m0944

Примечания: 1. Значения fi и ci относятся к слою, в котором находится

основание отсека, так как они формируют удерживающие силы, приложенные к поверхности смещения.

2. Тангенциальные удерживающие силы Ti-УД определяются для отсеков,

находящихся за вертикальным радиусом по направлению от оси насыпи.

Для учета динамического состояния насыпи данной высоты по рассматриваемой поверхности смещения окончательно вычисляют расчетный коэффициент устойчивости:

Коэффициенты динамики аД для насыпей (при интенсивности нагрузки р0 = 80 кПа)

Полученное расчетом значение коэффициента устойчивости КДИН сравнивается с допускаемым [К ], которое регламентируется

требованиями Технических норм [5] и определяется по формуле

21

где hn – коэффициент ответственности сооружения (для скоростных и особогрузонапряженных линий hn = 1,25 ; для линий I и II категорий – 1,20; III категории – 1,15; IV категории – 1,10); hf –

коэффициент сочетания нагрузок(при основном сочетании h f =1,00; при особом (сейсмика) – 0,90; в период строительства –

0,95); hc – коэффициент условий работы (при использовании методов расчета, удовлетворяющих условиям равновесия hc = 1,00; при использовании упрощенных методов hc = 0,95 ).

Полученная величина Кдин сравнивается с допускаемым значением [К ], на основании чего уточняются крутизна откосов и ши - рина берм. При этом возможны три варианта:

1) Кдин = [K ]± 0,02 – в этом случае принятый профиль насыпи

считается оптимальным;

2) Кдин < [K ]- 0,02 – в этом случае принятый профиль насыпи

следует скорректировать в зависимости от величиныd , которая равна

d = [K ]- 0,02 - Кдин 100 %;

[K ]

при d <10 % крутизна откосов выше берм принимается на одну ступень (на 0,25) положе первоначально назначенной нормативной крутизны; при d =10...20 % наряду с уположением откосов ширина берм увеличивается до 7 м; при d > 20 % принимается решение об уположении откосов и уширении берм до 10 м;

3)Кдин > [K ]+ 0,02 – в этом случае ширина берм уменьшается

сцелью снижения объемов земляных работ в зависимости от величины

d = Кдин - [K ]+ 0,02 100 % ;

[K ]

при d <10 % ширина берм уменьшается до 4 м; при d =10...20 % – до 3 м; при d > 20 % бермы считаются нецелесообразными (в этом

случае от волнового воздействия паводка укрепляется нижняя часть откосов насыпи до отметки Гб ).

22

Повторные расчеты после корректировки поперечного профиля насыпи в курсовом проекте не проводятся.

1.5.Заключение к проекту насыпи

Вданном разделе проекта приводятся основные результаты расчетов и дается поперечный профиль запроектированной насыпи

вмасштабе 1 : 100 с указанием проектных отметок, отметок земли

и расстояний.

При построении поперечного профиля необходимо учесть следующее:

1)высота насыпи измеряется в сечении по ее оси как расстояние от линии, соединяющей бровки насыпи, до поверхности основания;

2)ширина основной площадки должна составлять величину В – нормативную ширину основной площадки, вычисленную по формуле (1.1) для однопутных участков или (1.2) для двухпутных с учетом уширений в кривых (следует иметь в виду, что уширение основной площадки Db делается в наружную сторону кривой, которую студент назначает сам, а уширение междупутья Dm – в обе стороны от оси насыпи);

3)крутизна откосов и размеры берм должны соответствовать выводам, сделанным по результатам расчета устойчивости насыпи;

4)ширина естественной бермы между подошвой верхового от - коса насыпи и бровкой водоотводной канавы должна быть не менее 3 м с уклоном 0,04 в сторону канавы;

5)поверхности защитных и естественных берм планируются с поперечным уклоном 0,04 в сторону от насыпи;

6)глубина водоотводной канавы и ее ширина по дну должны быть не менее 0,6 м (глубина измеряется в сечении по бровке низового откоса).

На рис. 1.8 приведены схемы и расчетные формулы для определения расстояний от бровок берм до подошв откосов насыпи с низо - вой и верховой сторон.

Расстояние X на рис. 1.8, а определяется по формуле X = mnhб , n - m

на рис. 1.8, б – по формуле X = mnhб . n + m

23

Рис. 1.8. Схемы для определения расстояний от бровок берм до подошв откосов насыпи:

а – с низовой стороны; б – с верховой стороны

На рис. 1.9 представлена подробная схема продольной водоот - водной канавы с некоторыми данными, необходимыми для ее построения.

Рис. 1.9. Схема продольной водоотводной канавы

Расстояние Xкан на рис. 1.9 определяется по формуле

На рис. 1.10 показан пример поперечного профиля насыпи с указанием всех необходимых размеров.

24

Рис. 1.10. Поперечный профиль насыпи

25

В заключении кроме поперечного профиля насыпи приводятся следующие данные: расчетное значение ширины основной площадки, тип и конструктивные размеры укрепления подтопляемых откосов; значение коэффициента устойчивости откосов насыпи.

2.Проектирование глубокой выемки

2.1.Состав работы и исходные данные

Глубокие выемки, как правило, имеют значительную (более 12 м) глубину и часто сооружаются в неблагоприятных инже- нерно-геологических условиях (напластование разнородных грунтов, в том числе пучинистых и переувлажненных ; близкое к основ - ной площадке залегание грунтовых вод и др.).

Вэксплуатационных условиях выемка может подвергаться лишь частичному усилению: повышение устойчивости основной площадки, совершенствование поверхностных водоотводов, повышение устойчивости откосов. Данные задачи должны решаться комплексно .

Втаких случаях усиление выемок проектируют в индивидуальном порядке на основе расчетов устойчивости откосов и прочности основной площадки с разработкой мер обеспечения их стабильности и предупреждения образования пучинных деформаций пути. В выемках особо надежно должен обеспечиваться отвод поверхностных и грунтовых (подземных) вод.

Вэтом разделе курсового проекта необходимо:

1)выполнить расчет общей и местной устойчивости откосов выемки и запроектировать ее поперечный профиль со всеми обустройствами;

2)запроектировать горизонтальный траншейный дренаж для понижения уровня грунтовых вод (на всем протяжении выемки) с оценкой его эффективности;

3)запроектировать нагорную канаву.

Расчет противопучинного устройства рассматривается в третьей части проекта по отдельной методике [14].

Исходные данные на проектирование выемки студенты берут из выдаваемого задания. Грунты выемки и водоносного слоя(до кровли водоупора) задаются условными номерами. Их наименования и параметры принимаются по данным прил. 1.

26

2.2.Проектирование поперечного профиля выемки

2.2.1.Определение и назначение основных конструктивных элементов выемки

Глубину выемки hв определяют по ее оси как разность отметок поверхности земли Гз и профильной бровки основной площадки Гбр :

Ширину и поперечное очертание верха земляного полотна (основной площадки) назначают в соответствии с п. 1.2 настоящих указаний.

С обеих сторон от основной площадки выемки предусматривают кюветы, минимальные размеры которых: ширина дна 0,4 м, глубина – 0,6 м. В случае значительных расходов воды эти размеры определяют гидравлическим расчетом. Крутизну откосов кюветов со стороны пути назначают 1 : 1,5, а полевых откосов – равной крутизне откосов выемки (при наличии закюветных полок 1 : 1,5).

В выемках глубиной более 2 м устраивают закюветные полки при мелких и пылеватых песках, а также переувлажненных глинистых грунтах. Ширина закюветных полок принимается равной 2,0 м. Поверхность закюветных полок проектируют с уклоном0,02…0,04 в сторону кюветов.

Крутизну 1 : т откосов выемки предварительно назначают согласно нормам [5, 12]. Затем рассчитывают их устойчивость. Окончательное значение т принимают по расчету, но не менее нормативного.

Нагорная канава размещается с нагорной стороны выемки на расстоянии от бровок откоса не менее5 м на двухпутных линиях и не менее 9 м на однопутных (с учетом перспективного уширения выемки под два пути). Минимальные размеры канавы: 0,6 × 0,6 м; крутизна откосов – 1 : 1,5; продольный уклон не менее 0,003. При значительной площади водосборного бассейна и большой протяженности выемок размеры канав и способы их укрепления устанавливаются гидравлическим расчетом.

Поперечный профиль выемки, являющийся основным видом проектной документации по земляному полотну, вычерчивают в масштабе 1 : 200 (в сложных случаях 1 : 100) с указанием отметок

27

всех точек перелома профиля (поверхности земли и проектных) и горизонтальных расстояний между соседними точками с точно-

стью 0,01 м (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Схема поперечного профиля выемки

2.2.2. Расчет общей устойчивости откосов выемки

За расчетное принимается сечение, в котором высота откоса выемки максимальна или грунты, слагающие откос выемки, имеют наихудшие прочностные(сдвиговые) характеристики. В нашем случае расчету подлежит верховой откос выемки.

Сначала оценивают общую устойчивость откоса , а затем мест - ную и принимают решение по худшему случаю . При этих расчетах задаются различными значениями крутизны откосаtg a =1: m , начиная с минимального значения mmin = 1,5. В случае недостаточ - ной устойчивости значение m увеличивают на 0,25 и расчеты повторяют. Находят то значение m , которое соответствует допускаемому коэффициенту устойчивости [K ], вычисляемому по формуле (1.24). В любом случае должно соблюдаться условие m > mmin .

Для этого расчета пользуются аналитическим решением для однородного грунта по расчетной схеме, представленной на рис. 2.2 [11].

28

l fN c

T

:m 1

l

Рис. 2.2. Схема к расчету общей устойчивости откоса выемки при плоской поверхности возможного смещения

Это решение позволяет однозначно получить минимальное значение коэффициента устойчивости Kо и угла наклона bо критической плоскости смещения при принятом значенииm = ctg a по формулам

Здесь f – коэффициент трения грунта; a – угол наклона образующей откоса к горизонту, град; c – удельное сцепление грунта, кПа; g – удельный вес грунта, кН/м3; p – пригрузка заоткосной поверхности, кН/м2; H – приведенная высота откоса, м; lк – расстояние

между бровками кювета, м (при его нормативных размерах

29

lк = 2 × 0,6 ×1,5 + 0,4 = 2,2 ); lп – ширина закюветной полки, м (lп = 2 м); bо – угол наклона критической поверхности смещения

кгоризонту, град.

Вкачестве расчетной схемы принимается плоская поверхность возможного смещения (см. рис. 2.2).

Нагрузкой p может служить вес кавальера (условно распределенный) или нагрузка от какого-либо сооружения. В курсовом проекте принимается p = 0 (при p = 0 H = h ). Значения c и f = tg j берутся по заданному номеру грунта из данных прил. 1. Удельный вес грунта g определяют по формуле

ются в соответствии с заданным типом грунта по прил. 1). Задачу решают в следующей последовательности:

1) вычисляют удельный вес грунта откоса выемкиg по фор-

муле (2.3);

2)последовательно вычисляют по зависимостям(2.2) значения величин L , h , H и Uо ;

3)вычисляют угол a при m =1,5, учитывая, что a = arctg(1m);

4)находят коэффициент устойчивости Kо по формуле (2.2) и

сравнивают с допускаемым [K ].

При Kо ³ [K ] общая устойчивость откоса выемки при m =1,5

обеспечивается, дальнейший расчет местной устойчивости выпол - няется с этим значением заложения откоса.

При Kо < [K ]значение m увеличивают на 0,25 и расчет Kо повторяют (в некоторых случаях несколько раз до выполнения условия Kо ³ [K ]) по вышеописанной последовательности. Откосы

уполаживать целесообразно до m = 3. Если даже при m = 3 общая устойчивость откоса выемки не обеспечивается , то в качестве итогового принимается значение m = 2 и делается вывод о необходимости механического или биологического укрепления откосов

30