1.3. Определение осадки основания насыпи и требуемого уширения основной площадки

При индивидуальном проектировании производится расчет осадок основания насыпи и предусматриваются мероприятия по устроению их последствий, либо по предотвращению их появлений.

К таким мероприятиям относятся:

- назначение запаса на осадку применяется, если есть возможность обеспечить временное повышение отметок без нарушения требований по уклону;

- уширение основной площадки земляного полотна с последующей в период эксплуатации пути подъемкой на балласт;

- мелиорация грунтов основания для предотвращения осадки; устройство свайных оснований и мероприятия по ускорению консолидации грунтов. Применяется при больших величинах осадок (слабые грунты) на скоростных и особогрузонапряженных линиях.

Основные предпосылки:

- применяется метод послойного суммирования;

- основание насыпи по глубине произвольно делится на ряд слоев при однородном сложении см. рис.1.3.1 и по границам литологических слоев при многослойном. Минимальное количество слоев 3, а верхний из них желательно принимать меньшей толщины;

- основание считается весомым, напряжения в котором определяются от внешних нагрузок и собственного веса грунта;

- внешние нагрузки на основание заменяются эпюрой вертикальной составляющей нормальных напряжений действующих по подошве насыпи;

- задача решается плоская (статическая);

- осадка определяется по оси насыпи;

- используется метод компрессионных кривых.

При расчете осадки подтопление паводковыми водами учитываться не будет, так как это уменьшит осадку.

Рис. 1.3.1 Расчетная схема для определения осадки насыпи.

Определение напряжения в природном состоянии в основании насыпи

Расчет производится методом последовательных приближений.

Напряжение в основании насыпи в природном состоянии, в зависимости от коэффициента пористости е_пр-i , определяются с использованием компрессионной кривой грунта (рис.1.3.2), в следующих расчетных точках:

Точка 0 (h=0 м):

Напряжения =0, коэффициент пористости е_пр-0 = 0,720.

Удельный вес грунта:

; (1.3.1)

Кн/м³.

Точка l (h = 2 м):

1-ое приближение:

кН/м³;

кПа.

По компрессионной кривой грунта основания этому значению соответствует е_пр-1 = 0,677.

Удельный вес грунта:

кН/м³.

Произведем проверку:

/γ₁' - γ₁/ ≤ Δγ_доп, Δγ_доп = 0,05 кН/м³ (1.3.2)

Тогда:

/19,32 – 19,04/ = 0,28 > 0,05 кН/м³.

Следовательно, условие проверки не выполнено. Необходимо произвести пересчет, приняв за исходное значение γ_пр-2 = 19,32 кН/м³.

2-ое приближение:

кПа

По компрессионной кривой грунта основания этому значению соответствует е_пр-1 = 0,675.

кН/м³

Произведем проверку:

/19,34 – 19,32/ = 0,02 < 0,05 кН/м³

Следовательно, условие выполнено и удельный вес грунта в точке 1

γ_пр-1 = 19,32 кН/м³.

Точка 2 (h = 3 м):

Напряжения определяются как сумма напряжений в точке 1 (σ_пр-1) плюс напряжения от веса грунта между 1 и 2 точками.

1-ое приближение:

кН/м³.

; (1.3.3)

кПа.

По компрессионной кривой грунта основания этому значению соответствует е_пр-2 = 0,647.

Удельный вес грунта:

кН/м³.

Произведем проверку:

/19,67 – 19,52/ = 0,15 > 0,05 кН/м³.

Следовательно, условие проверки не выполнено. Необходимо произвести пересчет, приняв за исходное значение γ_пр-2 = 19,67 кН/м³.

2-ое приближение:

кПа.

По компрессионной кривой грунта основания этому значению соответствует е_пр-2 = 0,645.

кН/м³.

Произведем проверку:

/19,69 – 19,67/ = 0,02  0,05 кН/м³.

Следовательно, условие выполнено и удельный вес грунта в точке 2

γ_пр-2 = 19,67кН/м³.

Точка 3 (h=10 м):

Напряжения определяются как сумма напряжений в точке 2 (σ_пр-2) плюс напряжения от веса грунта между точками 2 и 3.

1-ое приближение:

кН/м³.

; (1.3.4)

кПа.

По компрессионной кривой грунта основания этому значению соответствует е_пр-3 = 0,580.

Удельный вес грунта:

кН/м³.

Произведем проверку:

/20,51 – 19,87/ = 0,64 > 0,05 кН/м³.

Следовательно, условие проверки не выполнено. Необходимо произвести пересчет, приняв за исходное значение γ_пр-3 = 20,51 кН/м³.

2-ое приближение:

кПа.

По компрессионной кривой грунта основания этому значению соответствует е_пр-3 = 0,579.

кН/м³.

Произведем проверку:

/20,21 – 20,51/ = 0,00  0,05 кН/м³.

Следовательно, условие выполнено и удельный вес грунта в точке 3

γ_пр-3 = 20,51 кН/м³.

Рис. 1.3.2. График компрессионной кривой.

На основании предыдущих расчетов напряжений в основании насыпи в природном состоянии строятся эпюры и е_пр см. прил.3.