Насыпи возводят без ограничений из скальных слабовыветривающихся и легковыветривающихся неразмягчаемых горных пород, крупнообломочных, песчаных (за исключением недренирующих и пылеватых песков) и из супесей легких крупных.

Грунты, состояние и свойства которых в значительной степени изменяются под воздействием природных факторов, разрешается применять в качестве материала для насыпей с учетом некоторых ограничений. К таким грунтам относятся: легковыветривающиеся размягчаемые скальные породы, мелкие недренирующие пески, глинистые грунты тугопластичной консистенции (при коэффициенте консистенции 0,25 < В ≤ 0,50), сильно набухающие глинистые и не­которые грунты особых разновидностей.

Возможность и целесообразность использования этих грунтов устанавливают в проекте в зависимости от местных условий и тех­нико-экономических показателей с учетом обоснованной расчетом конструкции насыпи, а также способов защиты земляного полотна от разрушающего воздействия природных факторов.

Не разрешается отсыпать насыпи из торфа, ила, мелкого песка и глинистых грунтов с примесью ила и органических веществ, тальковых, а также грунтов, содержащих большой процент гипса.

Для насыпей, возводимых средствами гидромеханизации, при­меняют дренирующие грунты.

Мелкие пылеватые пески и супеси разрешается применять при условии, что в теле возводимой насыпи будет не более 15% частиц размером менее 0,01 см.

Нижняя часть постоянно подтопляемых насыпей, при сооруже­нии которых грунт отсыпают в воду, должна состоять из скальных или крупнообломочных грунтов, песка крупной или средней круп­ности, а также супеси легкой крупности с содержанием в ней гли­нистых частиц не более 6%.

Участки насыпей, основания которых расположены на вечно­мерзлых грунтах I, II и III категорий, можно отсыпать из любых грунтов, удовлетворяющих требованиям СН 449—72.

На просадочном основании IV категории, а также на марях, участках развития термокарста и погребенных льдов, в местах с близким залеганием льдонасыщенных грунтов и других неблаго­приятных оснований следует возводить насыпи из песчаных, гра­вийно-галечных и скальных грунтов. При отсутствии таких грунтов и соответствующем технико-экономическом обосновании могут быть по индивидуальным проектам использованы местные глини­стые грунты с включением щебня или гравийно-галечного материа­ла не менее 50%.

Насыпи следует возводить из однородных грун­тов, которые отсыпают горизонтальными слоями по всей ее ширине.

Если насыпи сооружают из разнородных грунтов, то каждый горизонтальный слой должен состоять из однородного грунта. При этом соблюдают следующие требования:

• если слои из дренирующих грунтов расположены выше поверх­ности недренирующего слоя, то последнему придают поперечные ук­лоны 0,04—0,10 от середины к краям насыпи (рис. 9);
• если слой дренирующих грунтов находится ниже недренирующего, то его поверхность выравнивают горизонтально без попереч­ных уклонов.

Не допускается расположение грунтов, при котором могут образовываться плоскости сколь­жения или водяные линзы, а также смешиваться различные грунты в одном слое.

Нормы уплотнения грунта в теле насыпей приведены в СН 449—72.

Требуемая плотность песчаных и глинистых грунтов в теле на­сыпей (по СНиП):

γ_ск = Кγ_{ск max},

где γ_{ск max} — максимальная плотность, г/см³; определяется мето­дом стандартного уплотнения;

К — минимальный коэффициент уплотнения.

Для верхнего метрового слоя насыпи железных дорог I катего­рии и вторых путей К = 0,98; для верхнего метрового слоя насыпи железных дорог II категории и верхнего полуметрового слоя насы­пи железных дорог III категории К = 0,95. Минимальный коэффи­циент уплотнения для нижней части насыпи этих дорог соответст­венно равен 0,95 и 0,90.

На участках с сильно пересеченным ре­льефом, на подходах к средним и большим мостам длиной до 100 м и на участках под­топления для дорог II и III категорий К= 0,95.

Для насыпей из одноразмерных песков для верхнего метрового слоя К = 0,95 и ниж­ней части насыпи К =0,92. Коэффициент уплотнения для песчаных и глинистых грун­тов может быть уменьшен по сравнению с указанными нормами в том случае, если невозможно или нецелесообразно прини­мать нормативные значения из-за физиче­ских свойств грунтов с малой влажностью или переувлажнения глинистых грунтов. Уменьшать коэффициент уплотнения можно только на основании данных стандартного уплотнения.

Цель стандартного уплотнения — опре­делить практически максимальную плотность γ_{ск max} и оптимальную влажность грунта W_o, при которой достигается макси­мальная плотность.

В качестве стандартного принят метод уплотнения образцов грунта на приборе Союздорнии или ЦНИИС (рис. 10). На при­боре Союздорнии испытывают грунты, со­держащие до 5% частиц крупностью более 5 мм; прибор ЦНИИС служит для ускорен­ного испытания грунтов, содержащих до 5% частиц крупностью более 0,2 см. Образец грунта уплотняют 4—6 раз при систематическом увеличении влажности. Целесообразно на­чинать уплотнение при несколько большей влажности, чем у грун­та в воздушно-сухом состоянии, но не менее чем на 8—10% опти­мальной. Ориентировочно она равна для песков — 8—13%, супе­сей— 9—15%, суглинков— 12—22%, глин— 16—26%.

Количество воды, необходимое для получения требуемой влаж­ности:

Q = p*(W_тр — W_н)*0,01

где р — масса уплотняемого грунта, г;

W_тр, W_н — влажность требуемая и начальная, %.

Грунт уплотняют в такой последовательности: размельчают об­разец грунта в воздушно-сухом состоянии и просеивают через сито, затем увлажняют до требуемой влажности, перемешивают, закла­дывают в цилиндр или кольца прибора и уплотняют.

На приборе Союздорнии образец уплотняют в три слоя, каждый из которых последовательно ударяют грузом (массой 2,5 кг), па­дающим с высоты 300 мм. Количест­во ударов зависит от вида грунта (для песков и супесей — 75 ударов, для суглинков — 120).

На приборе ЦНИИС ударами падающего груза уплотняют одно­временно весь образец грунта, ко­торый предварительно укладывают в кольца и насадку пятью слоями. При укладке в прибор каждый слой уплотняют вручную пестиком.

Объемная масса уплотненного грунта:

γ = (p₁ — p₂)/V,

где p₁ — общая масса разъемного цилиндра (или кольца), г;

p₂ — масса пустого цилиндра (или кольца), г;

V — объем цилиндра (или кольца), см³.

Влажность уплотненного грунта определяют на пробах, которые берут по 15—20 г из верхней, средней и нижней частей образца. Пробы размельчают и увеличивают их влажность на 2—3%, до­бавляя 50—70 г воды на каждые 3 кг грунта.

Плотность грунта:

γ_ск = γ/(1 + 0,01W),

где γ — объемная масса, г/см³;

W— весовая влажность уплотненного грунта, %.

По полученным данным строят кривую стандартного уплотне­ния (рис. 11), по которой определяют максимальную плотность и соответствующую ей оптимальную влажность.

Для грунтов, содержащих от 5 до 40% частиц размером более 5 мм, максимальная плотность:

ϒ`_{ck max} =  ϒ_{ck max} * К_γ

W` = W₀K_w

где ϒ_{ck max} — максимальная стандартная плотность, г/см³;

W₀ — оптимальная влажность отсеянного грунта с разме­ром частиц менее 5 мм, %;

К_γ, K_w — коэффициенты, учитывающие влияние крупных час­тиц на плотность и влажность грунта (табл. 6).

Плотность грунта в насыпи определяют по образцам, взятым из уплотненного слоя режущим кольцом. В полевых условиях влаж­ность и плотность грунтов можно быстро определить прибором П. П. Ковалева (рис. 12).

Прибор основан на принципе гидростатического взвешивания. На трубке поплавка нанесены четыре шкалы показателей объем­ной массы грунта. Подвесной сосуд соединяют с поплавком специ­альными замками так, чтобы между ними оставался зазор 1—2 мм для доступа воды и выпуска воздуха. Объем сосуда 200 м³; его масса 273 г; масса грунтоноса 123 г. При испытании в ведро-фут­ляр наливают воду (ведро служит также для переноса всех частей прибора). К комплекту прибора прилагаются насадки для вдавли­вания режущего кольца в грунт и нож для срезания избытка грун­та, выступающего над краями кольца при отборе пробы.

Перед началом работы прибор тарируют. Для этого поплавок погружают в воду с подвешенным к нему сосудом, предварительно вложив в попла­вок кольцо. Поплавок должен опуститься в воду до начальной черты, соответствующей объемной массе по шкале влажного грунта. Незначительные отклонения начальной чер­ты от уровня воды устраняют добавлением или снятием тарировочного груза, находя­щегося в крышке поплавка.

На новых приборах, кроме тарировки, определяют объемную массу влажного и су­хого грунтов взвешиванием.

При определении объемной массы влаж­ного грунта режущее кольцо с грунтом вставляют в нижнюю часть поплавка и гер­метически закрывают снизу крышкой; по­плавок без нижнего сосуда погружают в ведро-футляр с водой так, чтобы трубка стояла вертикально. Отсчет по шкале влаж­ного грунта на уровне воды показывает ве­личину объемной массы влажного грунта.

Объемную массу сухого грунта опреде­ляют следующим образом. Пробу из режу­щего кольца после определения объемной массы влажного грунта переносят в латун­ный сосуд, наполненный примерно на 3/4 во­дой. В сосуде грунт тщательно размешива­ют до состояния суспензии так, чтобы не оставалось комьев. Затем сосуд соединяют

с поплавком и все вместе (без кольца) погружают в воду, налитую в ведро-футляр. Вода через зазор между поплавком и сосудом заполняет остальное пространство в сосуде, и весь прибор погру­жается в воду до определенного уровня. В зависимости от вида грунта по шкале (чернозем, песок, глина), нанесенной на трубке по­плавка, берут отсчет на уровне воды, который указывает величину объемной массы сухого грунта.

Влажность грунта:

W = (γ_об — γ_ск)/γ_ск * 100,

Уплотнение насыпей из легковыветривающихся скальных (ар­гиллитов, алевролитов, глинистых сланцев, мергелей и др.) и круп­нообломочных пород достигается необходимым числом проходов уплотняющих машин, которое определяется предварительным пробным уплотнением, и зависит от толщины отсыпаемых слоев и размера отдельных камней.

Слабовыветривающиеся скальные породы специального уплот­нения не требуют, но верхнюю часть насыпей из таких грунтов не­обходимо отсыпать щебенистым материалом.

Запас на осадку насыпей на прочных талых основаниях, воз­водимых по нормам плотности за счет доуплотнения в процессе пер­вого периода эксплуатации, создают в следующих размерах: для насыпи из скальных грунтов — 3%, для насыпей из песчаных и гли­нистых грунтов при коэффициенте уплотнения К = 0,90—2,5%, при К = 0,95—6,5%; для насыпи из глинистых переувлажненных грун­тов — 2—3%.

Фактический объем грунта, если требуемая плотность его в на­сыпи больше естественной плотности в карьере или резерве:

V_нф = V_нK₁ [м³],

где V_н — объем проектируемой насыпи, м³;

K₁ —коэффициент относительного уплотнения грунта в на­сыпи:

K₁ = γ^н_ск/γ_ск.к

γ^н_ск и γ_ск.к — плотность грунта соответственно в насыпи и ес­тественная в карьере (резерве), г/см³.