Министерство транспорта Российской Федерации

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ»

Кафедра «Железнодорожный путь»

К ЗАЩИТЕ ДОПУСТИТЬ

Заведующий кафедрой

________А.В. Соколов

«____»________2017 г.

ПРОЕКТ УСИЛЕНИЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА НА УЧАСТКЕ ПЧ–7 ДАЛЬНЕВОСТОЧНОЙ ДИСТАНЦИИ ИНФРАСТРУКТУРЫ

Пояснительная записка к дипломному проекту

Д 230506 455 ПЗ

Разработал студент ________ М.О. Алексеев

(подпись)

«___»________2017 г.

Консультант по разделу

«Безопасность жизнедеятельности»

(доцент, к.т.н.) _______ К.В. Пупатенко

(подпись)

«___»________2017 г.

Руководитель

(доцент, к.т.н.) _______ Ю.А. Сухобок

(подпись)

«___»________2017 г.

Нормоконтроль

(доцент, к.т.н.) _______ Ю.А. Сухобок

(подпись)

«___»________2017 г.

Хабаровск – 2017

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 8

1 ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА 10

1.1 Природно-климатическая характеристика 10

1.2 Геологическое строение и гидрологические условия 12

1.3 Рельеф и растительность 14

1.4 Инженерно–геологическое описание деформирующегося участка 14

1.4.1 Земляное полотно и прилегающая местность 14

1.4.2 Геотехнические свойства грунтов 15

2 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТОВ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА И ОСНОВАНИЯ 17

2.1 Методика расчета коэффициента устойчивости методом профессора Г.М. Шахунянца 17

2.2 Расчеты устойчивости по предопределенной поверхности возможного смещения методом Г.М. Шахунянца 20

2.3 Расчеты устойчивости по круглоцилиндрической поверхности возможного смещения 22

2.4 Расчеты устойчивости земляного полотна методом конечных элементов 25

2.4.1 Методика расчета земляного полотна методом конечных элементов 25

2.4.2 Расчет устойчивости откоса насыпи 26

3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕРОПРИЯТИЙ ПО УСИЛЕНИЮ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА 29

3.1 Обзор мероприятий по усилению земляного полотна 29

3.1.1 Подпорные стены 29

3.1.2 Анкерные конструкции 31

3.1.2 Берма и контрбанкет 32

3.1.3 Контрфорсы 33

3.1.4 Свайные противооползневые конструкции 34

3.2 Расчет устойчивости откосов насыпи усиленной бермой. 35

3.2.1 Расчет устойчивости откоса насыпи, усиленной бермой КМ8704 ПК 2+40 35

3.2.2 Расчет устойчивости откоса насыпи, усиленной бермой КМ8704 ПК 2+65 37

3.2.3 Расчет устойчивости откоса насыпи, усиленной бермой КМ8704 ПК 3+40 38

3.3 Расчет и проектирование забивных железобетонных свай 40

3.3.1 Определение расстояния b между сваями 41

3.3.2 Расчет сваи на действие горизонтальной силы 43

3.3.3 Расчет сечения сваи на действие горизонтальной нагрузки 45

3.3.4 Расчет прочности сваи на действие изгибающего момента 46

3.4 Сравнение вариантов укрепления на участке Вяземская – Бикин 52

4 ДИАГНОСТИКА ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА 53

4.1 Традиционные методы оценки состояния земляного полотна 53

4.2 Геофизические методы оценки состояния земляного полотна 55

4.2.1 Сейсмические методы 56

4.2.2 Георадиолакационный метод 58

4.2.3 Прочие методы 59

4.3 Технология георадарного обследования земляного полотна 63

4.3.1 Построение скоростной модели 65

4.3.2 Преобразование временного разреза в глубинный разрез 67

4.4 Оценка экономической эффективности применения геофизических методов при обследовании земляного полотна 68

5 БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 73

5.1 Оценка условий труда при обследовании земляного полотна геофизическими методами 73

5.2 Мероприятия по защите работников при производстве путевых работ 77

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 83

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 84

ВВЕДЕНИЕ

Земляное полотно железной дороги представляет собой комплекс инженерных сооружений из грунтов, служащее основанием для верхнего строения пути. Земляное полотно обеспечивает выравнивание земной поверхности и необходимые план, профиль и устойчивость железнодорожного пути, воспринимает нагрузки от рельсошпальной решетки, балласта и подвижного состава, равномерно распределяя их на нижележащее природное основание. С течением времени земляное полотно подвергается неблагоприятным природным воздействиям, а также ударно-динамическому воздействию подвижного состава. из-за чего изменяются физико-механические характеристики грунта, влажностной режим, плотность и напряженно деформированное состояние земляного полотна.

Целью проекта является обзор и выбор мероприятия для усиления земляного полотна на участке Вяземская – Бикин Дальневосточной дистанции инфраструктуры.

Руководствуясь данной целью, сформированы следующие задачи:

1. ознакомиться с физико-географической и инженерно-геологической характеристикой района;

2. определить расчетные характеристики грунтов земляного полотна;

3. запроектировать мероприятия по усилению земляного полотна;

4. рассмотреть мероприятия по диагностике земляного полотна;

5. изучить безопасные условия труда при обследовании земляного полотна геофизическими методами.

В первой главе приведены характеристики природно-климатических, геологических и гидрологических условий, рельефа и растительности местности, описания деформируемого участка.

Во второй главе определены расчетные прочностные характеристики грунтов. Выполнены расчеты по предопределенной и круглоцилиндрической поверхности смещения, а также представлен расчет методом конечных элементов.

В третьей главе представлены мероприятия по усилению откосов земляного полотна, выполнены расчеты и проектирование усиления бермой и буроинъекционными сваями, а также выполнено сравнение вариантов укрепления.

В четвертой главе рассмотрены геофизические методы обследования земляного полотна, а именно сейсмический, георадиолокационный, электрометрический и прочие. Произведена оценка экономической эффективности применения геофизических методов.

В пятой главе приведена оценка условий труда при обследовании земляного полотна геофизическими методами, а также рассмотрены мероприятия по защите работников при производстве путевых работ.

1 ФИЗИКО-ГЕОГРАФИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАЙОНА

1.1 Природно-климатическая характеристика

Исследуемый участок на 8704 км расположен на перегоне Вяземская-Бикин Дальневосточной железной дороги. Здесь дорога проходит по южной части Хабаровского края, где по рельефу местность тяготит к Уссурийской долине, которая с восточной стороны ограничена Сихотэ-Алиньским хребтом, а с западной - за рекой Уссури переходит в Синьцзянскую равнину.

Из-за соседства с самым холодным районом Северного полушария (Верхоянск, Оймякон) и полуполярным Охотским морем климат рассматриваемого района более суров, чем климат территории на тех же широтах в Европейской часта России. Особое влияние на климат южной части Хабаровского края оказывает положение его на границе Азиатского материка и Тихого океана, что является причиной его муссонности.

Зимой над материком располагается область высокого давления атмосферы - азиатский антициклон. Отсюда холодный плотный воздух устремляется в область пониженного давления над Тихим океаном. Северо-западные и западные ветры образуют зимний муссон, приносящий с собой холодную, маловлажную, но солнечную погоду. Летом картина меняется - над океаном давление повышено, а над материком понижено. Поэтому, южные и юго-восточные муссоны переносят морской влажный воздух, обуславливающий на материке дождливую, но достаточно теплую погоду. В переходные сезоны года происходит смена ветров на противоположные. Большое влияние на направление ветра и распределение осадков оказывает хребет Сихотэ-Алинь.

Под влиянием рельефа происходит деформация воздушных масс вследствие чего, в описываемом регионе зимние ветры характеризуются различными направлениями. Для ст. Вяземская в основном характерно юго-западное и западное направление ветра (сумма этих румбов достигает 74%), а для ст. Бикин характерны южные и юго-восточные ветры, сумма румбов их равна 59% (табл. 1.1). Направление ветра летом менее устойчивое и повторяемость преобладающих ветров менее выражена.

Таблица 1.1

Направление ветров на участке Вяземская – Бикин

Примечания: 1.В числителе повторяемость ветра в %. 2.В знаменателе скорость ветра в м/с.