienēs).
Attālumam starp rezerves ārmalu un zemes nodalījuma joslas malu jābūt ne mazākam kā 1 m, bet starp uzbēruma pēdu (kroku) — ne mazākam kā 3 m, bet vienceļa līnijās no gaidāmā otrā ceļa puses — ne mazāk par 7,1 m.
Rezerves ieķļauj kopējā ūdens novades sistēmā gar uzbērumu uz zemākām vietām un savā starpā savieno ar caurteces grāvjiem, teknēm un caurulēm, caurtekām. Slēgtas bez teces rezerves drīkst ierīko iecirkņos ar labi drenējošām gruntīm, kā arī sausos rajonos. Rezervju garenslīpumu liek no paaugstinājuma puses ar aprēķina ūdensteces ātrumu un priekšnoteikumu — neizskalot zemes klātni. Rezerves garenslīpuma stāvums nepārsniedz 0,008 (1 : 125 = 0,008; 0,8%; 0,46°), bet viegli izskalojamām gruntīm — 0,005 (1 : 200 = 0,005; 0,5%; 0,29°). Pie stāviem apvidus garenslīpumiem rezerves drīkst likt atsevišķiem iecirkņiem terašu (ūdenskritumu) veidā, veidojot terases no neizjauktām gruntīm ne šaurākas kā 3 m, pakāpiena (terases) platums apmēram 0,2 — 0,4 m, ūdenskrituma augstums caur terasi h = 0,25 × 2 = 0,5 m. Pats lēzenākais pieļaujamais rezervju garenslīpums ir 0,002 (1 : 500 = 0,002; 0,2%; 0,11°). Rezerves gultnes šķērsslīpuma stāvumam jābūt ne mazākam par 0,02 (1 : 50 = 0,02; 2%; 1,15°), pietam rezerves gultni pie tās platuma līdz 10 m veido ar vienu šķērsslīpuma nogāzi virzienā no uzbēruma, bet pie platuma vairāk par 10 m — ar nogāzi uz rezerves centru. Rezervju sānu nogāzes ierīko ar slīpuma stāvumu 1:1,5 (0,667; 66,7 %; 33,69°). Rezerves kopējos izmērus nosaka grunts materiāla nepieciešamība uzbēruma gatavošanā. Rezerves cenšas likt no abām uzbēruma pusēm vai arī no vienas, ieteicamāk — no zemes paaugstinājuma (kalna) puses. Slīpnēs ar stāvumu no 1:10 (0,100; 10,0%; 5,71°) līdz 1:5 (0,200; 20,0%; 11,31°) pieļaujams uzstādīt rezervi no vienas puses lejienē. Uz stāvākām slīpnēm ierīkot rezerves nav ieteicams vai arī to ierīkošanu pamato ar speciāliem aprēķiniem.
Zemes darbus iedala sagatavošanas, pamata un stiprināšanas darbu posmā.
Sagatavošanas darbi ir:
Pamata darbi ir:
Pie nostirpinājumu darbiem attiecina darbus, kas saistīti ar grunts virsmu nostiprināšanu pret erozijas bojājumiem — dažāda veida segumu ierīkošana. Nostiprina parasti ieraktņu un uzbērumu nogāzes, t.sk tiltu nogāzes (konusus), grāvju nogāzes.
Skat. ar šo saistītās tēmas: Zemes masu tilpums; Zemes rakšanas mašīna
Grunts zemes darbos ir izstrādājams savdabīgs būvniecības materiāls, ko raksturo masa, tilpums u.c. rādītāji un kuram piešķir formu un īpašības saskaņā ar projektu. Grunts pretestība atdalīšanai no masīva atkarīga ne tikai no sagraujamās vides īpašībām, bet arī no sagraušanas paņēmiena. Tāpēc praksē izveidota klasifikācija pa grupām pēc grunts izstrādes grūtībām, saskaņā ar kuru iespējams normēt darbietilpību un attiecīgi — izmaksas ar mašīnām. Atdalāmas graudainās gruntis nesasalušā stāvoklī var izstrādāt daudzos veidos, tāpēc klasifikācija ir ievērojami diferencēta. Mehanizētā izstrādē gruntis dala grupās, pielietojot vienkausu un daudzkausu ekskavatorus, skrēperus, buldozerus, greiderus, greider — elevatorus, urbējceltņus un atsevišķi irdināšanu ar traktora arkliem (skat. galeriju zemāk). Pamatā atdalāmās graudainās gruntis attiecina pie I. — IV. grupas. Ar vienkausu ekskavatoriem var izstrādāt arī daudz izturīgāku atdalāmo graudaino smilti, sacementējušos vai sablīvējušos V. un pat VI. grupas grunti, piemēram, argilltu (akmeņmāls), aleirorītu, ģipsi, zvirgzdu, blīvu krītu u.c. Bet, veicit izstrādi ar roku darbu, II. grupas gruntis izstrādā ar lāpstām un daļēju atskaldīšanu, III. grupa — pielietojot atskaldāmuru (krieviski отбойный молоток), smailkapli (krieviski кирка), lauzni u.c. Īpašas klints gruntis roku izstrādei ir IVr un Vr. Šādas gruntis no masīva atdala ar pneimo — āmuriem u.c. jau iepriekš minētajiem roku instrumentiem. Rietumu civilizācijā zemes rakšanai galvenokārt izmanto mašīnas ar nelieliem izņēmumiem, kur ir niecīgs roku darba apjoms. Jo vērtīgāks ir darbaspēks, jo zemes darbi ar rokām kļūst neefektīgāki pret tādu pašu mašīnu darbu. Lai uzbūvētu ceļa trasi pilnīgi no jauna ar roku darbu vien, tas prasītu miljoniem cilvēkstundu, kas teorētiski iespējam tikai vietās, kur cilvēka darbs netiek novērtēts vai arī tas neko daudz nemaksā. Nelielus darbus ar rokām var veikt, ja visas nepieciešamās smagās tehnikas sadzīšana neatmaksājas.
Tipiskas I. grupas gruntis ir augsnes gruntis bez saknēm un piemaisījumiem, tīra smilts, mīksta, bez piemaisījumiem, less, viegls smilšmāls, kūdra, melnzeme, akmeņogļu izdedži. Tomēr smilti ar piemaisījumiem līdz 10 % (šķembas, grants, oļi vai būvgruži), izstrādājot to ar skrēperiem, buldozeriem un greideriem, attiecina jau pie II. darbietilpības grupas, bet izstrādi veicot ar greiderelevatoriem jau pie III. grupas. Ja izstrādi veic ar rokām, piemaisījumi nerada izstrādes papildus grūtības, tāpēc izstrādi attiecina tik pie I. grupas. Klints grunts izstrādes grūtības nosaka pēc 1 m cilindriskās grunts parauga proves urbuma ilguma vai urbšanas āmura lūkas (krieviski Шпур бурильным молотком). Vismazāko laiku jāpatērē ģipša, mīkstā merģeļa, opoka (cietais trepelis), šūnakmens (krieviski Туф), izdēdējoša slānekļa u.c., ko attiecina pie IV. grupas. Bet XI. grupā ietilpst krietni cietāki ieži, piemēram, izdēdēšanas neskarts diabazs, sīkgraudu kvarcs, krams (krieviski Кремень), krama slāneklis, mikro graudaini, izdēdēšanai nepakļauti pamatieži. Citas klints gruntis attiecas pie V. — X. starpgrupas. Gruntis no V. — VI. grupai nosacīti uzskata par vājām, no VII. — VIII. — pie vidēji izturīgām, bet IX. — XI. — pie izturīgām un sevišķi izturīgām.
Sasalušas gruntis klasificē izstrādes grūtības grupās balstoties uz spiednes griezes urbšanas un pneimo urbšanas izpēti. Sasalšana padara blīvas pat dispersas gruntis. Sasalušas dispersās gruntis un — atdalāmas smilts gruntis iedala 4 grupās un pievieno indeksu "s" (sasalis) no Is. — IVs. grupai. Sasalušas grunts iedalīšana grupās arī ir atkarīga no izstrādes paņēmiena. Sasalušu augsni bez piemaisījumiem attiecina pie Is. grupas. To pašu grunti ar šķembu, grants vai būvgružu piejaukumu attiecina pie Is. grupas, rokot ar ekskavatoru, iepriekš sairdinātu; pie IIs grupas irdinot grunti at ekskavatora ķīli pie IIIs. grupas, bet griežot ar sasalumgriezi (sasalumgriešanas mašīna) (krieviski баровая машина) pie IIs. grupas. Šī grunts griešanai pakļaujas labāk nekā atskaldīšanai. Pilnu grunts klasifikāciju pa grupām var atrast ENiR.[8] Ir arī citas klasifikācijas, piemēram, griešanas koeficienta klasifikācija, ko pielieto zemes rakšanas mašīnu konstruēšanai.
Klints gruntis arī klasificē pēc stiprības koeficienta, kam piemīt parauga stipruma saspiešanas stiprības attiecība 9,81 MPa (cieta māla izturības robeža). V. grupas koeficienta stiprība sastāda 3 — 5, bet XI. grupai sasniedz 14 — 20.
.jpg)
Precīzai grunts nestspējas un izstrādes grūtību noteikšanai izmanto rokas un mašīnu zondēšanas ierīces. Tas ir precīzs un salīdzinoši lēts grunts blīvuma un attiecīgā slāņa nestspējas (MPa, N, t sp /m2) noteikšanas veids ievērojamā dziļumā. To veic ar standarta ierīcēm, kas sastāv no: metāliskas serdes, uz kuras starp divām uzmalām brīvi pārvietojas cilindrisks smagums (veseris), piemēram, 2,5 vai 10 kg un smagāk. Uzgaļu virsmas laukums arī var variēties, piemēram, ar 5 vai 10 cm2 un vairāk. Garo dinamisko zondi pēc zondēšanas izvelk ar izvilkšanas mehānismu, kurš parasti ietilpst mērierīces komplektācijā. Ar rokām bez palīgierīces to no grunts nevar izvilkt. Ja veseris ir smagāks par 10 kg, zondēšanu veic ar mašīnu, jo šādu zondi pārvietot ar rokām ir ļoti smagi un pilnīgi neergonomiski. Standartus laiku palaikam pilnveido. Ierīces apakšā taustam piestiprināts konuss. Tausts apzīmēts ar iedaļām ik pēc katriem 10 cm. Ja viens tausts gruntī jau ir ievadīts, pēc izmeklējuma uzdevuma nepieciešamības, pieskrūvē nākamo posmu un turpina grunts zondēšanu dziļumā, cik nepieciešams.
Eiropas Savienībā, Krievijā u.c. valstīs ģeotehniskās izpētes darbus — dinamisko zondēšanu reglamentē 7.eirokods — būvniecības galvenais standarts. Tas ir tulkots dažādās valodās. Grunts dinamisko zondēšanu raksturo standarts ISO 22476-2:2005. Tam ir arī tiešs tulkojums krievu valodā ГОСТ Р ИСО 22476-2-2017.
Saskaņā ar šo standartu ir noteiktas šādas grunts standarta zondēšanas metodes:
| Nr. | Apzīmējums | Metode | Veseris,
kg |
90° kon
uss, cm2 |
Kritiens,
mm |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | DPL | viegla | 10 | 10 | 500 |
| 2 | DPM | vidēja | 30 | 15 | 500 |
| 3 | DPH | smaga | 50 | 15 | 500 |
| 4.1 | DPSH-A | virssmaguma A | 63,5 | 16 | 500 |
| 4.2 | DPSH-B | virssmaguma B | 63,5 | 20 | 750 |
Ir arī izveidota speciāla datorprogramma — 'Dynamic', kurā norāda attiecīgo standarta zondēšanas metodi un visus izpētē iegūtos datus un saņem gatavu rezultātu interpretāciju par grunts sablīvētību un tās pretestību.
Bez populārām datorprogrammām inženierģeologi izmanto tāpat arī praktiski aprobētas tabulas, kurās apkopoti hiperboliski grunts blīvumi (no 0,9 — 1,1) un to pretestības lielumi (MPa). Tad vispirms attiecīgajai gruntij (piemēram, rupja smilts; smalka smilts, putekļi; māls) pēc sitienu skaita (no 1 — 40 gab. uz katriem 10 cm) tabulā piemeklē atbilstošo sablīvētības koeficientu, kas normālām zemes klātnes gruntīm dzelzceļa būvniecībā un ekspluatācijā var sastādīt no 0,9 līdz 1,1, kas ir hiperbolas funkcija, kura atkarīga no sitienu skaita (darba) uz katriem zondēšanas 10 vai 20 cm. Jo lielāks ir sitienu skaits jo lielāks ir grunts sablīvējums, kas vienlaicīgi apliecina lielāku tās pretestību pieliktajam spēkam. Kad noteiks sablīvējuma koeficients, tālāk pielieto atkal speciālu tabulu un izejot no sablīvējuma koeficienta nosaka jau grunts pretestību MPa, kas tāpat ir hiperboliska funkcija. Lielāks sablīvējuma koeficients nodrošina lielāku grunts pretestību. Svarīgākas nozīmes dzelzceļa līnijām (pēc ātruma un lielas kravspriedzes) nodrošina attiecīgi augstāku grunts pretestību (nestspēju). Grunts sablīvējuma koeficients faktiski ir galvenais zemes darbu kvalitātes rādītājs.
STP testā 63,5 kg smags āmurs tiek pacelts 76 cm augstumā un tiek brīvi nomests, lai triecienā iesistu zondi gruntī. Triecienu skaits, kas tiek uzskaitīts uz katriem iedzīšanas 30 cm. Tomēr pirmos 15 cm zondes iespiešanas gruntī vērā neņem un uz rezultātu tas ietekmi neveido. To dara, lai izslēgtu grunts virskārtas mainīgos efektus. STP testēšanu izmanto atbildīgu būvju projektēšanā, piemēram, tiltu balstu būvniecībai.
STP testēšana pakļaujas dažādiem starptautiskiem un nacionāliem standartiem:
ASTM D1586 (American Society for Testing and Materials) - ir visbiežāk izmantotais standarts STP testēšanā. Tas nosaka procedūras un prasības, kā veikt STP testu, ieskaitot instrumentus, procedūras un rezultātu interpretāciju. Šis standarts ir plaši atzīts un tiek izmantots daudzās valstīs, īpaši Ziemeļamerikā.
ISO 22476-3 - starptautisks standarts, ko izstrādājusi Starptautiskā standartu organizācija (ISO). Tas nosaka prasības un procedūras STP testēšanai, līdzīgi kā ASTM D1586, bet ir pielāgots starptautiskām prasībām. ISO standarti bieži tiek izmantoti Eiropā un citās reģionos, kur tiek prasīta saskaņotība ar starptautiskiem standartiem.
BS 1377-9 - bieži izmanto Apvienotajā Karalistē un dažās bijušajās britu kolonijās, kas ietilpst plašākā grunts testēšanas standartu sakpojumā. Šis standarts nosaka procedūras STP testēšanai, ņemot vērā vietējos apstākļus un prasības.
STP testā izmantotajam darba uzgalim jeb zondei, kā arī pašam testam, ir vairāki svarīgi tehniskie aspekti:
Zonde parasti ir dobja caurule ar griezējmalām apakšā. Standarta STP zonde tiek saukta par split spoon sampler (dalīto karoti), kas ir cilindrisks instruments ar atverēm, kas ļauj savākt arī augsnes paraugus. Uzgalim ir divas griezējmalas leņķī attiecībā pret zondes asi, kas palīdz efektīvāk griezt grunti. Parasti šie leņķi ir aptuveni 60 grādi attiecībā pret horizontāli. Leņķis samazinātu pretestību un atvieglo zondes iespiešanos augsnē, vienlaikus saglabājot parauga kvalitāti un struktūru. Zondes ārējais diametrs parasti ir aptuveni 50,8 mm (2 collas), bet iekšējais diametrs ir mazāks par sienas biezuma tiesu.
STP testā izmanto āmuru, kas sver 63,5 kg (140 mārciņas), un tas brīvi krīt no 76 cm augstuma (30 collas).
Darbu, ko paveic āmurs brīvkritienā, var aprēķināt kā potenciālo enerģiju, kas tiek pārvērsta kustības enerģijā:
E=63,5×9,81×0,76≈474,3 J
STP tests var tikt veikts līdz dziļumam, kas pārsniedz 30 metrus.
Brīvi krītot veserim no 500 mm augstuma un atduroties pret apakšējo latu cilindrs paveic darbu 10 J darbu, ja vesera smagums ir 2,5 kg. Sitienu skaits, kuru laikā uzgalis iegrimst līdz apakšējai uzmalai (100 mm) dod grunts pretestības skaitlisko izteiksmi, tātad arī tās smaguma spēka no būves nestspēju. Nesasalušās I. — IV. kategorijas gruntis un sasalušās no V. — VIII. saskaņā ar GOST 17343-71 ir ar šādu pretestību:
| Grunts kategorija | I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Sitienu skaits | 1- 4 | 5 — 8 | 9 — 16 | 16 — 34 | 35 — 70 | 70 — 140 | 140 — 280 | 280 — 560 |
Atdalot grunti no masīva, tā tiek sairdināta, ko ņem vērā sairdināšanas koeficients Ks. Vismazāk sairdinās smilts un mālsmilts. Tām sairdināšanas koeficients sastāda no 1,1 — 1,18. Vislielākā sairdināmība no 1,45 — 1,5 piemīt klints gruntij, kas iegūta monolīta sagraušanas rezultātā ar rūpniecisko spridzināšanu. Mālam un smilšmālam — 1,24 — 1,32, pietam, jo blīvāks ir materiāls tā dabīgajā noguluma uzbūvē, jo vairāk tas sairdinās izstrādes laikā. Sairdinātām gruntīm ir ievērojami mazāka tilpummasa nekā blīvajām, kas atkarīga no grunts kategorijas, kā arī no tās mitruma. Parasti grunts mitrums dabīgos nogulumos vienību daļas sastāda: smiltīm 0,07 — 0,1; mālsmiltij 0,1 — 0,15; smilšmālam 0,15 — 0,25; mālam 0,25 — 0,35. Grunts skeleta masa blīvumu jāpanāk tādu, kāds tas ir paredzēts zemes klātnes būvnormatīvā SN 449-72.[9] Blīvuma normas pieņemts vērtēt ar sablīvējuma koeficientu - nepieciešamā skeleta tilpuma masa pret maksimālo, ko nosaka ar sablīvēšanas standarta metodi.
| Grunts
kategorija |
Dažādas grunts tilpuma masa, t/m3 | ||
|---|---|---|---|
| vismazākā | vidējā | vislielākā | |
| I | 1,2 | 1,5 | 1,8 |
| II | 1,2 | 1,6 | 1,95 |
| III | 1,2 | 1,7 | 1,95 |
| IV | 1,55 | 1,8 | 2,1 |
| Klints | 2,2 | 2,6 | 3,0 |
Ir zināms, ka maksimālais blīvums pie viena un tā paša blīvēšanas darba sasniedzams pie optimālā mitruma W0. Optimālie mitrumi un maksimālie blīvumi, kas raksturo grunts standarta sablīvēšanu norādīti šajā tabulā:
| Gruntis | Optimālais
mitrums |
Maksimālais
blīvums, t/m3 |
|---|---|---|
| Smilšainās | 0,08 — 0,12 | 1,80 — 1,88 |
| Mālsmilts | 0,09 — 0,15 | 1,85 — 2,08 |
| Putekļainās mālsmiltis | 0,16 — 0,22 | 2,61 — 1,80 |
| Smilšmāla | 0,12 — 0,15 | 1,65 — 1,95 |
| Smaga smilšmāla | 0,16 — 0,20 | 1,67 — 1,79 |
| Putekļaina smilšmāla | 0,18 — 0,21 | 1,65 — 1,74 |
| Māla | 0,19 — 0,23 | 1,58 — 1,80 |
| Šķembas | — | 1,50 — 1,60 |
Normatīvie lielumi dzelzceļa uzbērumiem noteikti 0,90 — 0,98 un ir atkarīgi no līnijas rakstura, blīvējamā slāņa novietojuma uzbērumā un dažiem citiem rādījumiem.[9] Augšslāņos nepieciešama spēcīgāka blīvēšana. Kaut arī sablīvēšanas normatīvie lielumi zemāki par maksimālo standartu, grunts mitrumam, kuru liek uzbērumā, jābūt tuvu optimālajam, lai sablīvēšanas efekts būtu vislielākais. Pieļaujama zināma mitruma paaugstināšana, ko kompensē ar blīvēšanas darbiem, tomēr ne vairāk kā līdz maksimālajai robežai, kuru pārsniedzot, nepieciešamo sablīvējumu nevar panākt pat pie neierobežotiem blīvēšanas darbiem. Šo robežu tāpat aprēķina saskaņā ar projektēšanas norādījumiem. Ja uzbērumā saberamās mālainās grunts mitrums ir zemāks par 0,9·W0, bet smiltīm mazāk par 4 %, nepieciešams papildus veikt grunts samitrināšanu līdz optimālajam. Sablīvējot pieļaujama novirze no W0 ± 10 % sasaistītajām gruntīm un ± 20 % nesasaistītajām gruntīm.[10] Uzbērumā liekamās grunts konsistencei jābūt cietai vai galējā variantā — puscietai, ko nosaka pēc mitruma daudzuma vai konsistences koeficienta. Rajonos ar pārāk lielu mitrumu izmanto pārmitrinātas gruntis, kurām to dabīgajā nogulumā ir dažāda konsistence. Pietam uzbēruma virsslāni jāklāj no atvestas drenējošas grunts. Šādu uzbērumu šķērsprofils nedaudz atšķiras no ierastā. Uzbērumiem der visas gruntis, kuru stāvoklis dabas apstākļu ietekmē nemainās vai arī mainās tikai nedaudz, ka tas kopumā neiespaido zemes klātnes izturību un noturību. Tādas pirmkārt ir klints gruntis no neizmiekšķējamiem iežiem, liellausku gruntis, smilts gruntis, izņemot sīkas un nedrenējošas, mālsmilts. Ar nelieliem ierobežojumiem, ko ņem vērā projektēšanas laikā pielieto arī daudzas citas gruntis. Nav pieļaujams uzbērumā izmantot: no māla gruntīm pārāk pārsāļotas un pārāk mitras gruntis; dūņainu un humusvielu kūdras, dūņas; augsnes virskārtas gruntis, kas lielā daudzumā satur augu saknes (uzbērumos līdz 1 m); talka gruntis; trepeļus (uzbērumos uz mitras pamatnes un vietās, kur iespējama ilgstoša ūdens stāve), gruntis, kuras satur ģipsi, kas pārsniedz normu saskaņā ar projektēšanas norādījumiem. Uzbērumos, kurus veido ar hidromehanizāciju, izklāj labi drenējošas gruntis saskaņā ar projektāšanas norādījumu kritērijiem. Uzbērumu apakšslānī, ko pastāvīgi applūdinās, ūdenī jāber klints, liellausku gruntis, lielu graudu un vidēju graudu smilts, kā arī mālsmilts viegla, lielgraudu — ar māla saturu ne vairāk par 6 % no masas.
Uzbērumu izveido izklājot trapecveida grunts valni, kas ļauj ierīkot ceļa trasi virs zemes dabīgās virskārtas. Uzbērumu ieteicams gatavot no viendabīga grunts materiāla, ko izklāj vienmērīgos horizontālos slāņos visā platumā un blīvumā, kāds ir izvirzīts ceļa gruntīm. Ja izmanto gruntis ar atšķirīgām drenējošajām īpašībām, apakšslāni, kurš sliktāk drenē ūdeni, jāplānē ar divām nogāzēm no centrālass ar slīpumu 0,04 (1:25; 4,0%; 2,29°) uz abām pusēm un tikai tad augšslānī izklāj labāk drenējošu grunti. Ja drenējošo slāni klāj zem sliktāk drenējoša, slīpumus neveido. Garenvirzienā atšķirīgu grunts slāņu salaišanu pieļauj ar slīpumu ne stāvāku par 0,15 (1:6,67; 15,0%; 8,53°) līdz 0,20 (1:5; 20,0%; 11,31°) garumā ne mazāk kā 20 m.
Uzbērumu ierīkošanai priekšroku dod smiltij un mālainai smiltij (krieviski Супесчаный) (mālaina smilts — domāta irdena augsne, saturoša smilti un mālu, kurā pārsvarā ir smilts) — t.i. drenējošajām gruntīm. Sasaistītās (nedrenējošās vai vāji drenējošās) gruntis var izmantot zemes klātnē, ja to dabīgais mitrums nav lielāks par mitrumu, kas atbilst tās izveltnēšanas robežai, pieskaitot 1/4 plastiskuma skaitli W = Wiz + 0,25 Wpl. Ja tas ir tehniski un ekonomiski lietderīgi, atļauts būvēt uzbērumu no mālainām gruntīm, kuru mitrums sasniedz izveltnēšanas robežu pieskaitot pusi plastiskuma skaitli W = Wiz + 0,5 Wpl, bet šajā gadījumā uzbēruma augšdaļā jāizklāj smilts slānis. Trekna māla, krīta, trepeļu (krieviski Трепел) un talka (krieviski Тальковый) izmantošana uzbērumu ierīkošanā nav pieļaujama. Lessa un lesveida grunts izmantošana uzbērumu būvniecībā ir atļaujama, izņemot applūstošos uzbērumus. Pietam nepieciešams sagraut to struktūru, sadragāt kunkuļus un ļoti rūpīgi katru slāni sablīvēt, nepieciešamības gadījumā arī samitrinot. Uzbērumā nedrīkst ieklāt kūdru, dūņas un gruntis ar ģipša saturu, kā arī sāļu gruntis, ja tās satur viegli šķīstošus sāļus vairāk par 10 % pēc masas pie hlorīda un sulfāt hlorīda sāļojuma un 8 % pie sulfāta un sodas sāļojuma.
Uzbērumus veido galvenokārt no viendabīgām gruntīm. Ja uzbērumu būvē no nevienveidīgām gruntīm, nodrošina nepieciešamos mērus ūdens stāves nepieļaušanai uzbēruma ķermenī. Šie mēri ir šādi:
-mazdren(apaksh).png){kind=small}
-mazdren(apaksh)-2.png){kind=small}
Atbērtnēs ber ieraktnēs izrakto grunti, kad tā nav piemērota iekļaušanai uzbērumā vai tas būtu nelietderīgi, piemēram, pie pārāk tālas transportēšanas. Atbērtnes saber aiz ieraktnes robežām no vienas vai — abām pusēm. Atbērtnēm ir trapecveida vaļņa forma ar nogāžu slīpumu 1:1,5 (0,667; 66,7 %; 33,69°) un augšējo laukumu ar slīpumu ne mazāku kā 0,02 (1 : 50 = 0,02; 2%; 1,15°) virzienā prom no ieraktnes. Aiz atbērtnēm no paaugstinājuma (kalna) puses izgriež pēc projekta kalna grāvi. Attālumam no atbērtnes pēdas līdz ieraktnes malai jābūt ne mazāk kā 5 m, pietam vienceļa dzelzceļa līnijās šo attālumu jāietur arī attiecībā pret ieraktnes malu apzinātajam otrajam ceļam. No ieraktnes lejas daļas atbērtnes saber ar pārtraukumiem ūdens novadīšanai no zemes klātnes. Pārtraukumus veido 3 m platus pazeminājuma vietās, bet ne retāk kā pēc katriem 50 m. Atbērtnes ber slāņos līdz 1 m augstumā ar katra slāņa buldozera plānējumu. Atbērtnes parasti nesaber sadales punktos, apdzīvotās vietās, rūpnieciskās teritorijās, kā arī vietās, kur tās var veicināt sniega vai smilts sanešanu, piemēram, gar sekliem uzbērumiem. Ja ieraktnes tuvumā līdzās atrodas dabīgie reljefa pazeminājumi, kurus lietderīgi piebērt, grunti nekrauj atbērtnēs, bet vaļņos šādās zemās vietās. Grunts likšanas veids ir atkarīgs no šo vaļņu tālākās izmantošanas nozīmes.
Ierīkojot un uzturot zemes klātni ņem vērā, ka grunts noturība un tās spēja izturēt zināmas slodzes ievērojamā mērā samazinās tai samirkstot. Bez tam pie liela lietus ūdeņu tecēšanas ātruma vai ceļa šķīdināšanas ar slodzēm var notikt grunts izskalošana. Tāpēc zemes klātnes noturības nodrošināšanai veido dažāda ūdens novadīšanas ierīces dažādu grāvju, drenāžu veidā, bet nogāzes nostiprina, bet braukšanai paredzētajai vietai uzber grunts uzbērumu.
Neaprīkota stiga - ir Iebraukāts vai satiksmes iespējai atvēlēts ceļš tieši pa dabīgo reljefa virsmu maz intensīvai mehānisko transportlīdzekļu, pajūgu, gājēju u.c. satiksmei bez speciāli pievestiem virsbūves materiāliem (grants, šķembas, asfalts) vai - bez iegūtiem zemes klātnes apstrādes rezultātā ar zemes rakšanas mašīnām. Pārsvarā nestspēju nodrošina zāles velēnas sega, kamēr tā ir izturīga un rupjākas grunts daļiņu klātesamība zemes virsējā kārtā. Šādam ceļam visvairāk kaitē lietus ūdeņi un augsti gruntsūdeņi. Ņemot vērā visu iepriekšminēto, neaprīkotai stigai piemīt ievērojami ekspluatācijas ierobežojumi pēc kustības intensitātes un ass tonnāžas, bet nokrišņu sezonā šādu ceļu var nākties pilnībā slēgt visai satiksmei. Neaprīkotas stigas parasti iebraukā uz lauku viensētām, lauksaimniecības zemēm, mežos ar nesistemātisku kustību, kā arī mazās privātās vai lauksaimniecības aviācijas skrejceļu ierīkošanai. Ja pēc šādas zemes klātnes atbilstošas ierīkošanas tās ekspluatācijā atklāsies nestspējas problēmas saistībā ar pārmērīgo ekspluatāciju un lietus nokrišņu daudzumu, pirmais, ko ceļu inženieri darīs ir — noteiktas formas zemes klātnes šķērtsprofila (uzbērums vai ieraktne) izbūve, ūdens novadīšanas ierīču ierīkošana (grāvji, dzelzsbetona teknes, drenāžas, caurtekas u.c.), kā arī virsbūves uzstādīšana (grants, šķembas, asfalts, betons, bruģis u.tml.)
Drenējošas grunts izbēršana slapjā vietā nelielā slānī nulles līmenī vai vēl zemākā ar ūdens stāvi tehnisko problēmu ilgtermiņā nerisinās, jo uz ceļa veidosies izšļākumi, gala rezultātā vērtīgā grunts samaisīsies ar dubļiem un iegūs līdzīgas īpašības. Tāpēc primāri slapjā vieta ir jānosusina, aizvadot no tās lieko ūdeni. Applūstošiem uzbērumiem neizmanto dispersās gruntis (t.i. mālus un putekļus).
Platsliežu dzelzceļa infrastruktūrā pieļaujamā ass slodze uz ceļu sastāda — 25 t/ass[11] (245·103 N). Virsbūves balasts ievērojamā veidā šo slodzi no gulšņiem uz zemes klātnes augšdaļas virsmu izkliedē ar balasta slāņa starpniecību. Vilcienu ātrums iepriekšējā gadsimtā būvētā dzelzceļa lielākoties ir aptuveni 100—120 km/h ar dažiem izņēmumiem starp ļoti lielām pilsētām aptuveni — 200 km/h vai nedaudz vairāk, bet mūsdienās pasažieru vilcienu ātrums pa atbilstošu dzelzceļa infrastruktūru var sasniegt arī 360 km/h (AGV).
Seamless Wikipedia browsing. On steroids.
Every time you click a link to Wikipedia, Wiktionary or Wikiquote in your browser's search results, it will show the modern Wikiwand interface.
Wikiwand extension is a five stars, simple, with minimum permission required to keep your browsing private, safe and transparent.
![{\displaystyle V_{tr}=lh_{2}[m_{0}h_{2}\Phi _{1}(\alpha )+b\Phi _{2}(\alpha )]}](http://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/1b69ee1e80748bbfe530f59a3f01c3cddb50d55c)
