Диплом я (1224567), страница 11

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 11)

Рис. 4.3 – Плечо балластной призмы в пределах ПК8
(заужено, а местами отсутствует)

Влаголюбивая растительность на откосе свидетельствует о наличии обводненных пазух в балластном шлейфе, переувлажнении грунтов земляного полотна (рис 4.1).

По результатам визуального осмотра и контрольного бурения, при наличии мощного балластного шлейфа, переувлажнении глинистого ядра и основания насыпи, данный участок следует рассматривать как потенциально опасный, существует угроза сплыва или оползания откоса насыпи.

4.2 Расчет устойчивости откосов насыпи

Расчетом определяется устойчивое и рациональное по размерам поперечное очертание земляного полотна.

Расчет устойчивости производится графоаналитическим методом для одного погонного метра длины насыпи. Устойчивость откосов насыпи принято оценивать коэффициентом устойчивости К_уст. Физический смысл этого коэффициента заключается в отношении моментов сил, удерживающих откос от смещения, к моментам сил сдвигающих. Моменты сил берутся относительно центра кривой возможного смещения.

, (4.1)

где – сумма моментов удерживающих сил, кНм; – сумма моментов сдвигающих сил, кНм;

, – суммарные силы соответственно трения и сцепления, действующие по поверхности смещения, кН;

– сумма тангенциальных составляющих веса частей сползающего массива, направлен­ных против предполагаемого направления сдвига, кН;

– то же, направленных в сторону предполагаемого сдвига, кН; D – гидродинамическая сила

, (4.2)

где – удельный вес воды, _в=10 кН/м³; J₀ – средний уклон кривой депрессии; V – объем грунта, в котором действует сила D, определяется по формуле

пог.м, (4.3)

где  – площадь части сползающего массива, заключенная между кривой депрессии кривой смещения и поверхностью основания, м³.

В железнодорожном строительстве считается, что насыпь устойчива при значении К_уст1,2. Оптимальным значением является К_уст=1,2.

4.2.1 Определение расчетных характеристик грунта
насыпи и основания

К расчетным характеристикам грунта относятся: удельное сцепление С, коэффициент внутреннего трения f, весовая влажность W, удельный вес грунта .

Удельный вес грунта насыпи расположенного выше кривой депрессии γ_н=20,1 кН/м³, удельное сцепление грунта насыпи расположенного выше кривой депрессии С_н=17,2 кПа.

Коэффициент внутреннего трения грунта насыпи, расположенного выше кривой депрессии f_н – определяется по формуле

, (4.4)

где _н – угол внутреннего трения грунта насыпи.

Для грунта насыпи, расположенного между кривой депрессии и основанием насыпи, характеристики грунта, , , определяются по формулам

, (4.5)

, (4.6)

, (4.7)

где _s и _в – удельные веса соответственно скелета грунта и воды, _s=24,9 кН/м³, _в=10 кН/м³; е_н – средний расчетный коэффициент пористости

, (4.8)

где γ_d – удельный вес грунта насыпи

, (4.9)

где W_н – весовая влажность грунта насыпи, %.

Характеристики грунта основания насыпи после подтопления:

Удельный вес грунта основания насыми γ_о=19,0 кН/м³;

С_о^/ – определяется по формуле

, (4.10)

где С₀ – удельное сцепление грунта основания, кПа.

f_о – определяется по формуле

, (4.11)

где ₀ – угол внутреннего трения грунта основания, град.

Для суглинка приняты γ_н=20,1 кН/м³; С_н=17,2 кПа.

По формуле 4.4

.

По формуле 4.9

кН/м³.

По формуле 4.8

.

По формуле 4.5

.

По формуле 4.6

По формуле 4.7

кПа.

Удельный вес грунта основания γ_о=19,0 кН/м³.

По формуле 4.10

кПа.

По формуле 4.11

.

4.2.2 Учет нагрузок на насыпь

При расчете устойчивости временная (поездная) нагрузка и нагрузка от верхнего строения пути заменяются эквивалентными столбиками грунта на основной площадке земляного полотна высотой соответственно h_п и h_вс. Высоты столбиков h_п и h_вс определяются по формулам

, (4.12)

, (4.13)

где Р_п – интенсивность равномерно распределенной временной нагрузки от подвижного состава; Р_вс – интенсивность равномерно распределенной постоянной нагрузки от верхнего строения пути (Р_вс=16 кПа); _н – средний удельный вес грунта насыпи, кН/м³.

По формуле 4.12

м.

По формуле 4.13

м.

Ширина столбика грунта с высотой h_п назначается равной длине шпалы т.е. b_п=2,80 м, а столбика грунта с высотой h_вс принимается равной ширине основания балластной призмы b_вс=10,8 м.

4.2.3 Определение коэффициента устойчивости откосов насыпи

На Плакате 9 показана схема к расчету устойчивости откосов насыпи графоаналитическим методом.

Кривые смещения проведены через подошву низового откоса и точки 1 и 2 на основной площадке земляного полотна. Точки О – центр этой кривой, R соответственно ее радиус.

Сползающий массив грунта разбит на отсеки, для которых определены:

- _i – площадь i-го сечения, м²;

- х_i – измеренное по горизонтали расстояние, от вертикали опущенной из центра кривой смещения до центра тяжести i-го отсека, м;

- l_i – длина поверхности смещения в i-ом отсеке.

А также производные величины: _i, sin_i, cos_i.

Силы: F_i, Q_i, C_i, T_уд, Т_сдв.

Результаты расчета устойчивости насыпи графоаналитическим методом для одного погонного метра длины насыпи приведены в таблице 4.2.

Моделирование деформации земляного полотна в виде поперечного сдвига под поездом (Таблица А.1, Плакат 5) показало, что насыпь устойчива к поперечному сдвигу, но не обладает требуемым запасом прочности, следовательно необходимо укрепить ее контрбанкетом (К_уст=1,10< К_{уст-рек}=1,20). Насыпь с контрбанкетом обладает требуемым запасом устойчивости 20% (К_уст=1,23> К_{уст-рек}=1,20). Соответственно, для предотвращения деформаций земляного полотна необходимо укрепить насыпь контрбанкетом (высота 7,0 м; ширина по верху 5,0 м).

4.3 Проектирование водопропускных сооружений

4.3.1 Общие положения

Процесс проектирования водоотвода распадается на несколько этапов. При проектировании земляного полотна во всех местах пересечения водотоков должны быть предусмотрены малые водопропускные сооружения. Поэтому первым этапом проектирования водоотвода является установление мест расположения водопропускных сооружений.

В месте пересечения водотока железной дорогой следует определить его гидрологические характеристики: расход и объем притекающей воды, глубину слоя воды и ее уровень. Установление этих характеристик выполняется на втором этапе проектирования водоотвода.

В зависимости от гидрологических характеристик необходимо определить параметры водопропускного сооружения на пересечении периодического водотока: тип и величину отверстия. Это третий этап, который предусматривает либо гидравлический расчет, либо подбор типовых водопропускных сооружений.

Четвертый этап состоит в проверке достаточности высоты насыпи с целью предотвращения перелива воды через насыпь и размыва ее, а также недопущения перелива воды в смежную выемку или в соседнее водопропускное сооружение.

1 Этап. Сток воды к пониженным местам рельефа происходит с определенной территории, которая называется бассейном или водосбором. Границами бассейна являются естественные водораздельные линии. Проанализировав карту, определяется положение главного водораздела (линия, которая соединяет на местности точки с наибольшими отметками). Далее следует провести линии поперечных водоразделов и русел логов (линия, соединяющая точки с наименьшими высотами; проводится пунктиром). Полученные таким образом контуры, ограниченные главным водоразделом, двумя поперечными водоразделами и трассой, представляют собой бассейны - территории, с которых вода собирается и притекает к трассе, а в точке пересечения русла лога и трассы необходимо устроить водопропускное сооружение для пропуска притекающей воды.

Для выбора лучшего варианта требуется определить две группы показателей:

- общерайонные, характеризующие район проектирования в целом (номера ливневого района и группы климатических районов).

- местные, характеризующие каждый бассейн в отдельности (площадь бассейна F и уклон главного лога i_л).

2 Этап. Основным показателем, характеризующим количество притекающей к сооружению воды, является расход Q - количество воды, притекающее к сооружению за единицу времени. Для количественной оценки частоты повторения расходов определенной величины введен показатель вероятности превышения - это вероятность того, что данный расход будет повторяться не чаще одного раза за n лет. В практике проектирования используют понятия расчетного и максимального расходов. Расчетным называется относительно часто повторяющийся расход, на пропуск которого рассчитывается отверстие сооружения. Максимальным называется расход больший по величине, чем расчетный. На пропуск этого расхода проверяется высота насыпи по условию обеспечения безопасности движения поездов. Для железных дорог IV категории за расчетный принимается расход с вероятностью превышения один раз в 50 лет, за максимальный - расход с вероятностью превышения один раз в 100 лет.

Максимальный расход Q_max рассчитывается по упрощенной формуле Союздорнии 1963 года и выполняется согласно брошюре «Расчет ливневого стока с малых водосборов» (изд. Транспорт М. 1965 г.), но с учетом изменений, вызванных новым ливневым районированием территории СССР, приведенным в Инструкции ВСН 63-67.

3 и 4 Этапы. На пересечениях железной дороги с периодическими водотоками размещают водопропускные сооружения: трубы и мосты, лотки, дюкеры, акведуки и фильтрующие насыпи. Наиболее распространенными являются трубы и малые железобетонные мосты.

Водопропускные трубы различают по форме поперечного сечения, материалу и величине отверстия.

Различают три режима работы водопропускных труб: безнапорный, полунапорный и полунапорный.

Безнапорный - это режим, при котором входной оголовок трубы не затоплен и поток на всем протяжении имеет свободную поверхность.

Характеристики

Список файлов ВКР