Author: Палькин Ю.С.
Tags: строительство строительные конструкции строительное проектирование механика грунтов
Year: 2002
Text
625.1
П146
МИНИСТЕРСТВО ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ РФ
СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Ю.С. ПАЛЬКИН
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА НА
ПОДХОДАХ К МОСТАМ И ТОННЕЛЯМ
Учебное пособие
НОВОСИБИРСК 2002
ВВЕДЕНИЕ
Земляное полотно является несущей конструкцией железнодо-
рожного пути, воспринимающей нагрузку от подвижного состава и
веса верхнего строения пути и упруго передающей ее на основание.
Надежность земляного полотна зависит от трех его состояний:
прочности, устойчивости и стабильности. Все они взаимосвязаны,
и в то же время каждое из этих состояний характеризует безотказ-
ную работу земляного полотна при определенном виде силового
воздействия на грунт. Прочность земляного полотна предопределя-
ет сопротивление грунта сжимающим нагрузкам, устойчивость —
сопротивление грунта сдвигающим нагрузкам, а стабильность —
сопротивление грунта боковому перемещению и выпору.
Проектирование индивидуальных объектов земляного полотна,
к которым относятся насыпи на подходах к мостам и выемки на
подходах к тоннелям, ведется на основе расчетной оценки поведе-
ния грунта при возникающих напряжениях с учетом вибродинами-
ческого воздействия поездов с осевой нагрузкой четырехосного
грузового вагона 294 кН (ЗОтс).
Цель данного курсового проекта — ознакомление с современны-
ми методами расчетов прочности и устойчивости грунтовых масси-
вов, а также с основами проектирования поперечного профиля
земляного полотна и мероприятий по его защите от неблагоприят-
ных природных воздействий применительно к пойменной насыпи
и пред портальной выемке.
Исходные данные для проектирования содержатся в задании и
прил. 1-3 пособия.
з
1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПОЙМЕННОЙ НАСЫПИ
1.1. Основные конструктивные элементы
Элементы поперечного профиля насыпи — основная площадка,
откосы и бермы — в каждом конкретном случае проектируются,
исходя из действующих норм и требований по обеспечению устой-
чивости насыпи [1,2].
1.1.1. Ширина и форма основной площадки
Ширина площадки ^назначается из условия размещения на ней
верхнего строения пути и обочин с учетом категории линии, вида
грунта насыпи, числа путей и радиуса кривой. На однопутных
участках
^=^+дД (1.1)
на двухпутных
В ~ b + + М + Л//7, (1.2)
где b — нормативная ширина основной площадки на прямом
участке, назначаемая по табл. 1.1; уширение основной площад-
ки на кривых участках в наружную сторону для обеспечения
необходимой ширины обочины при устройстве возвышения наруж-
ной рельсовой нити, назначаемое по табл. 1.2; М — расстояние
между осями смежных путей на прямом участке, равное 4,1 м; Д/zz —
уширение междупутного расстояния на кривых участках, назнача-
емое по табл. 1.3, для обеспечения габарита.
Таблица Z /
Ширина основной илощадкн b на прямом однопутном участке, м
। Категория линии Вид грунта земляного полотна
Супеси, суглинки, глины, мелкие и пылеватые пески, крупнообломочные с глинистым заполнителем Скальные слабовыветривающиеся, крупнообломсчные с песчаным заполнителем, дренирующие пески
Скоростные, особогрузона- пряженные. 1 и II 7,6 6.6
ill 7.3 6,4
IV 7,1 6,2
Примечания: I. К скоростным относятся линии для движения
пассажирских поездов со скоростями свыше 160 км/ч.
2. К особогрузонапряженным относятся линии с расчетной грузонапряженностью
свыше 50 млн т-км/км.
3. К дренирующим относятся грунты с коэффициентом фильтрации не менее
0,5 м/сут.
4. При отсыпке в верхней части насыпи защитного слоя из дренирующего
грунта, что предусматривается нормами [ 1,2] при отсыпке насыпей из глинистых
4
грунтов (за исключением легких супесей), ширина основной площадки
уменьшается на 0,4 м по сравнению с величинами, указанными для супесей,
суглинков и глин.
Таблица 1.2
Уширение основной площадки на кривых участках
Радиус кривой, м Уширение, м
3000 и более 0.2
2500’1800 0,3
1500-700 0,4
600 и менее 0,5
Таблица 1.3
Габаритное уширение междупутного расстояния &т на кривых участках при
равном возвышении наружных рельсовых нитей
Радиус кривой, м Уширение, м Радиус кривой . м Уширение, м
3000 и более 0,02 600 0,22
2000-1800 0,04 500 0,24
1500 0,08 400 0,28
1200 0,15 350 0,30
1000 0,17 300 0,34
800 0,19 250 0,38
Для отвода атмосферной воды от верха земляного полотна,
сооружаемого из глинистых грунтов и недренирующих песков,
основная площадка проектируется в виде:
а) трапеции с шириной поверху 2,3 м и высотой 0,15 м на
однопутных участках;
б) треугольника с высотой 0,2 м на двухпутных участках.
При использовании скальных, крупнообломочных грунтов и
дренирующих песков, в том числе при отсыпке защитного дрениру-
ющего слоя под балластом, основная площадка имеет горизонталь-
ную поверхность независимо от числа путей.
1.1.2. Крутизна и укрепление откосов
Первоначально крутизна откосов назначается по нормативам
для насыпей типового профиля (табл. 1.4) и затем уточняется
расчетом общей устойчивости насыпи с учетом ее подтопления.
Таблица 1.4
Крутизна откосов насыпей
Вид используемых грунтов Высота насыпи
в верхней части до 6м в нижней части от 6 до 12м
Скальные* крупнообломочные грунты, пески гра- велистые, крупные и средней крупности 1:1,5 1:1,5
5
Продолжение табл. 1.4
Вид используемых грунтов Высота насыпи
в верхней части до 6м в нижней части от 6 до 12м
Пески мелкие и пылеватые, глинистые грунты твердой и полутвердой консистенции 1:1,5 1:1,75
Глинистые грунты тугопластичной консистенции 1:2 1:2
Глинистые и пылеватые грунты в районах избы- точного увлажнения 1:1,75 1:2
Подтопляемые откосы независимо от вида грунта 1:2 1:2
Примечание. К грунтам твердой консистенции относятся глинистые грунты
w -Wo
с показателем текучести Jг =--—< 0 полутвердой - с показателем
J р
О < 7z£0,25, тугопластичной - с величиной 0,25 < JL< 0,50 (значения W, fVp
и Jp принимаются из прил. I).
Для защиты пойменных насыпей от волнового воздействия
паводков их откосы в зоне подтопления укрепляются плитными
покрытиями или каменной наброской по слою обратного фильтра
из щебня, гравия или геотекстиля. Бетонные или железобетонные
плиты целесообразно применять при непучинистых и слабопучи-
нистых грунтах откоса (пески и легкие супеси). Каменной наброске
из несортированного камня следует отдавать предпочтение при
средне- и сильнопучинистых грунтах.
Выше границы подтопления откосы укрепляются одним из двух
способов: при песчаных грунтах насыпи — крупнообломочной
обсыпкой толщиной 15~20см, при глинистых грунтах — посевом
семян многолетних трав по слою растительной земли.
1.1.3. Размеры берм
Бермы пойменных насыпей предназначены для обеспечения их
общей устойчивости и защиты откосов от размыва. По первому
условию определяется минимально необходимая ширина берм, а по
второму — их высота.
Отметка бровки бермы, являющаяся одновременно отметкой
верха ее укрепления плитами или каменной наброской, определя-
ется по формуле:
Гб = ГВВ + Лн + /zn + &z + а, (1.3)
где ГВВ — отметка горизонта высоких вод, м; Лн — высота наката на
откос фронтально подходящих волн, м, при плитном покрытии
6
при каменной наброске Лн = 0,5 Vx/z2; ЛпиД£— соответ-
ственно высота подпора воды у моста и высота ветрового нагона
волны на откос, м; а~~ величина запаса, принимаемая для насыпей
у средних и больших мостов равной 0,5 м; X и h — соответственно
длина и высота волны, м.
Ширина берм поверху определяется вариационным методом
расчета устойчивости низового и верхового откосов насыпи и
обычно находится в интервале от Здо 10 м. Первоначально она
принимается равной 5м, а затем уточняется в зависимости от
результата расчета. Ее поверхности придается поперечный уклон
40 %0 в сторону бровки бермы.
1.2. Требуемая плотность грунта насыпи
Уплотнением грунта при сооружении насыпи добиваются пре-
дупреждения остаточных деформаций, повышения прочности грунта
и его сопротивления действующим нагрузкам и природным факто-
рам. Для насыпей типовых конструкций необходимая плотность
грунта устанавливается по результатам его испытания в приборе
стандартного уплотнения и зависит от категории линии.
Для высоких насыпей требуемая плотность грунта зависит от его
напряженного состояния и определяется расчетом из условия обес-
печения упругой работы грунта в различных точках насыпи [3, 4].
1.2.1. Цель и методика расчета
Цель расчета — определить дифференцированные по высоте
насыпи значения требуемой плотности грунта для их достижения в
процессе послойной отсыпки и уплотнения грунта.
Характеристикой плотности грунта является его плотность в
сухом состоянии, т.е. масса частиц в единице объема грунта, т/м3:
Pj
1 +
где pj — плотность частиц грунта, т/м3; ~ расчетное значение
коэффициента пористости грунта, при котором обеспечивается его
работа в упругой стадии под воздействием нагрузок от подвижного
состава, веса верхнего строения пути и собственного веса грунта;
^0 — ^ая — ~ ^о)> (1‘5)
~ ^ан ~ 6?ар И Д<?0 ” <?он “ <>р — ОПрвДвЛЯЮТСЯ ИЗ КОМПреССИОННОЙ
кривой (рис. 1.1), которая строится по данным прил. 2; <?ан и e-ap —
коэффициенты пористости грунта, определяемые, соответственно,
по ветвям нагрузки и разгрузки при напряжении оа = овс + оу; *?он и
^ор “ коэффициенты пористости грунта при напряжении о0 =оа +ор;
(1-4)
7
____и 1________I----1----i—— J—-
0 100 200 300 ЧОО 500 000
Давление &, кПа
Рис. 1.1. Компрессионная кривая: /— ветвь нагрузки; 2~ ветвь разгрузки
свс> Стр и — напряжения от веса верхнего строения пути, подвиж-
ного состава и собственного веса грунта; К— коэффициент, учиты-
вающий многократность, продолжительность и способ приложения
нагрузки, равный 1,1 —1,6 в зависимости от положения расчетного
слоя грунта.
Таким образом, расчет требуемой плотности грунта сводится к
определению напряжений в наиболее напряженном сечении насы-
пи, каким является ось пути. Величины свс и ор вычисляются в
соответствии с линейной теорией упругости по формуле (5.11)
учебника [3], модификация которой имеет вид:
2
г(у + 0,5^)
z2 + (.г+0,5^)2
г(> - 0,5/»)
г2 + (^--0,5/>)2
(1.6)
8
где/? — интенсивность нагрузки, кПа; Ь~ ширина полосы нагрузки,
м; z~~ расстояние от основной площадки до расчетной точки, м;
у~ расстояние от расчетного сечения до оси действия нагрузки, м;
А~ 0, если г2 + /2 > 0,25z>2 и А — л, если z1 + у1 < 0,25^2 (второе
слагаемое формулы (1.6) вычисляется в радианах).
Напряжение от собственного веса грунта определяется по фор-
муле:
— SVcp,/ А ’ (1.7)
/=!
где уср,/ — средний удельный вес грунта i-ro слоя насыпи, кН/м3,
Y/-I и У/- удельный вес грунта соответственно в (/— 1)-й и /-Й точках,
кН/м3; hj — толщина /-го слоя насыпи, м.
Удельный вес грунта вычисляется по формуле:
Г = Р^(1 + ;И^ (1-9)
где W — влажность грунта, доли ед.; g — ускорение свободного
падения, g- 9,81 м/с2.
Расчет напряжений оу по формулам (1.7)-(1.9) ведется методом
попыток совместно с расчетом требуемой плотности грунта.
1.2.2. Расчетная схема и действующие нагрузки
На расчетной схеме (рис. 1.2) изображается основная часть на-
сыпи, высота которой определяется как разность отметок проект-
ной бровки и земли Г3. При недренирующих грунтах насыпи
заданная отметка профильной бровки является проектной. При
дренирующих грунтах, а также при устройстве защитного дрениру-
ющего слоя под балластом проектная бровка превышает профиль-
ную на высоту сливной призмы и толщину песчаной подушки, т.е.
на 0,35 м при одном пути и 0,40 м при двух. Поперечный уклон
основания не учитывается, так как грунты при возведении насыпи
уплотняются горизонтальными слоями.
На основной площадке показывают действующие давления в
виде полосовых прямоугольных нагрузок от подвижного состава и
верхнего строения пути.
Интенсивность вибродинамической нагрузки от подвижного
состава определяется по формуле:
1,3 Рп
^жб А)
(1.10)
9
Рис. 1.2. Расчетная схема к определению требуемой плотности
грунта насыпи
где Р — -осевая нагрузка расчетной подвижной единицы, кН; п —
число осей в тележке; /жб — длина жесткой базы тележки, м; —
длина шпалы, м (при железобетонных шпалах — 2,7 м, при деревян-
ных — 2,75 м).
Значения Л п и /ж6 принимаются из прил. 3.
Учитывая предельную величину нагрузки, воспринимаемую гли-
нистым грунтом, равную 80 кПа, в случае использования в насыпи
супесей, суглинков или глин следует предусмотреть отсыпку в
верхней ее часхц защитного слоя из щебня толщиной 0,7 м при
супесях ТО м при суглинках и глинах, приняв для дальнейших
расчетов “ 80 кПа.
Давление /?вс от веса верхнего строения пути и ширину Ьъс этой
полосовой нагрузки можно назначать по табл. 1.5 с учетом типа
рельсов и рода шпал, которые рекомендуется принимать:
Ю
— для внекатегорийных дорог и линий I категории — Р75, шпалы
железобетонные (балласт щебеночный толщиной под шпалой 40 см
на песчаной подушке толщиной 20 см);
~ для линий II категории — Р65, шпалы железобетонные (бал-
ласт щебеночный толщиной 35 см на песчаной подушке толщиной
20 см);
— для линий III категории — Рб5, шпалы деревянные (балласт
щебеночный толщиной 25 см на песчаной подушке толщиной
20 см);
— для линий IV категории — Р50, шпалы деревянные (балласт
щебеночный однослойный толщиной 35 см).
Таблица 1.5
Параметры полосовой нагрузки от веса верхнего строения пути
Тип рельсов Средняя ширина полосы нагрузки, м Среднее давление />ас на основную площадку, кПа
однопутного участка (£ ) ни 1 двухпутного участка (£ ) при ж.-6. шпалах при деревянных шпалах
Р75 Р65 Р50 5,1 4,5 4,9 ' % 6 4,6 65 Os гк > СО Т- со О О)" со 17,8 17,0 /6/1 16,4 /ХсР 16,8 /6/L 16,0 /Г/ 15,4 /6 6
Примечание: при устройстве в верхней части насыпи защитного слоя из
щебня его вес учитывается увеличением табличной величины давления рк на
15,0 кПа при толщине слоя 0,7 м и на 22 кПа при толщине слоя 1,0 м'; а высота
насыпи (см. рис. 1.2) уменьшается соответственно на 0,7 и 1,0 м.
Насыпь по высоте делится на 5-6 слоев так, чтобы толщина
каждого слоя не превышала 4,0 м. На расчетном сечении, которым
является ось пути, показываются расстояния от расчетных точек до
плоскости действия внешних нагрузок.
1.2.3. Расчет необходимой плотности сложения грунта
При определении напряжений от полосовых нагрузок по форму-
ле (1.6) значение/»принимается равным/»0, если рассчитывается ар,
и равным />вс, если рассчитывается овс. Ширина нагрузки ^соответ-
ственно принимается равной длине шпалы или средней ширине
балластной призмы 4с (табл. 1.5). Расчеты напряжений оформля-
ются в виде табл. 1.6.
11
Таблица /.6
Определение напряжений от подвижного состава ср и от верхнего строения
пути а,с
Номер рас- четной точки Вид нагрузки Интенсивность нагрузки. кПа м м Л» М Напря- жения су., кПа Суммарное напряжение о =о , + су кПа р р-1 р-н’
0 А-и Л,
1 Л..1 Ли
и т.д.
Примечание. При одном пути строка дки последняя колонка таблицы
(стр) не заполняются.
В точке 0 (рис. 1.2) г» ~ 0 и oY_0 = 0, поэтому постоянная часть
напряжений оа_0= овс-о, а суммарное напряжение оо-0 = оВс-о+ ^р-о>
где значения овс~0 и стр-0 берутся из табл. 1.6. По компрессионной
кривой грунта насыпи находят коэффициенты пористости ган-0 и
<?ар_о, соответствующие напряжению аа_0, и коэффициенты порис-
тости б'он-о и б?ор-о, соответствующие напряжению о0-о- Вычислив
Д*а-о = ^ан-о“^р-0 и Д£О-о= eOH-0“eOp-0, определяют расчетное
значение коэффициента пористости по формуле (1.5):
^0-0 ~ ^ан-о — Л^(Д*а-0 — ДеЬ-о)>
где величину коэффициента Лц рекомендуется принимать равной
1,6 (далее она понижается в каждой следующей точке по сравнению
с предыдущей на 0,1).
Требуемую плотность грунта в точке 0 определяют по формуле:
о -
Ря'-О - Т--->
1 + ^О-О
после чего вычисляют удельный вес грунта в этой точке:
Yo = Pd-o( 1+
В точке /с учетом опыта проектирования принимают ориенти-
ровочно у1] - уо+ Ду, где Ду = (0,04... 0,06)Д., где Д, — толщина слоя
грунта между соседними точками.
Определяют в первом приближении напряжение oj,_j = ,
а затем, зная величины op.j и овсЧ (табл. 1.6), находят напряжения
oa-i = o8C-j + а!г| и oo-[=Op-i+oa_i. Теперь с использованием ком-
прессионной кривой находят значение *ан-]~^(деа-| — Д^о-t)
Pj
при К\ - 1,5, после чего вычисляют ~ । + у иyt = р^|(1 + И7)#.
12
Сравнивают расчетное значение yj с принятым y’i Если | yj-
-у1! | > 0,05 кН/м3, то производят перерасчет напряжений сгу—i, oa-i и
Со-! при величине удельного веса yj (значения <?0-i и р^н оставляют
без изменения).
В точке 2, приняв у 2 = У1 + Ду, напряжение от собственного веса
грунта определяют по формуле (1.7), которая принимает вид:
1
г-2
= + а.,.,
Дальнейшие вычисления аналогичны вышеизложенному, а их
результаты оформляются в виде табл. 1.7.
Таблица Z 7
Определение требуемой плотности грунта насыпи
Номер точки Яр кПа 4-,= <V/+<V> кПа кПа Коэффициенты пористости Требуемая плотность R/., , т/м3 Удельный вес у, кН/м’
е . е . ОР-/ е . он*. е J ор-/ я,
0 0
1
2
И т.д.
1.2.4. Выводы
Полученные результаты оформляются графически в виде эпюр
напряжений овс, ор, оу, о0 и расчетных характеристик грунта <?0, pd
и у. Эпюры строятся на миллиметровой бумаге с указанием найден-
ных величин для каждой расчетной точки. С учетом однородности
грунта насыпи на эпюрах не должно быть резких переломов линий.
Указываются интервалы изменения требуемой плотности и удель-
ного веса грунта по высоте насыпи: от наименьших значений в
нулевой точке до наибольших — у поверхности основания. Здесь же
подсчитываются средние значения <?0, и у, необходимые для
последующего проектирования поперечного профиля насыпи.
1.3. Общая устойчивость насыпи
Потеря общей устойчивости грунтовых массивов проявляется в
виде смещения их откосов под воздействием внешних нагрузок и
собственного веса грунта. Подтопляемые откосы пойменных насы-
пей теряют устойчивость, как правило, после схода паводка, когда
к силам сдвига добавляются гидродинамические силы, возникаю-
щие при эксфильтрации воды из переувлажненного грунта, имею-
щего к тому же низкие прочностные характеристики.
13
1.3.1. Цель и методика расчета
Цель расчета — оценить сопротивление сдвигу низового откоса
насыпи и по величине этого сопротивления назначить оптималь-
ную крутизну откосов и размеры берм.
Расчет ведется графоаналитическим методом в предположении
круглоцилиндрической поверхности возможного смещения с ис-
пользованием формулы К-Терцаги [3] и с учетом подтопления
насыпи:
/=| /=1
где — коэффициент устойчивости при статическом состоянии
л т
грунта в теле насыпи; -уд И Z^-сдв — соответственно сумма
/=1 /=|
моментов сил, удерживающих откос от смещения и сдвигающих его
(моменты сил определяются относительно центра вращения круг-
лого цилиндра); п — суммарное количество отсеков блока смеще-
ния; т~ количество отсеков блока смещения, в которых действуют
удерживающие касательные составляющие силы веса; С* и / —
соответственно удельное сцепление (кПа) и коэффициент внутрен-
него трения грунта в основании /-го отсека длиной 4; /У, и Т, —
нормальная и касательная к основанию /-го отсека составляющие
силы его веса, кН; т90 — гидродинамическая сила, возникающая при
вытекании воды из насыпи и действующая в центре тяжести
водонасыщенной части блока смещения, кН.
Сопротивление грунта сдвигу оценивается коэффициентом ус-
тойчивости насыпи при динамическом состоянии грунта А^ин,
который должен быть не менее допускаемого значения |, регла-
ментируемого требованиями СТН-Ц-01-95 [2]:
Аин -KI- , (U2)
д Чг
где аа — коэффициент динамики, назначаемый по табл. 1.8 в
зависимости от высоты насыпи и вида грунта [3]; т|л— коэффициент
ответственности сооружения; для внекатегорийныхлиний г|?? = 1,25,
для линий I и II категорий г]л = 1,20, III категории ту = 1,15 и IV
категории ту = 1,10; ту — коэффициент сочетания нагрузок: при
обычном сочетании ту=1Д при особом (сейсмика) ту = 0,9, в
период строительства ту= 0,95; г|с — коэффициент условий работы:
м
при использовании вероятностных методов расчета т|с = 1,0, при
использовании упрощенных методов т|с = 0,95.
Таблица 1.8
Коэффициенты динамики а, для насыпей
Высота насыпи //, м Суглинки и глины Супеси Пески
Интенсивность поездной нагрузки Ро, кПа
40 60 80 100 40 60 80 100 40 60 80 100
6 1,05 1,06 1,07 1,16 1,07 1,09 1,10 1,11 1,07 1,08 1,08 1,10
9 1,08 1,09 1.12 1,13 1,06 1,07 1,08 1,09 1,06 1,08 1,10 1,10
12 1,07 1,09 1,11 1,13 1,06 1,07 1,08 1,09 1,05 1,07 1,08 1,09
15 1,04 1,06 1,08 1,09 1,04 1,06 1.07 1,09 1,03 1,06 1,08 1,09
18 1,04 1,05 1,06 1,07 1,04 1,05 1,07 1,09 1,03 1,06 1,07 1,08
1.3.2. Расчетная схема и исходные характеристики
На расчетной схеме (рис. 1.3), изображаемой на листе миллимет-
ровой бумаги в масштабе 1:100, показывают поперечный контур
низовой части насыпи. Для этого наносят поверхность основания с
заданным поперечным уклоном местности, от нее вверх по оси
откладывают высоту насыпи и проводят горизонтальную линию, на
которой показывают бровки основной площадки на расстоянии от
оси, равной 0,5(^+ М+ кт} для двухпутного участка и 0,5^ для
однопутного (уширением kb пренебрегают).
На уровне отметок (по заданию) и (по п. 1.1.3) проводят
горизонтальные линии. От точки #в направлении откоса показы-
вают депрессионную поверхность с уклоном /0 для грунта насыпи
(из прил. 1).
От бровки ^проводят откос нормативной крутизны (п. 1.1.2) до
пересечения с поверхностью бермы в уровне Г^, поперечный уклон
которой на расчетной схеме не учитывается. От точки пересечения
С откладывают ширину бермы (п. 1.1.1) и от ее бровки ^проводят
откос крутизной 1:2 до пересечения в точке А с поверхностью
основания.
На основной площадке по оси каждого пути строят фиктивный
столбик грунта, эквивалентный поездной нагрузке /?0 и весу верхне-
го строения пути />вс, шириной Ьй и высотой определяемой по
формуле:
1 4c-i
. (1.13)
7 с р \ и) J
где 4c-i — ширина полосовой нагрузки от веса верхнего строения
пути на однопутном участке (табл. 1.5).
15
Рис. 1.3. Расчетная схема к графоаналитическому расчету обшей устойчивости насыпи
Находят центр возможной кривой смещения. Для этого соединя-
ют подошву откоса бермы (точка А) с одной из точек основной
площадки насыпи (Zb Е и т.д. — по выбору студента) и из середины
полученной прямой восстанавливают перпендикуляр, являющийся
линией центров кривых смещения. Затем от верха фиктивного
столбика проводят вспомогательную прямую под углом 36° к гори-
зонту, точка пересечения которой с перпендикуляром О является
центром возможной кривой смещения. Из этого центра проводят
дугу AL радиусом R.
Полученный блок смещения ABCDELfi разбивают на отсеки,
границы которых должны проходить через точки перелома попе-
речного контура насыпи, точки пересечения кривой смещения с
депрессионной поверхностью и поверхностью основания, а также
по вертикальному радиусу. В случае, если ширина какого-либо
отсека окажется более 5 м, он разбивается на два отсека.
С учетом водонасыщения грунта в зоне подтопления насыпи в
блоке смещения выделяют три слоя, границами которых являются
депрессионная поверхность и поверхность основания.
В верхнем слое I характеристики грунта насыпи принимают по
результатам расчета требуемой плотности (п. 1.2.4):
Y Yep» е ^ср> f 1 > 1 tg (рПр, А 1,15<?пр,
где <рпр и сПр — угол внутреннего трения и удельное сцепление грунта
природного сложения (прил.1); 1,15 — коэффициент, учитываю-
щий повышение прочностных характеристик при отсыпке и уплот-
нении грунта.
В среднем слое II характеристики грунта насыпи определяют с
учетом взвешивающего действия воды и дополнительного увлажне-
ния после подтопления:
г" = Р. -Pr /и = 0,75/'; ?' =0,5?,
1 + е
p.f — плотность частиц грунта насыпи (прил.1); pw — плотность
воды, равная 1 т/м3; 0,75 и 0,5 - коэффициенты, учитывающие
снижение прочности переувлажненного грунта.
В нижнем слое Ш грунта основания расчетные значения харак-
теристик определяются с учетом его насыщения водой:
Г = е-17/ц-У S'- =0,75-1,15tg<poeB; ?" =0,5-1,15^,,
где pj-0CH, <росн и с0СИ — характеристики грунта основания природно-
го сложения (прил. 1); еш — коэффициент пористости грунта
основания, принимаемый по ветви нагрузки компрессионной кри-
17
вой при напряжении от веса бермы оу = у1; — высота бермы в
сечении по ее бровке.
1.3.3. Определение коэффициента общей устойчивости
Коэффициент устойчивости определяется по формуле (1.11) для
участка насыпи длиной 1 м с учетом удерживающих и сдвигающих
сил, вычисляемых для каждого /-го отсека. Нормальная и касатель-
ная составляющие силы веса отсека определяются по формулам:
Л/= 0/Cosp, и ^/Sinp/, (1-14)
где Q,~ вес /-го отсека, кН,
Q, = м = (W + /;11ун + Л1Пу“')1 м> (1-15)
/=1
где F- , F-[ и F,w — площади частей отсека, находящихся в первом,
втором и третьем слоях блока смещения, м2; 0,- — угол наклона
основания отсека к горизонту,
0,- = arcsin—р
Xj~ расстояние от середины основания отсека до вертикального
радиуса, м.
Величина гидродинамической силы Z>0, кН, определяется по
формуле:
А =У>Уо1м£>(Л11 +ЛШ)’ (116)
/“I
где -(w — удельный вес воды, равный 9,81 кН/м3.
Расчет устойчивости ведется в форме табл. 1.9.
Таблица 1.9
Расчет общей устойчивости откоса насыпи
Расчетные параметры Номера отсеков Суммы
1 2 3 • * п
м
• а Л sm р, = -Д- А
р. = arcsin Р
cos р
F. м2 / i ... .
f ь к ТТ ЕЛ /=1
к 111 /=1
18
Продолжение табл. 1.9
Расчетные параметры Номера отсеков Суммы
1 2 3 ... п
Q,. кН й' = м
й'1 = W м
йш = /7Шу!п1 м
Ей = Q' + й" + й!". кн 7=1 п-т £ 7 м
Z = ЕЙ sinpz, кН 7=1 1MS 7’
Ni ~ X Qi cos Р/, «н 7=1
кН // /=1
С., кПа
<> м
CZ, кН i р п Y^i 7=1
D» =¥^о!меИа" + Л"')=- /=! (кН)
п // т
IP _ Z-i /=| /=1
Д _---------------------------------------------
/=1 I
Примечание. Касательные удерживающие силы 7Худ определяются для отсеков,
находящихся за вертикальным радиусом от оси насыпи.
1.3.4. Выводы
Допускаемое (нормативное) значение коэффициента устойчиво-
сти [А] устанавливается по формуле (1.12) в зависимости от коэф-
фициента ответственности насыпи Пл при Л/ =1,0 и т|г= 0,95.
Расчетный коэффициент устойчивости насыпи при динамическом
состоянии грунта определяется по отношению в зависимости
19
100%:
И
от вида грунта и высоты насыпи (табл. 1.8). Полученная величина
А^ин сравнивается с допускаемым значением [Л], на основании чего
уточняются крутизна откосов и ширина берм.
В курсовом проекте можно исходить из следующих рекоменда-
ций. При \Х] ± 0,02 принятый поперечный профиль насыпи
считается оптимальным. Если Л^И11< [тГ] — 0,02, принятый профиль
следует скорректировать в зависимости от величины
8 =
при 8 < 10 % крутизна откосов выше берм принимается на одну
ступень (т.е. на 0,25) положе нормативной крутизны, первоначаль-
но назначенной по табл. 1.4; при 8 = 10...20 % наряду суположени-
ем откосов ширина берм увеличивается до 7 м; при 8 > 20 % прини-
мается решение об уположении откосов и уширении берм до 10 м.
Если > [ЛГ] + 0,02, ширина берм уменьшается с целью сни-
жения объемов земляных работ и исключения неоправданного
запаса устойчивости. Если 8 =
[#]+0,02-Л'ж1в
100% не превышает
10 %, ширина берм уменьшается до 4 м; при 8 = 10...20 % — до 3 м
и при 8 > 20 % бермы считаются нецелесообразными. В этом случае
от волнового воздействия паводка укрепляется нижняя часть отко-
сов насыпи до отметки
1.4. Осадка основания насыпи
В процессе сооружения насыпей и в первые годы эксплуатации
пути грунты оснований по мере роста нагрузок уплотняются за счет
уменьшения объема пор, в результате чего снижаются высотные
отметки верха земляного полотна. Компенсация происходящих
осадок осуществляется дополнительным объемом грунта, идущим
на «заполнение» строительной доли осадки, и периодическим уве-
личением толщины балласта по мере реализации эксплуатационной
доли осадки. При проектировании высоких насыпей важно знать
наибольшую величину возможной садки, чтобы в смете строитель-
ства предусмотреть дополнительные объемы земляных работ, а
также увеличить ширину основной площадки для подъемок пути на
балласт.
1.4.1. Цель и методика расчета
Цель расчета — определить максимально возможную осадку
основания насыпи и предусмотреть мероприятия по ее компенса-
ции в ходе строительства и эксплуатации пути.
20
Расчет ведется на основе теории компрессионного уплотнения
грунтов в предположении отсутствия бокового расширения грунта
основания при его уплотнении и о несжимаемости минеральных
частиц грунта. Используется метод послойного суммирования оса-
док расчетных слоев основания:
*5т=£дЛ/+^> (1.17)
/-1
где дЛ/ — осадка /-го слоя грунта толщиной //,, вычисляемая из
выражения:
, , 1 &пр~/ ~ ^0-/
’ (118)
1 + Hip-/
е?пр-,и е0-/— коэффициенты пористости грунта основания, соответ-
ственно при напряжениях cy_Zj осн и сто-/ = ствс + оу-нас (влияние поез-
дной нагрузки не учитывается из-за ее малости); 5^ — дополнитель-
ная часть осадки толщи основания ниже /?-го расчетного слоя
грунта.
Полная осадка основания включает две составляющие:
^экс, (1-19)
где Устр - строительная доля осадки, = компенсируемая
дополнительным объемом грунта, м3/100 м:
Frp- 100 3^(0,5^+4^+ у), (1.20)
здесь а — доля реализации полной осадки основания в процессе
строительства (принимается из задания); 3^кс — эксплуатационная
доля осадки хУэкс = (1 — a) S, компенсируемая подъемками пути на
балласт, дополнительный объем которого, м3/100м:
V6==100 3;кс(Звс + 42?), (1.21)
S — нормативная ширина основной площадки (п. 1.1.1); £вс —
средняя ширина балластной призмы (п. 1.2.2); у — расстояние от
подошвы откоса до оси насыпи; д2?— уширение основной площад-
ки для размещения балластной призмы увеличенной толщины,
определяемое по формуле:
~ 1т^ S3KZ— ЗлУэкс; (1 22)
где /л/б — заложение откоса балластной призмы, равное 1,5.
1.4.2. Расчетная схема и определение давления на поверхность
основания
На миллиметровой бумаге в масштабе 1:200 чертят поперечный
контур насыпи (рис. 1.4) с учетом результата расчета ее устойчиво-
сти (п. 1.3.4). Уширением основной площадки в кривой kb и
21
Рис. 1.4. Расчетная схема к определению осадки основания: / — контур насыпи; 2 — эпюра давлений на
поверхность основания; 3 — эпюры напряжений в основании
поперечным уклоном местности пренебрегают из-за незначитель-
ного их влияния на величину осадки.
Суммарные вертикальные напряжения, действующие по повер-
хности основания, определяют в точках zz, б., в, г, б, е (рис. 1.4),
которые намечают по оси насыпи и под переломами ее поперечного
контура. Напряжения от веса верхнего строения пути определяют
по формуле (1.6) из п. 1.2.1 при р- и Ь— (табл. 1.5). Глубина
Z для всех точек равна высоте насыпи //, а расстояния у до оси
насыпи берутся из чертежа.
Напряжения от собственного веса грунта насыпи вычисляют,
зная высоту Л/Столба грунта над каждой из рассматриваемых точек
основания и средний удельный вес грунта уср. Расчеты оформляют
в виде табл. 1.10.
Таблица 1.10
Подсчет напряжений по основанию насыпи
Точ- ки Напряжения от веса верхнего строения пути, кПа Напряжения от веса грунта насыпи, кПа а = о .+ /.нас вс-/ +<Vau.c’ кПа
г, м Ь . м ИС р , м Л м О . кПа 1Х- — г /л, м < у кН/м’ <7 = Л V 7 ZJhic i 'ср
а б в г д е
По вычисленным значениям ол нпс на рис. 1.4 строят эпюру
напряжений, которую принимают за давление на поверхность
основания. Полученную эпюру делят на элементарные фигуры -
прямоугольники и треугольники, которые представляют собой по-
лосовые нагрузки интенсивностью /?,. Значения /^подсчитываются
как разности соответствующих напряжений <з,11ас. Так, интенсив-
ность нагрузки фигур 1-1II /?|._(1| = ог нас; фигур IV-VI: р [V-vi“ ов, нас-
“ нас! Фигур VII - IX: /л них == оа. !г;1е ~ оп.
1.4.3. Определение напряжений в основании насыпи и расчет
осадки
Основание делят на слои с учетом неоднородности грунта. В
курсовом проекте рассматривается однородный грунт, десятимет-
ровую толщу которого можно раздели ть на четыре слоя: hp=- 1 м,
/z2=2m, Л3=Зм и /z4 = 4m. Осадку слоев a/zz определяют по оси
насыпи, где она максимальна. Задача состоит в расчете напряжений
в точках 1, 2, 3 и 4 (в точке 0 на поверхности основания напряжение
равно сУа-ИаС) от каждой элементарной фигуры эпюры давления
23
(см. рис. 1.4), а также от собственного веса грунта основания,
расположенного над каждой из этих четырех точек.
При подсчете напряжений от прямоугольных эпюр полосовых
нагрузок используют формулу (1.6). Подсчет напряжений от треу-
гольных эпюр полосовых нагрузок ведется по формуле:
РI у Г А + bz 1 z\b - у) I
л [Н ^2-y(b-y)\ Z2 + (b-y)j '
где А ~ л, если 0 < у < b и z — 0; в остальных случаях А = 0; Р -
интенсивность нагрузки, кПа; b — ширина полосы нагрузки —
основания треугольника, м; z~ расстояние от поверхности основа-
ния до расчетной точки, м;у — расстояние от вершины треугольни-
ка до оси насыпи, м.
Расчеты оформляются в виде табл. 1.11
Таблица 1.11
Подсчет напряжений в основании насыпи от полосовых нагрузок
Номер точки Номер фигуры г., м А, м Уг и А, кПа О., кПа Q
I I 11 Ш IV V VI VII VIII IX
И т.д.
Для определения напряжений от собственного веса грунта осно-
вания необходимо знать удельный вес грунта в каждом расчетном
слое. Расчет ведут методом последовательных приближений.
В точке 0 оу_0=0. По ветви нагрузки компрессионной кривой
грунта основания при о = 0 находят епр_0 и рассчитывают удельный
вес грунта в этой точке:
Yo=-r-£i—(l + »zk,
1 + ^пр-0
где ps и ~ плотность минеральных частиц, т/м3, и влажность,
доли ед., грунта основания (прил. 1).
В точке 1 принимают по опыту проектирования у\ = уо+Ду, где
Ду — (0,04...0,06)Л„ и находят в первом приближении
1 _ Yо + г!
у-1 ~
24
При этом значении напряжения по компрессионной кривой
находят 6?rip_j, после чего вычисляют удельный вес грунта:
V, =т-^—(1+^,
значение которого сравнивают с принятым. Если > 0,05 кН/м3,
то производят перерасчет оу_| при найденной величинеуь оставляя
значение <?Г|р-| без изменения.
В точке 2, приняв значение у^ — у, + Ду, напряжение от вышеле-
жащего слоя грунта вычисляют по формуле:
_ У1 + Y2 I, , _
ау-2 -------"2 + ay-J ,
после чего находят г?пр_2 и уточняют значение у2.
Для точек 3 и 4 расчет аналогичен предыдущему.
По результатам расчетов строят эпюры напряжений в основании
(см. рис. 1.4).
Послойная осадка основания вычисляется по формуле (1.18) с
некоторой ее модификацией:
где гр- — относительная осадка /-й точки, определяемая по формуле
^чр-/ — ^0-/
И/ = —;------
1 "* ^пр-7
Значения берутся с компрессионной кривой (рис. 1.1) при
п
суммарном напряжении o0_z = £oz + о. z. Расчеты целесообразно
/=|
вести в форме табл. 1.12.
Таблица /. 12
Расчет послойной осадки основания
Но- мер то- чки Тол- щи- на слоя Напряжения, кПа Подсчет осадки
1М* а д. п а0-/ = £ст/+ау-/ /=! е ПР’/ ^пр-/ ^0-7 ’ъ ~ "1+ .a h П/-‘ + Л/
Л/7/ — fl. ' ' 2
0 1 2 3 4 — •г*—Г
Для определения дополнительной части осадки основания 5^
строят график относительных осадок rp-и экстраполируют его до
пересечения с осью г (рис. 1.5). Искомая величина равна площади
заштрихованной фигуры:
25
Рис. 1.5. График относительных осадок основания насыпи
Sg= 0,5т]4Л5.
Полная осадка основания в соответствии с формулой (1.17):
S = д/?| + + Д^з + дЛ4 + Sg.
1.4.4. Выводы
По формулам (1.19)-(1.22) определяют строительную и
эксплуатационную хЯкс доли полной осадки, в зависимости от
которых находят требуемое уширение основной площадки дД а
также необходимые объемы грунта Игр и балласта 7^ для компенса-
ции осадки основания в расчете на 100 м длины насыпи.
1.5. Заключение к проекту пойменной насыпи
В данном разделе проекта приводятся основные результаты
выполненных расчетов и строится поперечный профиль запроекти-
рованной насыпи с указанием проектных отметок, отметок земли и
расстояний (пример поперечного профиля показан на рис. 1.6).
При этом следует руководствоваться следующими положениями:
а) высота насыпи измеряется в сечении по ее оси как расстояние
от линии, соединяющей бровки насыпи, до поверхности основания,
причем проектная отметка бровок совпадает с профильной (т.е.
заданной), если насыпь сооружается из недренирующих грунтов; в
26
ro
Проект-
ные
данные
Факта -
/яекце
данные
Отметки,
M
fixer t M
Отметки
м
Pacc7.tM
о
1
<□
I
о
§
1-20
$
9,0
16.49
£
j 43 I 47
19,15
1211
?2
ч?
У>
гЛ
сч
Ч>
4}
«У
1р
М)
<N
| 5,0 | /0,15
3
ИГИлМ4!
'Q
21.4^
<©
m
— < I
s,29 j , до S8S;
izS щ
« <b <n
о
•3-
§
СЗ
30
30
3
42
S,0 I /0,75
§
Рис. 1.6. Поперечный профиль насыпи
случае отсыпки насыпи из дренирующих грунтов проектная отмет-
ка бровок превышает профильную на 0,35 м при одном пути и на
0,40 при двух путях;
б) ширина основной площадки должна составлять величину
где В — нормативная ширина площадки, а &В —
уширение площадки для размещения дополнительного объема бал-
ласта, компенсирующего эксплуатационную долю осадки; следует
иметь в виду, что уширение основной площадки в кривой Д/>
делается в наружную сторону, т.е. с внутренней стороны кривой
расстояние от бровки до оси насыпи j?bh = 0,5(^?+дУ?—д/>), а с
наружной В}{= Вт +
в) крутизна откосов и размеры берм должны соответствовать
выводам по результатам расчета общей устойчивости насыпи (п. 1.3.4);
г) расстояние между подошвой верхового откоса насыпи и
бровкой водоотводной канавы должно быть не менее 3 м с уклоном
0,04 в сторону канавы;
д) глубина канавы и ее ширина по дну должны быть не менее
0,6 м (глубина измеряется в сечении по бровке низового откоса
канавы).
В качестве основных результатов расчетов приводятся следую-
щие данные: интервал изменения требуемой плотности грунта по
высоте насыпи, расчетный коэффициент устойчивости насыпи
в сравнении с требуемым коэффициентом запаса [Ах], а также
полная, строительная и эсплуатационная осадки основания с ука-
занием способов их компенсации.
2. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРЕДПОРТАЛЬНОЙ ВЫЕМКИ
2.1. Основные конструктивные элементы
Выемки на подходах к тоннелям являются объектами индивиду-
ального проектирования вследствие большой их глубины, разно-
родности грунтового сложения и обводненности. Поэтому проект-
ные решения должны быть обоснованы расчетами устойчивости
откосов, стабильности оснований и эффективности противодефор-
мационных мероприятий.
2.1.1. Глубина выемки
Глубина выемки //определяется по ее оси, как разность отметок
земли и проектной бровки. При этом следует учитывать требование
действующих норм [1, 2] об устройстве под балластной призмой
защитного слоя из дренирующего грунта, если основание выемки
сложено супесями, суглинками или глинами (исключение состав-
28
ляют супеси, имеющие в своем составе 50 и более процентов
песчаных частиц размером от 2 до 0,05 мм). Защитный слой отсы-
пается до проектной отметки, которая превышает заданную про-
фильную на суммарную высоту сливной призмы и толщину песча-
ной подушки.
Таким образом, если основание выемки сложено мелкими или
пылеватыми песками, а также легкой супесью, проектная бровка
совпадает с профильной. Во всех остальных случаях проектная
бровка выше профильной на 0,35 м на однопутных выемках и на 0,40
— на двухпутных.
2.1.2. Ширина и форма основной площадки
Ширина и форма основной площадки назначаются в соответ-
ствии с п. 1.1.1 в зависимости от вида грунта, на котором она
устраивается. При недренирующих песках и легких супесях норма-
тивная ширина площадки на прямых однопутных линиях
Ь = 7,1...7,6 м (табл. 1.1), а ее форма — трапеция или треугольник (в
зависимости от числа путей). При дренирующих песках b — 6,2...6,6 м
и поверхность площадки горизонтальная. При глинистом основа-
нии, заменяемом с поверхности защитным слоем из дренирующего
грунта на толщину 0,7 м при супесях и 1,0 м при суглинках, ширина
основной площадки назначается на 0,4 м меньше указанной в
табл. 1.1 для глинистых грунтов. Поверхность основной площадки
в этом случае также горизонтальная.
2.1.3. Крутизна откосов и отвод атмосферной воды
Крутизна откосов выемок устанавливается расчетами их общей
и местной устойчивости, но не круче 1:1,5 при крупнообломочных
и песчаных грунтах и 1:2 при глинистых грунтах, что соответствует
условиям районов избыточного увлажнения [1, 2].
Отвод от предпортальной выемки атмосферных осадков осуще-
ствляется с помощью кюветов, кюветов-траншей и нагорных канав.
Минимальные размеры кюветов: ширина дна — 0,4 м, глубина —
0,6 м, крутизна откосов со стороны пути — 1:1,5, крутизна полевых
откосов назначается такой же, как крутизна откосов выемки, а при
наличии закюветных полок — 1:1,5. Закюветные полки шириной
2 м и поперечным уклоном 0,02...0,04 в сторону кювета устраивают-
ся в глинистых грунтах, мелких и пылеватых песках.
Нагорная канава размещается с нагорной стороны выемки на
расстоянии от бровки откоса не менее 5 м на двухпутных линиях и
не менее 9 м — на однопутных (с учетом перспективного уширения
выемки под два пути). Минимальные размеры канавы — 0,6x0,6 м,
крутизна откосов — 1:1,5. При значительной площади водосборного
29
бассейна и большой протяженности выемок размеры канав и спо-
соб их укрепления устанавливаются гидравлическим расчетом. В
курсовом проекте дно и откосы канавы предусматривается укреп-
лять слоем каменной наброски толщиной 0,2 м, поэтому ширина
канавы по дну принимается равной 1,0 м, а ее глубина — 0,8 м.
2.2. Местная устойчивость откосов
Нарушение местной устойчивости проявляется в виде смыва и
сплыва оттаивающего слоя грунта откоса, насыщенного водой и
поэтому имеющего низкие прочностные характеристики.
2.2.1. Цель и методика расчета
Цель расчета — оценить возможность сплыва откосов принятой
крутизны и предусмотреть в случае необходимости их уположение
в сочетании с тем или иным способом защиты от переувлажнения.
Такая оценка делается по величине коэффициента местной
устойчивости, который определяется по формуле
I---5 (2.1)
< Y Y" у
где у и У;р— удельный вес грунта и воды, кН/м3; п — заложение
откоса; фр и Ср — расчетные значения угла внутреннего трения и
удельного сцепления оттаивающего грунта; Ли В— коэффициенты,
определяемые по номограмме (рис. 2.1) в зависимости от крутизны
откоса и отношения Лр/Л; Лр — расчетная глубина сезонного
промерзания грунта откоса, м; h — высота откоса или его части, в
пределах которой возможен сплыв грунта, м.
Местная устойчивость откосов считается обеспеченной, если
^м> 1.5.
2.2.2. Определение возможной глубины сплывообразования
Сплывы откосов происходят обычно в период оттаивания мерз-
лого слоя грунта, когда резко снижается его прочность в водонасы-
щенном состоянии. Поверхность сплыва чаще всего является плос-
костью оттаивания, на контакте с которой грунт имеет ослабленное
сопротивление скольжению. Сплыв может происходить постепенно
по мере приближения плоскости оттаивания к границе максималь-
ного сезонного промерзания грунта, глубина которой г, м, опреде-
ляется по формуле:
[Г72,8Ш 77 г
g (2.2)
где А, — коэффициент теплопроводности мерзлого слоя, Вт/(м°С),
вычисляется из выражения:
30
Рис. 2. J. Номограмма для определения коэффициентов А и В
\ = 1,163 10JT-1,1)-10^; (2.3)
К— коэффициент, равный 1,8 для крупнообломочных грунтов; 1,7
— для дренирующих песков; 1,6 — для мелких и пылеватых песков;
1,5 — для супесей и 1,4 — для суглинков и глин; рг/— плотность
сухого грунта, т/м3,
е0 — коэффициент пористости грунта природного сложения по
ветви нагрузки при ст = 0; W— влажность грунта, доли ед.; О —
сумма морозоградусосуток за зимний период, “С- сут, принимаемая
из задания; Q — теплота плавления льда, кДж/м3, вычисляемая из
выражения Q- \W№LpdW\ L — удельная теплота плавления льда,
равная 335 кДж/кг; S— толщина слоя грунта, м, эквивалентного
термическому сопротивлению на поверхности:
31
* сн
^сн )
(2.5)
4н — средняя за зиму толщина снежного покрова на откосе, м; Хсн
— коэффициент теплопроводности снега, равный 0,28 Вт/(м°С).
2.2.3. Определение коэффициента местной устойчивости
Величина определяется по формуле (2.1) для части верхового
откоса, сложенной грунтом 1-го слоя. Высота этой части откоса h
может быть найдена из масштабной расчетной схемы (рис. 2.2) или
расчетом по формуле:
Рис. 2.2. Расчетная схема к оценке местной устойчивости откоса выемки
где Г3 и Ггр — заданные отметки земли и границы разнородных
грунтов, м; Н — глубина выемки, установленная в п.2.1.1, м; п —
заложение откоса выемки, назначенное в п.2.1.3; т — заложение
поперечного уклона местности (из задания); L — расстояние,
равное 4,2 м при наличии закюветной полки шириной 2 м и равное
2,2 + 0,6 п — в отсутствие полки; Bvl кЬ — соответственна) ширина
и уширение основной площадки в наружную сторону кривой, за
которую в курсовом проекте принимается низовая сторона выемки,
м (п.2.1.2).
Удельный вес грунта в верхней части откоса вычисляется как
среднее значение у0 и у] (0 и 1 — точки в сечении, проходящем через
бровку откоса). В точке 0 оу_0=0 (рис. 2.2). По ветви нагрузки
компрессионной кривой грунта первого слоя находят <?0 при о = О
и определяют:
1 +
В точке / принимают у\ = у0+ 0,05/? и находят
По величине ау_| по компрессионной кривой определяют et и
находят уточненное значение
г, =-7^-0+
1 -Т ^1
после чего вычисляют у ~ О,5(у0 + yj.
Прочностные характеристики оттаивающего грунта <рр и Ср с
учетом его насыщения водой принимаются по данным прил. 1 на
одну ступень ниже характеристик заданного вида грунта.
2.2.4. Выводы
При Л., > 1,5 делается вывод о достаточной местной устойчиво-
сти откосов выемки принятой крутизны, укрепление которых вы-
полняется традиционным способом посева многолетних трав по
местному грунту. При >ГМ< 1,5 добиваются повышения местной
устойчивости одним из двух способов: уположением откосов (т.е.
увеличением заложения яс соответствующим изменением коэффи-
циентов Л и В) или надлежащим их укреплением, предотвращаю-
щим переувлажнение грунта при таянии снега и дождевых осадках.
Так, крупнообломочная обсыпка откосов щебнем или гравием
толщиной 15—20 см обеспечивает прочностные характеристики грун-
та, примерно соответствующие природному его состоянию, а такой
способ укрепления откосов, как посадка кустарников и деревьев
(биологический дренаж), способствует понижению естественной
влажности грунта за счет транспирации влаги корневой системой и
ее испарения кроной.
Эффективность принятого способа укрепления должна быть
обоснована повторным вычислением величины по формуле
(2.1), в которой значения (рр и Ср принимаются для заданного вида
грунта при крупнообломочной обсыпке или на ступень выше — при
биологическом дренаже откосов.
2.3. Противопучинное устройство
В выемках, особенно на их концевых участках, где они сопряга-
ются с нулевыми местами, нередко возникают пучинные деформа-
ции, представляющие угрозу безопасности движения поездов. Су-
ществующие способы борьбы с этими деформациями направлены
на устранение одной из трех причин пучинообразования: высокой
влажности, наличия пучинистых грунтов или их сезонного промер-
зания. Наибольшее распространение в последнее время получили
зз
врезные подушки из непучинистых материалов и теплоизоляция
грунта покрытиями из пенополистирола, толщина которых на-
значается на основании теплотехнических расчетов глубины про-
мерзания подрельсового основания.
2.3.1. Расчет глубины промерзания подрельсового основания
Расчет максимальной глубины промерзания основания выемки
кГ0 ведется по формуле (2.2) с учетом неоднородности подрельсового
основания, что требует определения средневзвешенных значений
теплофизических характеристик по формулам:
— при устройстве под балластом защитного слоя из щебня
толщиной 0,7 м по супеси:
к = 0,4Хщ + 0,6Л.гр; 0=0,4 0Ш+ 0,6 0гр;
— при устройстве под балластом защитного слоя из щебня
толщиной 1,0 м по суглинку или глине:
X = 0,5(Хш + Хгр); 0=О,5(0Ш + 0гр);
— при устройстве основной площадки в мелких или пылеватых
песках:
л = 0,2Хщ+0,8Хгр; 0= 0,2Хщ+0,8Лгр,
где Хщ и 0щ — коэффициент теплопроводности щебня и теплота
плавления льда в нем, вычисляемые по формулам (2.3) и (2.4) при
плотности щебня = 1,8 т/м3 и влажности 0,05; Хгр и 0гр —
коэффициент теплопроводности грунта и теплота плавления льда в
нем, вычисляемые по формулам (2.3) и (2.4) при влажности грунта
основания выемки и его плотности, определяемой по формуле
Р,
P"-’v ’ 1 + ей ’
где — коэффициент пористости по ветви нагрузки при напряже-
нии о = />о + (/;0 и /?вс назначаются в соответствии с п. 1.2.2).
При определении по формуле (2.5) толщины слоя грунта S,
эквивалентного термическому сопротивлению на поверхности, ко-
эффициент теплопроводности принимается для щебня, а средне-
зимняя толщина снега на пути /сн = 0,05 м, т.е. S — 0,23^ш.
2.3.2. Проектирование врезной подушки
Экспериментально установлено, что зона активного пучения
составляет 2/3 глубины сезонного промерзания пучинистого грун-
та, так как ниже этой зоны грунт промерзает в марте-апреле, когда
температура в нем находится в интервале 0—2 °C, что не может
вызвать миграции влаги и роста ледяных линз, обусловливающих
процесс пучения. Поэтому толщина врезной подушки может быть
найдена из выражения:
34
(2.7)
где го — максимальная глубина промерзания подрельсового основа-
ния, м (п.2.3.1); /?ш — суммарная толщина балласта и защитного
слоя, измеряемая от поверхности балластной призмы, м.
Учитывая, что врезная подушка устраивается на концевом участ-
ке выемки, ее протяженность L ограничивается длиной пути с
недопустимыми или перекосными пучинами. Для плавного измене-
ния продольного профиля пути в зимний период по краям вырезки
предусматриваются сопряжения, длина которых вычисляется по
формуле:
4опр ~. > (2.8)
zaon
где /о — допустимая величина равномерного пучения, мм; /доп —
допустимый уклон отвода пути, равный 1 %о при скорости дви-
жения поездов v < 100 км/ч (линии II-IV категории) и 0,5 %о при
v > 100км/ч (скоростные магистрали и линии I категории).
На длине /сопр глубина вырезки линейно уменьшается от до
нуля.
Продольный и поперечные профили пути на участке устройства
врезной подушки показаны на рис. 2.3 и 2.4.
Рис. 2.3. Продольный профиль пути на участке устройства врезной по-
душки: / — профиль пути летом; 2— профиль пути зимой до устройства
подушки; 3~ профиль пути зимой после устройства подушки; 4 — бал-
ласт; 5 ~ защитный слой из дренирующего грунта; 6 — материал
подушки
35
Рис. 2.4. Поперечные профили врезной подушки с выпуском воды в
дренаж: /— балластная призма; 2 — защитный слой; 3 — врезная
подушка
2.3.3. Проектирование теплоизоляционного покрыуия
Толщина теплоизоляции Лт, см, в качестве которой используют
экструдированный полистирольный или поливинилхлоридный пе-
нопласт, определяется по номограмме (рис. 2.5) в зависимости от
суммы морозоградусосуток Q в районе сооружения выемки (из
задания) и толщины S защитного дренирующего слоя под покрытием.
Рис. 2.5. Номограмма для определения толщины пенопласта
36
Ширина теплоизоляционного покрытия Bq также зависит от
суммы Q и принимается равной 4,5 м при О < 2000 °C- сут; 5,0 м при
2000 <Q< 2500°C-сут и 5,5 м при 2500 < Q < 3000°С-сут. Пено-
пласт размещают на глубине не менее 0,4 м ниже подошвы шпал. По
краям теплоизолируемого участка устраиваются сопряжения с со-
седними участками, где высота пучения не превышает допустимых
величин.
Сопряжения выполняются укладкой плит пенопласта с зазорами
между ними, причем зазоры постепенно увеличиваются от 5 см до
50 см на длине /сопр, определяемой по формуле (2.8).
Схема сопряжения пенопластового покрытия и поперечный
профиль теплоизолируемого пути показаны на рис. 2.6 и 2.7.
Рис. 2.6. Схема сопряжения пенопластового покрытия в продольном про-
филе — а\ в плане — б\ / — профиль пути летом; 2 — профиль пути зимой
до устройства теплоизоляции; 3 — профиль пути зимой после устройства
теплоизоляции; 4 — балласт; 5 — защитный слой
Рис. 2.7. Поперечный профиль теплоизолируемого пути: /— балластная
призма; 2 — защитный слой; 3 — пенопластовое покрытие
37
2.4. Понижение уровня грунтовой воды
При близком к основной площадке выемки залегании грунтовой
воды предусматривают понижение ее уровня с целью обеспечить
необходимую несущую способность основания и уменьшить опас-
ность возникновения пучинных деформаций.
В большинстве случаев для этого устраивают траншейный, гра-
витационный, закрытый, подкюветный, трубчатый дренаж.
2.4.1. Оценка эффективности дренажа
Эффективность дренажа оценивается по гидравлическим и тех-
ническим характеристикам. К гидравлическим относятся коэффи-
циент водоотдачи ц и величина снижения весовой влажности грунта
которые определяются по формулам:
«О =/7-(1 + аК^;
Ри'
д fj/ - /Л>0Ри- _ п £д.
P/Z
(2.9)
М ?
где — объем пор, содержащих гравитационную, вытекающую в
дренаж воду, доли; п — пористость осушаемого грунта, доли; а —
доля капиллярно застрявшей воды, равная 0,1; — максимальная
молекулярная влагоемкость, доли (из прил. 1); р^и р„— плотность
сухого грунта и воды, т/м3.
Значения п и рг/вычисляются по формулам:
е р,
zz = 7“7; Р^Т (2-Ю)
1+е 1 + е
где е— коэффициент пористости, определяемый по ветви нагрузки
компрессионной кривой грунта основания выемки при о + />нс
(см. п. 1.2.2).
При ц > 0,2 дренаж способен осушить не менее 20 % объема пор
и по этому показателю может считаться эффективным. Однако
эффективность такого осушения для повышения несущей способ-
ности основания необходимо оценить техническим параметром, в
качестве которого принимается допустимое давление на основную
площадку:
(2.11)
38
где С и <р — прочностные характеристики грунта; PbZ — интенсив-
ность нагрузки от верхнего строения пути с учетом веса защитного
слоя, кПа (см. табл. 1.5).
Расчет по формуле (2.11) выполняется дважды: сначала для
водонасыщенного состояния основания определяется Доп в при
влажности ^113У = <?—, а затем для осушенного состояния вы-
Р.У
числяется 7^О|1,ОС при влажности — #'1ах — А Ж
Значения Свк Сос, фв и <рос берутся из графиков
иД - V2( которые строятся по трем-четырем значениям Сь
W] и ср,, имеющимся в прил. 1 для заданного грунта основания
выемки (в случае необходимости кривые С, — и*pt = ч/зСЯ''/)
экстраполируются до значений Си ср, соответствующих ^!ИХи /^с).
Дренаж по технической характеристике считается эффектив-
ным, если
^доп.ос 7 Р~ Р$ Pfw>
где Pq — предельное давление от поездной нагрузки, равное 80 кПа,
причем по отношению можно судить о величине повышения
несущей способности основания после устройства дренажа.
2.4.2. Расчет глубины заложения дренажа
Односторонний дренаж способен обеспечить ожидаемый эф-
фект осушения основания выемки при двух условиях: однопутная
линия и незначительная молекулярная влагоемкость (< 15 %). В
остальных случаях устраивают, как правило, двухсторонний дре-
наж. В соответствии с расчетной схемой (рис. 2.8) глубина дренажа
определяется по формуле:
h — — а + + / + Ло — Ь, (2.12)
где zo ~ максимальная глубина сезонного промерзания подрельсо-
вого основания, м (п.2.3.1.); д — величина возможного изменения
уровня капиллярных вод и глубины промерзания, равная 0,2 м; якп
— высота подъема капиллярной воды над поверхностью депрессии,
м (из прил.1);/— стрела изгиба поверхности депрессии, м, опреде-
ляемая по формуле:
для одностороннего дренажа/= (В — 0,8)70;
для двухстороннего дренажа/= 0,5(2?+ 1)/0,
здесь В~ ширина основной площадки выемки, м; / — средний
уклон поверхности депрессии (из прил.1); — расстояние от верха
Дренажной трубы до дна траншеи, равное 0,3-0,4 м; b — расстояние
39
Рис. 2.8. Расчетная схема одностороннего (вверху) и двустороннего (внизу)
подкюветного несовершенного дренажа: J — расчетное сечение; 2 — грани-
ца промерзания; 3 — граница зоны капиллярного поднятия воды; 4 — по-
верхность депрессии; 5— кровля водоупора
от верха балластной призмы до верха дренажной траншеи, м,
Л = /;б + 0,6, Лб — суммарная толщина балласта, м, Лб= hU(+ 0,15; Лщ
— нормативная толщина однослойной балластной призмы, м.
Максимальная глубина дренажа ограничивается кровлей водо-
упора, и в этом случае дренаж считается совершенным. Если же
отметка дна дренажа превышает отметку водоупора более чем на
0,25 м, дренаж считается несовершенным, с дополнительным при-
током воды со стороны дна.
2.4.3. Конструктивные элементы дренажа
При глубине дренажа h < 2,5 м ширина траншеи — 0,8 м; при
большей глубине — 1,0 м. В качестве дренажных труб предпочтение
отдают трубофильтрам из керамзитобетона, вода в которые посту-
пает через поры в стенках. Внутренний диаметр трубофильтрой —
15—20 см, длина — 0,5—1,0 м. Во избежание заиливания труб их
помещают внутри «рубашки» из геотекстиля с заполнением про-
странства между геотекстилем и трубофильтром крупным щебнем.
40
После отсыпки дренирующего заполнителя верх траншеи на высоту
0,4-0,5 м заполняется местным глинистым грунтом. Продольный
уклон дна траншеи и труб — 5-7%о, за исключением концевого
участка на выходе, где уклон увеличивается до 8— 10%о.
Для периодического осмотра и очистки труб сооружают смотро-
вые колодцы, расстояние между которыми составляет 75 м на
прямых участках и 50 м на кривых. Они выполняются из сборных
железобетонных элементов, размеры и количество которых зависят
от глубины заложения и типа дренажа. Конструкция смотрового
колодца для подкюветного дренажа показана на рис. 2.9, а.
Выпуск дренажа устраивают таким образом, чтобы обеспечить
достаточную скорость вытекания воды и невозможность ее замер-
зания и наледеобразования в концевой части дренажа. Конструкция
выпуска показана на рис. 2.9, б.
Рис. 2.9. Смотровой колодец — а и выпуск дренажа — б: 1 — подготовка из
щебня; 2 — плита днища; 3 — дренажная труба; 4 — кольцо-камера; 5 —
плита перекрытия; 6 —- кольцо стеновое; 7 — кольцо опорное; 8 — одер-
новка; 9 — местный грунт; 10 — бетонные плиты; 11 — подпорная стена;
12 — концевые дрены; 13 — щебень; 14 — утеплитель
2.5. Заключение к проекту предлортальной выемки
В заключении излагаются результаты выполнения второго разде-
ла проекта, основным из которых является поперечный профиль
выемки (рис. 2.10). При его построении следует учитывать сле-
дующее:
а) глубина выемки, ширина и форма основной площадки должны
соответствовать пп. 2.1.1 и 2.1.2 (дренаж и противопучинное уст-
ройство на поперечном профиле не показываются);
41
Рис. 2.10. Поперечный профиль выемки
б) крутизна откосов устанавливается по расчету местной устой-
чивости при Кд > 1,5;
в) размеры нагорной канавы с верховой стороны выемки прини-
маются нормативными: с учетом ее укрепления каменной наброс-
кой толщиной 0,2 м ширина канавы по дну — 1,0 м, глубина (считая
ее от низовой бровки откоса канавы) — 0,8 м.
Дается краткое описание мероприятий по обеспечению эксплу-
атационной надежности выемки: принятый способ укрепления
откосов от смывов и сплывов с указанием глубины промерзания и
величины способ исключения недопустимых пучинных дефор-
маций и его основные параметры (глубина промерзания подрельсо-
вого основания го, толщина противопучинного устройства, длина
участков сопряжения); тип дренажа и глубина его заложения.
43
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1
Фвзвко-механвческке характеристики грунтов
Но- мер грун- та Вид грунта R- т/м3 <7 t М *0’ ДОЛИ Аь» м/с м’ IV % % % Условный номер грунта % G кПа ф, град
1 Песок граве- листый 2,63 0,05 0,003 1-Ю’2 4 — — 1 6. — 43
2 Песок круп- ный 2,64 0,1 0,005 1-10’а 5 — — 2а 26 2в 6 10 14 1 2 41 39 38
3 Песок сред- ней крупности 2,65 0,2 0,007 1-10’4 6 — — За 36 Зв 6 12 18 1 2 3 40 38 36
4 Песок мелкий 2,66 0,3 0,01 5-10"6 8 — — 4а 46 4а 4г 8 12 18 22 3 4 5 5 38 36 34 32
5 Песок пылеватый 2,67 0,35 0,02 3-1 О'® 10 — — 5а 56 5в 5г 9 14 19 24 8 6 4 2 38 32 28 24
6 Супесь легкая крупная 2,68 0,4 0,03 110'® 12 14 2 6а 66 6в 6г 10 12 14 20 10 6 2 0 30 27 24 20
7 Супесь легкая 2,69 0,6 0,04 5-10'7 13 17 4 7а 76 7в . 7г 11 14 17 24 16 2 0 28 26> 24 22
8 Супесь пыле- ватая 2,69 0,8 0,05 1-Ю'7 14 20 6 8а 86 8в 8г 13 16 20 26 22 14 6 0 26 24 22 20
9 Супесь тяже- лая пылеватая 2,70 0,9 0,06 5-10'° 15 22 7 9а 96 9в 9г 14 18 22 28 25 16 8 0 24 22 20 18
10 Суглинок легкий 2,70 1,0 0,07 1 10'8 16 24 8 10а 106 сДОв 10г 15 18 20 24 30 16 7 0 24 21 20 17
11 Суглинок лег- кий пылева- тый 2,71 1.2 0,08 5-10'8 18 28 10 11а 116 11 в 11г 16 19 23 28 35 20 8 2 23 20 17 14
44
Продолжение прил. 1
НО’ мер грун- та Вид грунта Я' т/м3 /2 , кл' М 4’ доли м/с 8? Л Л % Л Р' % Условный номер грунта 0Z % кПа ф, град
12 Суглинок тяжелый 2,71 1,4 0,09 1-10"9 20 33 13 12а 126 12в 12г 18 21 26 33 40 22 10 2 22 20 17 15
13 Суглинок тя- желый пыле- ватый 2,72 1,5 0,10 5-10 10 22 38 16 13а 136 13в 13г 20 24 29 37 45 25 11 2 21 18 15 12
14 Глина песчанистая 2,73 1,7 0,12 1.10-'° 24 44 20 14а . 146 14в 14г 22 27 34 42 50 30 14 2 19 16 13 10
15 Глина пылеватая 2,74 2,0 0,16 1-Ю-'1 26 51 25 15а 156 15в 15г 24 30 38 49 60 40 22 4 18 15 11 8
16 Глина жирная 2,75 2,5 0,20 1-10-’2 28 60 32 16а 166 16в 16г 25 33 43 58 70 50 20 10 17 14 10 6
Обозначения. ру— плотность частиц грунта; <?кп — высота капиллярного подня-
тия воды; </0 — средний уклон кривой депрессии; — коэффициент фильтрации;
— максимальная молекулярная влагоемкость; — влажность на границе
раскатывания; — влажность на границе текучести; 7р — число пластичности; W
— природная влажность; С~ удельное сцепление; <р — угол внутреннего трения.
45
Приложение 2
Данные для построения компрессионных кривых
(верхняя строка — для ветви нагрузки, нижняя — для ветви разгрузки)
Номер грунта Вид грунта Значения коэффициента пористости е при давлении, кПа
0 100 200 300 400 500 600
1 Песок гравелистый 0,580 0,502 0,520 0,484 0,487 0,470 0,464 0,457 0,450 0,446 0,445 0,444 0,442 0,442
2 Песок крупный 0,600 0,500 0,535 0,474 0,495 0,458 0,467 0,452 0,452 0,450 0,448 0,448 0,447 0,447
3 Песок средней крупности 0,630 0,540 0,578 0,520 0,550 0,506 0,528 0,496 0,510 0,490 0,494 0.485 0,482 0,482
4 Песок мелкий 0,660 0,568 0,606 0,544 0,570 0,530 0,544 0,520 0,524 0,512 0,512 0,506 0,502 0,502
5 Песок пылеватый 0,700 0,602 0,636 0,576 0,600 0,562 0,572 0,550 0,552 0,540 0,536 0,532 0,524 0,524
6 Супесь легкая крупная 0,740 0,620 0,670 0,594 0,624 0,574 0,595 0,562 0,572 0,550 0,564 0,544 0,542 0,542
7 Супесь легкая 0,756 0,632 0,680 0,596 0,633 0,575 0,602 0,564 0,580 0,554 0,562 0,550 0,549 0,549
8 Супесь пылеватая 0,777 0,660 0,717 0,642 0,669 0,629 0,637 0,619 0,619 0,614 0,612 0,610 0,609 0,609
9 Супесь тяжелая пылеватая 0,782 0,664 0,720 0,644 0,676 0,634 0,650 0,627 0,633 0,623 0,622 0,621 0,620 0,620
10 Суглинок легкий 0,796 0,682 0,738 0,664 0,703 0,654 0,680 0,646 0,660 0,641 0,646 0,636 0,634 0,634
11 Суглинок легкий пылеватый 0,830 0,702 0,756 0,676 0,716 0,658 0,686 0,643 0,660 0,634 0,639 0,628 0,626 0,626
12 Суглинок тяжелый 0,872 0,736 0,806 0,708 0,748 0,690 0,712 0,675 0,686 0,663 0,666 0,655 0,650 0,650
13 Суглинок тяжелый пылеватый 0,910 0,770 0,830 0,744 0,780 0,725 0,742 0,710 0,716 0,696 0,695 0,688 0,682 0,682
14 Глина песчанистая 0,960 0,802 0,872 0,778 0,820 0,762 0,784 0,750 0,760 0,742 0,744 0,736 0,732 0,732
15 Глина пылеватая 1,000 0,840 0,910 0,815 0,858 0,796 0,820 0,785 0,796 0,776 0,778 0.770 0,766 0,766
16 Глина жирная 1,020 0,850 0,920 0,822 0,870 0,802 0,835 0,792 0,812 0,786 0,794 0,782 0,780 0,780
46
Приложение 3
Характеристики подвижного состава
Тип локомотива и вагона Нагрузка на ось Р, кН Количество осей в тележке п Длина жесткой базы А, м
ВЛ 10 225 2 3,0
ВЛ10у 245 2 3,0
ВЛ11 225 2 3,0
ВЛ15 245 2 3,0
ВЛ60к 225 3 4,6
ВЛ 80” 235 2 3,0
ВЛ 82м 235 2 3.0
ВЛ85 255 2 3,0
ЧС2Т, ЧС4Т 206 3 4.6
ЧС6 202 2 3,0
ТЭП70 220 3 4.3
2ТЭ116 226 3 3,7
2ТЭ121 245 3 4,4
2ТЭ126 245 4 6,4
ТЭ136 245 4 6,4
4-осный вагон 228 2 1,85
6-осный вагон 206 3 з.о
8-осный вагон 216 4 5,05
47
Список литературы
1. СНиП 32-01-95. Железные дороги колеи 1520 мм. Нормы проектирования.
М., 1996. 20 с.
2. СТН-Ц-01-95. Железные дороги колеи 1520 мм. Строительно-технические
нормы МПС. М., 1995. 83 с.
3. Железнодорожный путь / Под ред. проф. Т.Г. Яковлевой. М.: Транспорт, 1990.
405 с.
4. Основы устройства и расчетов железнодорожного пути. М.: Транспорт, 1990.
367 с.
5. Справочник по земляному полотну эксплуатируемых железных дорог. М.:
Транспорт, 1978. 766 с.
48
СОДЕРЖАНИЕ
Введение.................................................................3
1. Проектирование пойменной насыпи.......................................4
1.1. Основные конструктивные элементы ................................4
1.1.1. Ширина и форма основной площадки ...........................4
1.1.2. Крутизна и укрепление откосов...............................5
1.1.3. Размеры берм ......................1........................6
1.2. Требуемая плотность грунта насыпи................................7
1.2.1. Цель и методика расчета.....................................7
1.2.2. Расчетная схема и действующие нагрузки......................9
1.2.3. Расчет Необходимой плотности сложения грунта...............11
1.2.4. Выводы.................................................... 13
1.3. Общая устойчивость насыпи ......................................13
1.3.1. Цель и методика расчета................................... 14
1.3.2. Расчетная схема и исходные характеристики................. 15
1.3.3. Определение коэффициента общей устойчивости............... 18
1.3.4. Выводы.....................................................19
1.4. Осадка основания насыпи.........................................20
1.4.1. Цель и методика расчета....................................20
1.4.2. Расчетная схема и определение давления на поверхность основания .. 21
1.4.3. Определение напряжений в основании насыпи и расчет осадки..23
1.4.4. Выводы.....................................................26
1.5. Заключение к проекту пойменной насыпи...........................26
2. Проектирование предпортальной выемки.................................28
2.1. Основные конструктивные элементы ...............................28
2.1.1. Глубина выемки.............................................28
2.1.2. Ширина и форма основной площадки...........................29
2.1.3. Крутизна откосов и отвод атмосферной воды..................29
2.2. Местная устойчивость откосов....................................30
2.2.1. Цель и методика расчета....................................30
2.2.2. Определение возможной глубины сплывообразования............30
2.2.3. Определение коэффициента местной устойчивости..............32
2.2.4. Выводы.....................................................33
2.3. Противопучинное устройство......................................33
2.3.1. Расчет глубины промерзания подрельсового основания.........34
2.3.2. Проектирование врезной подушки ............................34
2.3.3. Проектирование теплоизоляционного покрытия.................36
2.4. Понижение уровня грунтовой воды ................................38
2.4.1. Оценка эффективности дренажа...............................38
2.4.2. Расчет глубины заложения дренажа...........................39
2.4.3. Конструктивные элементы дренажа............................40
2.5. Заключение к проекту предпортальной выемки .....................41
Приложения..............................................................44
Список литературы.......................................................48
49