Tpc-setka.ru

ТПЦ Сетка
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Сдвиг грунта откоса насыпи при расчете устойчивости вызывают

Поэтапное строительство насыпей на слабых грунтах

1. Введение

Актуальная в геотехническом и дорожном строительстве проблема возникает, когда нужно возвести дорожную насыпь большой высоты на очень слабых грунтах с малой прочностью и большой сжимаемостью в кротчайшие сроки. Из-за малой прочности основания насыпь не может быть построена целиком сразу и приходится прибегать к поэтапному строительству. Для осуществления поэтапного строительства, требуется выполнить предварительные расчеты для определения последовательности, которой следует придерживаться в данной ситуации, обеспечивающей возведение насыпи в кротчайшие сроки при необходимой безопасности.

2. Расчёты устойчивости насыпи

Программа Plaxis 2D (версия 8.0) обеспечивает нахождение напряжений и перемещений (в задачах плоской деформации), проводит расчет устойчивости дорожных насыпей, возводимых на любых слоистых основаниях и при различных состояниях порового давления. Расчеты могут быть сделаны на основе комплекса доступных опций: тип элемента, крупная и мелкая сетки, модели грунтов, такие как модель Мора-Кулона, модель ползучести слабого грунта, модель упрочняющегося грунта и т.д. Кроме того, опции обновляемой сетки и консолидации могут быть использованы для более точного определения перемещений насыпи и рассеяния избыточного порового давления.

3. Пример

3.1 Описание

Для иллюстрации поэтапного строительства дорожной насыпи в кротчайшие сроки с соблюдением требований безопасности на промежуточных этапах возведения и во время эксплуатации (продолжительный промежуток времени) был выбран пример из учебного руководства по Plaxis 2D (урок 5), изображенный на рис. 1.

Рис. 1 Дорожная насыпь на слабом грунте

Геометрическая модель, данные по материалам, сетка конечных элементов и начальные условия были сохранены такими же, как и в пособии. В частности, была использована модель плоской деформации и 15-узловые элементы. Поскольку задача симметрична, была смоделирована только одна половина насыпи. Деформации глубинного слоя песка принимаются равными нулю, поэтому этот слой не был включен в модель, и вместо него было введено соответствующее граничное условие (рис. 2).

Рис. 2 Геометрическая модель

Характеристики грунтов приведены в табл. 1.

Уд. вес грунта в ненасыщ. сост.

Уд. вес грунта в водонас. сост.

При определении начальных условий уровень грунтовых вод задается по подошве слоя глины.

3.2 Расчет безопасности при поэтапном строительстве

Возведение насыпи в кротчайшие сроки определяет время каждого этапа строительства обеспечивающее устойчивость насыпи при ее возведении до проектной отметки и контрольный коэффициент запаса. Чем больше коэффициент запаса, тем продолжительнее будет время каждого этапа строительства. После завершения этапа строительства некоторое время требуется для увеличения недренированной прочности в процессе консолидации, что необходимо для обеспечения устойчивости и увеличения высоты насыпи на следующем этапе. В дальнейшем, после окончания возведения насыпи, некоторое время резервируется на процесс консолидации до определенного значения избыточного давления; эта функция имеется в Plaxis, где мы задаем этап консолидации до определенного значения избыточного порового давления (например, 1 кН/м 2 ). Таким образом, полное требуемое время включает фактическую продолжительность каждого этапа и время между последовательными этапами, включая промежуток времени после заключительного этапа строительства. Если, определенная таким образом, последовательность строительства задана при разных контрольных коэффициентах запаса, инженер-геотехник может найти компромисс между отведенным временем на завершение строительства и риском, оцениваемым коэффициентом запаса.

4. Результаты

4.1 Последовательность строительства

На первом этапе было получено, что первые 2 м насыпи могут быть возведены в минимальные сроки — 4, 20, 50 и 70 суток с контрольным коэффициентом запаса к концу этапа соответственно — 1,10, 1,15, 1,20, 1,25. До начала второго этапа требуется обеспечить достаточный интервал времени для существенного увеличения прочности в процессе консолидации. Однако, даже после длительного интервала времени (более 1000 дней) увеличение прочности недостаточно для возведения насыпи еще на 2 м до проектной отметки — 4 м. Поэтому было решено оставшиеся 2 м достроить в два этапа по одному метру. Таким образом, насыпь строится в три этапа. Перед вторым этапом возведения минимальный требуемый интервал составляет 75, 100 и 125 суток для контрольного коэффициента запаса на конец возведения соответственно 1.10, 1.15, 1.20, 1.25. В этом случае минимальное время на возведение составляет соответственно — 2, 10, 25 и 35 суток. Аналогично были получены минимальные интервалы времени перед третьим этапом возведения и время самого третьего этапа. В заключении был выявлен промежуток времени между окончанием возведения насыпи и снижением избыточного порового давления (менее, чем 1 кН/м 2 ). Вся последовательность строительства, определенная таким образом, показана на рис. 3 при различных коэффициентах запаса. Длительный коэффициент запаса насыпи составил 1.39.

Рис. 3 Последовательность строительства

4.2 Соотношение коэффициента запаса и перемещений

Хотя расчет безопасности показывает состояние устойчивости насыпи, расчет перемещений обеспечивает выполнение требований прочности; другими словами, перемещения, происходящие в особенности за длительный период, показывают, удовлетворительно ли работает насыпь при эксплуатации. Как уже говорилось, при планировании поэтапного строительства инженер-проектировщик должен ориентироваться на контрольный коэффициент запаса. В этом случае инженер принимает решение, основываясь на оценке перемещений, возникающих в конце возведения и после длительного периода. На рис. 4 показано такое соотношение в виде графика зависимости коэффициента запаса от перемещений.

Читайте так же:
Свойства грунтовки хс 010

Рис. 4 График зависимости коэффициента запаса от перемещений

Используя опцию изменяемой КЭ сетки в Plaxis, выше упомянутые перемещения были повторно определены и представлены при контрольных коэффициентах запаса на рис. 5. Такой расчет может не обеспечить достаточного коэффициента запаса, поэтому последовательность строительства при изменяемой сетке не может быть определена аналогично рис. 3. Однако время консолидации после завершения возведения насыпи получается значительно меньшим, чем при первоначальном расчете. Это может позволить инженеру определить минимальный срок готовности насыпи к укладке дорожного покрытия.

Рис. 5 Изменение вертикальных смещений при контрольных коэффициентах запаса (по изменяемой сетке)

5. Краткое изложение и выводы

В представленной статье продемонстрировано эффективное использование программы Plaxis (версия 8.0) для обеспечения инженеров результатами расчетов устойчивости и перемещений, что дает возможность определить последовательность строительства дорожной насыпи. Очевидно, что последовательность строительства зависит от контрольного коэффициента запаса на промежуточных этапах: чем выше коэффициент запаса, тем продолжительнее период строительства. Однако, перемещения (особенно вертикальные) к концу возведения насыпи, а также после длительного периода, должны быть учтены инженером. Приращения перемещений обратно пропорциональны полному времени и, следовательно, коэффициенту запаса. Таким образом, существует связь между доступным временем и максимальными допустимыми вертикальными перемещениями (осадками насыпи). Учитывая это, результаты расчетов были представлены в форме двух графиков — один график зависимости высоты насыпи от времени при разных коэффициентах запаса; другой — график зависимости вертикальных перемещений при контрольных коэффициентах запаса.

Расчет устойчивости откоса насыпи

Колесова Анастасия Сергеевна

Магистрант гр. ПГС1-14-1М (Специальность «Подземное и городское строительство»), каф. Строительного производства и геотехники, Строительный факультет, Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Шаньгина Юлия Михайловна

Магистрант гр. ПГС1-14-1М (Специальность «Подземное и городское строительство»), каф. Строительного производства и геотехники, Строительный факультет, Пермский национальный исследовательский политехнический университет

Аннотация:В настоящее время широко распространено строительство таких сооружений, как насыпи, подпорные стены. Для их создания используются преимущественно песчаные грунты. Грунты испытывают значительные нагрузки, которые часто ведут к нарушению структуры оснований. В работе исследуется технология армирования песчаных грунтов полипропиленовыми дискретными волокнами. В ходе исследований установлено, что внедрение в песок дискретных волокон положительно влияет на сдвиговые параметры: удельное сцепление (c, МПа) и угол внутреннего трения (φ, ﹾ). Это увеличивает способность грунта сопротивляться внешним нагрузкам и удерживать внутренние напряжения. Произведены аналитические расчеты на определение устойчивости откосов насыпей и определение активного давления обратной засыпки подпорных стен. Данные расчеты проверены в программном комплексе «PLAXIS-2D». Полученные результаты доказывают эффективность применения предложенной технологии армирования грунта.

Abstract: Currently there is a widespread construction of such structures as embankments, retaining walls. To create such facilities are used predominantly sandy soils. Soils are experiencing significant burden, often leading to disruption of the structure of reasons. This article examines a method of reinforcement of sandy soils polypropylene discrete fibers. During researches it is established that the introduction into the sand of discrete fibers has a positive effect on shear parameters: specific cohesion and angle of internal friction. This increases the ability of soil to resist to external loads and to hold the internal voltage. Produced analytical calculations for determination of stability of slopes of embankments and determination of active pressure backfill of retaining walls. These calculations are checked in the software system «PLAXIS 2D». The results obtained prove the efficacy of the proposed technology of soil reinforcement.

Введение

В настоящее время все сильнее развивается транспортное и городское строительство. К самым распространенным сооружениям можно отнести насыпи автомобильных дорог и подпорные стены. Одной из главных проблем применения таких грунтовых сооружений является неэффективное использование площадей городских территорий. Данную проблему можно решить путем уменьшения основания насыпей с целью повышения рентабельности и уменьшения активного давления обратной засыпки подпорных стен. Это возможно благодаря армированию грунта. В статье исследуется технология армирования грунта полипропиленовыми дискретными волокнами.

Целью работы является исследование эффективности влияния фиброармирования на геометрические параметры насыпей и на величину активного давления грунта обратной засыпки.

Задачи исследования включают в себя анализ состояния вопроса, проведение лабораторных экспериментальных исследований по определению физических и механических характеристик песков и фибропесков.

Технология фиброармирования предполагает создание композитного материала путем внедрения коротких дискретных полипропиленовых волокон с дальнейшим равномерным распределением по всему объему грунтового массива.

Читайте так же:
Сертификат грунтовка эп 0259

Анализ нормативной и технической литературы показал, что данная строительная отрасль изучена недостаточно и есть необходимость в дополнительных исследованиях по этому вопросу.

На первом этапе исследования были проведены лабораторные испытания с целью определения физических характеристик песков и фибропесков.

В качестве исходных материалов для подготовки образцов были взяты песок и фибра. Физические параметры песка и технические параметры фибры указаны в таблице 1 и таблице 2 соответственно. Для проведения были подготовлены следующие образцы: неармированный песок, песок с содержанием фибры 0,5%, 1% и 1,5%.

Физические параметры песка

Плотность сухого грунта1.49 г/см 3
Удельный вес сухого грунта14.61кН/м 3
Удельный вес грунта во взвешенном состоянии8.66кН/м 3
Оптимальная влажность8,5%
Плотность частиц грунта2,62г/см 3
Тип песка (по ГОСТ 5100-11)Мелкий песок

Технические параметры фибры

МатериалПолипропилен
Длина волокна12мм
Диаметр волокна25-35микрон
Плотность0.91г/см 3
Модуль упругости при изгибе1050 Мпа
Максимальное относительное удлинение при разрыве23%

В ходе исследования были определены гранулометрический состав по ГОСТ 30416-96, плотность частиц грунта по ГОСТ 5180-84, оптимальная влажность по ГОСТ 22733-2002.

а) б)

Рисунок 1. а) Образец фиброармированного грунта; б) Фибра полипропиленовая

Выявлена зависимость плотности сухого грунта от влажности и степени армирования. Данная зависимость отражена на графиках (Рисунок 2 и Рисунок 3).

Рисунок 2. График зависимости плотности сухого грунта от влажности

Рисунок 3. График зависимости плотности сухого грунта от процента содержания фибры

Внедрение полипропиленовых волокон снижает плотность грунта. Оптимальная влажность составляет 8,5%.

Следующим этапом исследования было моделирование статического нагружения в приборе трехосного сжатия по ГОСТ 12248-2010. Были проведены серии консолидированно-дренированных испытаний на боковую нагрузку 100,200 и 300 кПа и на вертикальную нагрузку с целью определения сдвиговых параметров.

Результаты данных испытаний представлены на графиках (Рисунок 4 и Рисунок 5).

Рисунок 4. График зависимости угла внутреннего трения от процента армирования грунта фиброй

Рисунок 5. График зависимости удельного сцепления от процента армирования грунта фиброй

Разрушение неармированного образца можно классифицировать как хрупкое разрушение — «скол» с характерной плоскостью среза (Рисунок 6, а). Армированные образцы при разрушении имели «бочкообразную» форму (Рисунок 6, б). Изменение формы образца при разрушении связано с тем, что полипропиленовые волокна способствуют устранению локализации деформаций, позволяя накапливать их постепенно.

а) б)

Рис. 6 а) Разрушение неармированного образца; б) Разрушение армированного образца

Для наглядного подтверждения результатов приведен критерий Мора-Кулона, также известный как теория внутреннего трения (Рисунок 7). При нагружении грунты работают преимущественно на сдвиг по поверхности с наименьшей несущей способностью. Поэтому сдвиговая прочность является определяющей прочностной характеристикой для грунтов. На графиках отчетливо видно, что армированный образец имеет более высокие прочностные характеристики, чем образец, не содержащий полипропиленовые волокна. Это объясняется тем, что с увеличением процентного содержания полипропиленовых волокон, увеличивается и внутренняя адгезия, которая образуется путем контакта песка и дискретных волокон.

Рисунок 7. Критерий Мора-Кулона

Внедрение полипропиленовых волокон в грунтовый массив в качестве армирующих элементов положительно влияет на механические свойства грунта. Это достигается за счёт увеличения сдвиговых критериев прочности: удельного сцепления и угла внутреннего трения.

При 1,5% армирования отмечено снижение характеристик, что объясняется тем, что фибра комкуется и неравномерно распределяется в грунте, образуя поверхности проскальзывания. Оптимальным вариантом армирования является внедрение полипропиленовых волокон в количестве 0,5%. При 1% расход материала увеличивается в 2 раза, а характеристики грунта меняются незначительно.

Расчеты устойчивости насыпей и активного давления подпорных стен производим для неармированного образца и образца с содержанием фибры 0,5 %.

Расчет устойчивости откоса насыпи

В качестве исследуемой модели была выбрана насыпь под автомобильные дороги IV категории. Материал насыпи – мелкий песок с удельным весом 18,4 кН/м3. Геометрическая схема неармированной насыпи представлена на рисунке 8.

За основание были взяты тугопластичные суглинки (распространенные на территории Пермского края) со удельным сцеплением С=28кПа.

Рисунок 8. Геометрическая схема неармированной насыпи

Расчет производился на обеспечение общей устойчивости откосной части насыпи. Откосы насыпей под влиянием нагрузок стремятся принять более пологое очертание. Оползающий массив грунта смещается по криволинейной поверхности, которую принято считать круглоцилиндрической поверхностью скольжения.

Для данной геометрической схемы была определена нормативная нагрузка. Для расчета откоса насыпи нагрузка от транспортных средств была приведена к эквивалентному слою грунта земляного полотна и составила 2,44 м.

Оценка устойчивости грунтового массива против сдвига сводится к проверке условия:

, (1)

где — фактический коэффициент устойчивости;

— требуемый коэффициент устойчивости.

Фактический коэффициент устойчивости характеризует отношение моментов суммарной силы, удерживающей оползающую часть массива и моментов сдвигающей силы. В случае исходной насыпи получили следующее равенство:

(2)

Для уменьшения пологости откосов была подобрана равнопрочная насыпь, материалом которой является армированный грунт, представляющий собой композитный материал, состоящий из мелкого песка, смешанного с дискретными полипропиленовыми волокнами длиной 12 мм. Содержание волокон составляет 0,5% от массы массива грунта. Схема армированной насыпи представлена на рисунке 9.

Читайте так же:
Сертификат качества грунтовка оптимист

Рисунок 9. Геометрическая схема армированной насыпи

С целью корректировки полученных результатов был проведен аналогичный расчет с использованием программного комплекса «PLAXIS-2D». Результаты расчета представлены на рисунке 10. Сравнение аналитического и численного расчетов представлены в таблице 3.

Рисунок 10. Деформируемая схема неармированной и армированной насыпи

Сравнение результатов расчета насыпей

ПараметрАналитический расчетРасчет в ПК «PLAXIS»
ПесокФибропесокПесокФибропесок
К уст1,451,451,451,53
Величина основания откоса19,5 м4,875 м19,5 м6,15 м
Ширина основания насыпи49,0 м19,75 м49,0 м22,3 м

Расчет в программном комплексе PLAXIS-2D имеет незначительные расхождения с аналитическим расчетом, что подтверждает целесообразность и эффективность применения фибропеска для устройства насыпей под автомобильные дороги. Данная технология позволит сократить расход песка (для возведения насыпей) практически в 2 раза и значительно уменьшить основание насыпи.

1.3 Расчёт устойчивости откосов пойменной насыпи

Из многих методик расчёта устойчивости откосов широкое практи-ческое применение нашел графо — аналитический метод расчета. Установ-лено, что в однородных связных грунтах поверхность смещения земляных масс близка к круглоцилиндрической и этот факт позволяет значительно упростить расчёты.

Устойчивость откосов насыпи принято оценивать коэффициентом устойчивости, , который представляет собой отношение моментов сил, удерживающих откос от смещения, к моменту сил, сдвигающих его относительно центра кривой смещения:

где [] – значение коэффициента, при котором насыпь считается устой-чивой ( в расчётах принято [] = 1,2-1,5.

При расчете устойчивости предполагается, что обрушение произой-дет по кругло-цилиндрической поверхности и сползающий массив грунта является монолитом.

Коэффициент устойчивости определяется по формуле

(1.14)

где fi – коэффициент внутреннего трения грунта;

Ni – нормальная составляющая веса i-го отсека, т;

Сi – удельное сцепление грунта, т/м 2 ;

li – длина кривой смешения i-го отсека, м,

Tуд(сдв) – касательная (тангенциальная) составляющая веса i-го отсека, т.

D – гидродинамическая сила, т;

объемный вес грунта, т/м 3

площадь отсека, м 2 ;

угол, образуемый радиусом-перпендикуляром и вектором, соединяющим центр кривой обрушения с точкой приложения сил на поверхности скольжения i-го отсека;

Длина кривой смещения i-го отсека, м, определяется как:

(1.15)

где i – центральный угол, соответствующий дуге li (см.рис.1.1).

В отсеках, расположенных левее вертикального радиуса тангенци-альные составляющие веса Тi, направлены в сторону, противоположную смещению грунта и являются удерживающими.

Таким образом, одна часть тангенциальных составляющих веса отсеков относится к удерживающим силам Туд, другая – к сдвигающим силам Тсдв.

В пойменных насыпях в одних отсеках грунты окажутся сухими, в других – частично сухими и частично насыщенными водой (под сухими грунтами условно понимают грунты, находящиеся в состоянии естественной влажности). Следовательно, подтопленной насыпи имеют разные сдвиговые характеристики.

Для оценки устойчивости необходимо найти такую поверхность смещения грунта, при которой коэффициент устойчивости имеет наименьшее значение.

Для этого рассматриваются несколько вариантов возможных кривых обрушения, для каждой из которых определяется коэффициент устойчи-вости насыпи. Учёт действия временной нагрузки и веса верхнего строения пути с водосливной призмой насыпи выполняется заменой нагрузок фик-тивными столбиками грунта с высотой соответственно hвр и hвс.

Временную нагрузку от подвижного состава заменяют фиктивным столбиком с высотой, hвр, м, которая определяется зависимостью

(1.16)

где pвр – интенсивность приложения временной нагрузки от локомотива, т/м 2 ;

н – расчетный объемный вес грунта насыпи при естественной влажности, т/м 3 .

Высота фиктивных столбиков заменяющего массу верхнего строения пути, hвс , м определяется аналогично:

(1.17)

где – интенсивность приложения полосовой прямоугольной нагрузки от веса верхнего строения пути, т/м 2 .

Интенсивность приложения полосовой прямоугольной нагрузки от веса верхнего строения пути на основную площадку земляного полотна можно принять для однопутного участка 1,41 т/м 2 , двухпутного – 1,54 т/м 2 (тип верхнего строения пути на обходе: рельсы – Р65, шпалы – деревянные, балласт – щебёночный).

Ширина фиктивных столбиков грунта от временной нагрузки равна длине шпалы bвр = 2,75 м, от верхнего строения пути bвс (при принятом типе верхнего строения пути) для однопутного участка – 4,70 м, двухпутного – 8,70 м. Временную нагрузку на двухпутных участках пути учитывают двумя фиктивными столбиками грунта с междупутным расстоянием l = 4,1 м.

Прежде чем строить возможные кривые обрушения для поиска минимального значения, необходимо провести линию центров этих кривых. Профессор Г.М. Шахунянц предложил способ её нахождения, который сводится к проведению из точки S линии SC (см. рис.1.1) под углом 36° к горизонту (определен па основе многолетнего опыта проектирования). После проведения линии SC необходимо построить несколько предполагаемых кривых смещения и для каждой из них вычислить коэффициент устойчивости откоса.

Читайте так же:
Серебристая грунтовка для авто

Анализ случаев потери устойчивости откосов земляного полотна, а также моделирование этих процессов показывает, что наиболее вероятно кривые смещения пройдут через точки на подошве откоса (точка А) и одну из точек расположенную: по оси земляного полотна, под концами шпал, на бровке земляного полотна и т.п.

Проведя из полухорды АВ, соединяющей эти две точки, перпендикуляр получим точку пересечения О, которая и будет центром возможной кривой обрушения с соответствующим радиусом R. Вычисление коэффициента устойчивости Ку по формуле (1.14) для любой кривой возможного обрушения начинается с разбивки сползающего массива на отдельные отсеки.

При делении сползающего массива грунта на отсеки границы их должны, в первую очередь, проходить через:

точки перелома поперечного очертания сползающего массива грунта с учётов фиктивной нагрузки от подвижного состава и верхнего строения пути;

точки на кривой скольжения, где изменяются характеристики грунтов;

точку пересечения вертикального радиуса с кривой скольжения;

После проведения границ отсеков, если ширина отдельных окажется больше 6 м (в масштабе чертежа) их необходимо разделить.

Площади отсеков вычисляют как площади простых фигур, а углы i определяют по значениям их синусов. Зная точку на кривой, которая является проекцией центра тяжести данного отсека, измеряют по горизонтали расстояние xi (от указанной точки до вертикального радиуса, а затем вычисляют синусы соответствующих углов:

(1.18)

Зная значение sin i , находим угол i и cosi.

Необходимо обратить внимание на тангенциальные составляющие веса отсеков Тi , которые расположены левее или правее вертикального направления радиуса кривой, так как они могут относится к удерживаю-щим силам Туд или к сдвигающим силам Тсдв.

П р и м е р. Примем следующие исходные данные: высота однопутной насыпи H=13,0 м, грунт – супесь; временная нагрузка от локомотива Pвр = 5,3 т/м 2 ; тип верхнего строения : рельсы Р65, с деревянными шпалами; удельный вес скелета грунта у = 2,71 т/м 3 ; угол внутреннего трения грунта насыпи (при естественной влажности) н = 25°; угол внутреннего трения грунта основания насыпи он = 27°; удельное сцепление грунта насыпи (в состоянии естественной влажности) Сн = 1,2 т/м 2 ; удельное сцепление грунта основания насыпи Сон = 1,5 т/м 2 ; влажность грунта насыпи W = 23%; пористость грунта насыпи n = 34%;

объемный вес грунта основания насыпи он = 2,1 т/м 3 (при влажности Wон = 20%); средний уклон кривой депрессии I = 0,08; отметка основания насыпи 60,0 м; отметка горизонта высоких вод (ГВВ) 64,0 м; высота набега волны hвн = 0,5 м.

Проектирование и расчет устойчивости откосов пойменной насыпи производится в следующем порядке.

1. Определяем расчетные характеристики грунта насыпи и основания насыпи:

а) для сухой части насыпи – по формулам (1.2), (1.3), (1.4)

т/м 3

т/м 2

б) для обводнённой части насыпи по формулам (1.5), (1.6), (1.7)

т/м 3

т/м 2

в) для обводнённого грунта основания насыпи – по формулам (1.8), (1.9), (1.10), (1.11)

т/м 3

т/м 2

2. Определяем размеры фиктивных столбиков грунта для временной нагрузки и нагрузки от веса верхнего строения пути:

а) высота столбика грунта, заменяющего временную постоянную нагрузку от локомотива, определяется по формуле (1.16)

м

Основание столбика принимается равным длине шпалы bвр = 2,75 м.

б) высота столбика грунта, заменяющего давление верхнего строения пути, определяется по формуле (1.17)

м

Ширина столбика грунта, заменяющего давление верхнего строения пути, bвс = 4,7 м

3. Руководствуясь изложенными положениями в первом разделе и исходными данными, проектируем поперечный профиль насыпи. С учетом поперечного уклона местности на чертеж наносится поверхность земли (см. рис.1.1), а точка пересечения оси земляного полотна с поверхностью принимается за отметку основания насыпи, равную 60,0 м. При высоте насыпи Н = 13,0 м относительная отметка бровки основной площади земляного полотна составит 73,0. Ширина земляного полотна принята 7,5 м, с учётом уширения перед мостом с двух сторон по 0,5 м.

Крутизна откосов верхней части насыпи высотой до 6,0 м принята 1:1,5 с последующим переходом к крутизне 1:1,75 до бермы. Запас на неподтопление бермы определяется по формуле (1.1)

м.

Таким образом, отметка бровки бермы (она же отметка укрепления откоса подтопляемой части насыпи) составит 64,0+1,05 = 65,05 м. Крутизна откосов бермы принята 1:2,0, а ширина — 10,0 м.

От точки пересечения горизонта высоких вод с осью поперечного профиля земляного полотна проводится линия среднего уклона кривой депрессии I = 0,08 в сторону откосов. Грунты, расположенные ниже этой линии, будут обводнены.

4.,Нананосим кривую обрушения АВ радиусом R = 32,7 м, согласно рекомендаций изложенных в разделе 3 и разбиваем возможную площадь обрушения на отсеки (с учетом фиктивных столбиков грунта).

Расчеты по вычислению коэффициента устойчивости сводим в табл. 1.1.

Значения xi и i для каждого отсека берутся с поперечного профиля насыпи (рис. 1.1). Силы сцепления для каждой зоны насыпи определяются по формулам (1.14), (1.15):

Читайте так же:
Силк пластер состав грунтовки

для зоны насыпи с естественной влажностью

т

для обводненной зоны насыпи

т

для зоны обводненного основания насыпи

т

Величина гидродинамической силы (см. формулы (1.12), (1.13))

От чего зависит крутизна откосов насыпи, выемки? В каких случаях допускается повышать крутизну откосов насыпи?

От чего зависит крутизна откосов насыпи, выемки?

Зависит от: вида грунта, высоты насыпи и глубины выемки с учетом инженерно-геологических, гидрологических и мерзлотных условий, а также способа производства работ и метода укрепления откосов сложных инженерно-геологических и гидрогеологических условиях.

Крутизну откосов земляных сооружений назначают в соответствии с проектом. При нормальных условиях крутизну откосов можно назначать в соответствии с табличными данными.

В каких случаях допускается повышать крутизну откосов насыпи?

На ценных землях допускается увеличение крутизны откосов до предельных значений

Назначение боковых резервов и в каких случаях их можно устраивать?

Резервы – неглубокие выработки, из которых был взят грунт для отсыпки насыпи.

Резервы в дорожном строительстве применяются для отсыпки в тело земляного полотна пригодного грунта.

Грунт для насыпей, если он пригоден для отсыпки насыпей, берут из соседних выемок или так называемых резервов. Резервы одновременно служат для сбора и отвода от насыпей поверхностных вод, для чего им придают поперечный и продольный уклоны. Если резервов нет, то для защиты насыпи от притока воды по уклону местности с нагорной стороны устраивают водоотводную канаву.

Назначение боковых канав (кюветов).

В выемках и у насыпей с небольшими рабочими отметками для отвода воды, стекающей во время дождя и таяния снега с поверхности дороги и прилегающей к ней местности устраивают боковые канавы (кюветы). Эти канавы способствуют осушению верхней части земляного полотна.

Однако положительное действие боковых канав сказывается лишь при быстром удалении из них воды. При необеспеченном отводе воды и длительном ее застое канавы становятся источниками проникания воды в земляное полотно и его переувлажнения.

При водонепроницаемых грунтах и недостаточно удовлетворительных условиях поверхностного стока боковым канавам придают трапецеидальное сечение с шириной по дну 0,4— 0,5 м и глубиной до 0,7—0,8 м, считая от бровки насыпи. Откосам канав в выемках придают заложение 1 : 1,5, а у низких насыпей внутренний откос канав устраивают с заложением 1 : 3.

Если земляное полотно возводят в сухих местах с обеспеченным быстрым стоком поверхностных вод, а грунтовые воды расположены глубоко, боковые канавы устраивают в виде треугольных лотков глубиной не менее 30 см. Крутизна откосов лотков 1 :3 дает автомобилям возможность съезжать в случае необходимости с дороги.

Вода из боковых канав должна выводиться в пониженные места не реже чем через 500 м.

Для чего служит забанкетная канава? Для чего служит нагорная канава и где она устраивается?

канава, располагаемая между банкетом и отвалом, собирающая воду, которая может стекать с отвала в выемку.

Забанкетная канава глубиной и шириной по дну не более 0,3 м.

Откосы ее бывают одиночные или полуторные в зависимости от грунта; уклон дна устраивается по уклону местности, но не менее 0,005. Ввиду незначительного количества воды, протекающей по забанкетной канаве, откосы и дно ее от размыва защищать не приходится.

Нагорные канавы служат для перехвата воды, стекающей по косогору к дороге, и для отвода ее к ближайшим искусственным сооружениям, в резервы и в пониженные места рельефа.

Сечение нагорных канав рассчитывают по расходу воды, притекающей к ней. Нагорным канавам придают трапецеидальный поперечный профиль с наименьшей шириной по дну 0,5м. Минимальная глубина канавы 0,5 м, крутизна откосов 1:1,5, продольные уклоны не менее 3-5 ‰. При расчете длинных канав учитывают увеличение бассейна вдоль канавы по мере удаления от водораздела. Поэтому сечение нагорных канав обычно подбирают по отдельным участкам по мере возрастания площади водосборных бассейнов. Соответственно и площади бассейнов разбивают на участки. По этим участкам определяют максимальные расчетные расходы воды.Нагорные канавы трассируют на местности с таким уклоном, при котором вода не размывала бы грунт.

Если земляное полотно проложено по косогору в насыпи, то нагорную канаву располагают на расстоянии не менее 2 м от подошвы насыпи, а между ней и насыпью отсыпают берму с уклоном 20 ‰ к канаве ( рис а.)

При наличии кювета в насыпи и расположении дороги в выемке , во избежании оползня откосов из-за переувлажнения грунтов, нагорные канавы располагают на расстоянии не менее 5 м от внешнего откоса кювета или выемки (рис. б)

Дата добавления: 2019-02-22 ; просмотров: 1730 ; Мы поможем в написании вашей работы!

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector