3. Визначення розрахункових параметрів захисного відкосу насипу з залізобетонних плит

Для запобігання відкосів насипу від розмиву водою в даному курсовому передбачається їхній захист плитним покриттям.

Захист складається зі збірних залізобетонних плит розміром А×В = 2,5×3 м, які укладаються на спеціально підготовлений шар – зворотний фільтр. Для запобігання сповзання плит покриття по відкосам в його основі влаштовується упорна призма.

Товщина плит покриття визначається з умови недопущення їхнього зсуву та перекидання від впливу хвиль, визначається по формулі:

δ_пл = 0,07∙k_зап∙η_пл∙h_b∙ , (1.5)

де k_зап – коефіцієнт запасу k_зап = 1,2;

η_пл – коефіцієнт, що враховує тип плити для збірних плит η_пл = 1,1;

h_b – висота хвилі h_b = 0,89м;

λ_b – довжина хвилі λ_b = 10,56м;

В – довжина ребра плити в напрямку, перпендикулярному удару води В = 3м

γ_в, γ_пл – питома вага води та плити відповідно γ_пл = 26,4 кН/м³;

m – показник крутості відкосу насипу m = 2.

δ_пл = м

З конструктивних міркувань, товщина плити, що розраховує по формулі (1.5), не повинна бути менше δ_min = 0,12 м, то приймаємо δ_пл =0,12м.

Плити покриття укладаються на спеціальну підготовку – зворотний фільтр, що запобігає виносу часток ґрунту насипу при спаді воді або відкоті хвилі. Зерновій склад матеріалу зворотнього фільтра повинен відповідати наступним умовам:

d_50-ф ≥ 2∙b

d_30-ф ≥ d_50-ф (1.6)

,

де: b – ширина монтажного шва між плитами покриття (b = 0.01 м);

d_60-ф, d_50-ф, d_30-ф, d_10-ф – розмір часток матеріалу фільтра, яких по масі у фільтрі повинно бути відповідно 60, 50, 30 і 10%;

η – коефіцієнт неоднорідності фільтра.

d_50-ф = 2∙0,01=0,02

d_30-ф = ∙0,02=0,0167

d_10-ф = 0,03

d_60-ф = 5,5∙0,03=0,165

Товщина одношарового зворотного фільтра розраховується по формулі:

t_ф = 4,75∙ d_50-ф∙ ln(φ_о)∙ = 10,94∙ d_50-ф∙ ln(φ_о)∙ , (1.7)

де: d_50-гр – розмір часток, м, ґрунту насипу, що у масі ґрунту становить 50% приймається d_50-гр = 0,1 мм = 0,001 м;

φ_об – параметр, що залежить від показника крутості відкосу насипу розрахункової висоти хвиліφ_об=0,17.

t_ф = 10,94∙ 0,02∙ ln(0,17∙ )=0,27м.

Приймаємо

t_ф =0,35м

δ_пл =0,12м

4. Визначення необхідної щільності ґрунту насипу

Ґрунт насипу повинен ущільнюватися до такого стану, щоб під дією власної ваги, ваги верхньої будови колії і поїзних навантажень в тілі насипу не виникали залишкові деформації (осадка), а ґрунт працював лише в пружній стадії.

Щільність ґрунта знаходиться за формулою

, (1.8)

де g – прискорення вільного падіння.

Таким чином задача розрахунку щільності полягає в тому, щоб визначити необхідну об’ємну вагу ґрунту, при якій в тілі насипу будуть виникати майже пружні деформації.

Необхідна об’ємна вага ґрунту визначається за формулою:

, (1.9)

де: _d – об’ємна вага сухого ґрунту;

W – природна вологість ґрунту (в долях).

Значення _d знаходиться за формулою:

, (1.10)

де: _s – питома вага твердих часточок ґрунту (питома вага скелету ґрунту);

е – коефіцієнт пористості ґрунту.

Таким чином для визначення необхідної щільності ґрунту необхідно знати відповідний коефіцієнт пористості, який в свою чергу залежить від діючих в ґрунті напружень.

Рисунок 1.1 – Компресійна крива ґрунту насипу

Сумарні напруження, які виникають у будь-якій точці тіла земляного полотна визначаються як сума напружень від дії усіх прикладених навантажень, тобто:

, (1.11)

де: σ_п – напруження від поїзних (тимчасових) навантажень;

σ_вбк – напруження від ваги верхньої будови колії;

σ_γ – напруження від власної ваги ґрунту над розрахунковою точкою.