5. Розрахунок стійкості відкосів заплавного насипу

Однією з найголовніших вимог при проектуванні земляного полотна залізниць є забезпечення стійкості укосів насипів та виїмок.

Стійкість укосів земляного полотна прийнято оцінювати коефіцієнтом стійкості, який визначається як відношення моментів сил утримуючих укіс від зміщення до моментів сил, які зсувають відкос:

, (1.12)

де М_утр і М_зс – відповідно моменти утримуючих і зсуваючих сил, які беруться відносно центру кривої сповзання.

Ціль розрахунку полягає в тому, щоб запроектувати економічний за обсягами земляних робіт поперечний профіль заплавного насипу із забезпеченням рівностійкості укосів при заданому коефіцієнті стійкості .

Розрахунковий коефіцієнт стійкості відкосів ведеться за формуло.

(1.13)

де, f_i– кут внутрішнього тертя грунта

N_i – вертикальна складова сили ваги і-го відсіку

С_і– питома зчепність грунта

l_i–довжина і-го відсіку

- тангенціальна складова сили ваги частини масиву можливого зміщення (утримуючі сили )

- тангенціальна складова сили ваги частини масиву можливого зміщення (здвигаючі сили )

Д – гідродинамічна сила, яка знаходиться по формулі:

(1.14)

де, - площамасиву грунта можливого зміщення насиченого водою.

І –Ухил кривої депресії І = 0,04

29,24

6. Визначення розмірів еквівалентних стовпчиків ґрунту

Для спрощення розрахунку стійкості укосів навантаження від ваги верхньої будови колії і дії рухомого складу заміняють еквівалентними (фіктивними) стовпчиками ґрунту.

Але без суттєвих погрішностей можна одним еквівалентним стовпчиком замінити навантаження від ваги ВБК та дії рухомого складу, тоді висота еквівалентного стовпчика буде дорівнювати:

(1.15)

де: р_ВБК і р_о – відповідно інтенсивність розподілених навантажень від ваги ВБК і дії рухомого складу;

b_вбк і b_о – відповідно ширина розподіленого навантаження від р_ВБК і р_о

γ – середня питома вага ґрунту насипу (в зоні сухого ґрунту).

7. Визначення розрахункових характеристик ґрунтів насипу і основи, необхідних для проектування стійких укосів

Для розрахунку стійкості укосів необхідно знати характеристики ґрунтів у кожній з зон.

Напруження, яке діє в ґрунті тіла насипу

(1.16)

Де: - напруження, від тіла ґрунта насипу

- напруження від верхньої будови колії та поїзного навантаження

=0

І – параметр, який враховує долю напружень , І = 0

Таким чином при розрахунках приймаємо величину е₀ = 0,66

В ІІ-й зоні за рахунок капілярної води питома вага ґрунту буде дорівнювати:

, (1.17)

де: _в – питома вага води (_в=9,81 кН/м³);

е_г – розрахунковий коефіцієнт пористості.

=19,77

В ІІІ-й зоні за рахунок зважування ґрунту гравітаційними водами питома вага визначиться як:

. (1.18)

В ІV-й зоні на ґрунт основи також діє зважувальна сила, тобто:

, (1.19)

13,66

де: – питома вага часточок ґрунту основи;

– коефіцієнт пористості ґрунту основи.

; (1.20)

=2,2

; (1.21)

де: W^осн– природна вологість ґрунту основи насипу.