- •Описание района строительства –Мурманская область
- •Назначение конструктивного решения
- •Расчет конечной осадки насыпи на слабом основании
- •Определение несущей способности слабого основания и необходимых мероприятий по ее обеспечению
- •Проверка устойчивости откосов
- •Прогноз хода осадки во времени
- •Заключение
-
Назначение конструктивного решения
Земляное полотно – элемент нижнего строения пути, необходимое для:
-
выравнивания продольного профиля;
-
восприятия нагрузки от подвижного состава, распределение и передача ее на основание;
-
размещения верхнего строения пути.
Современная тенденция проектирования предусматривает сооружение верхнего строения пути на стабилизированное земляное полотно. Однако, повышение скорости, нагрузки на ось подвижного состава выдвигает более жесткие требования к обеспечению его надлежащей прочности (устойчивости) и деформативности, по причине увеличения уровня динамического воздействия. Опыт эксплуатации земляного полотна железных дорог и наблюдения за его работой показывают, что в обозначенных выше условиях эксплуатации резко интенсифицируются процессы накопления деформаций рельсовой колеи, в том числе по причинам дестабилизации земляного полотна, а иногда и его основания. При строительстве земляного полотна на слабом основании могут возникать:
-
деформации, связанные с повышением касательных напряжений
-
упругие деформации в результате воздействия на основание насыпи транспорта
-
деформации, связанные с воздействием на грунт сжимающих напряжений.
Известно, что динамические нагрузки, передающиеся грунтам земляного полотна, приводят к снижению их прочностных и деформативных характеристик. Это в конечном итоге оказывает негативное влияние на несущую способность земляного полотна и в большей степени на его деформативность. Таким образом, для учета деформаций необходимо:
-
обеспечить устойчивость основания
-
установить величину конечной осадки насыпи и уменьшить ее
-
обеспечить завершение интенсивной части осадки в заданный срок
-
исключить недопустимые упругие деформации насыпи при движении транспорта.
Объект земляного полотна – насыпь, относится к объектам индивидуального проектирования. Индивидуальное проектирование обусловлено следующей причиной: слабые грунты основания (в данном случае – торф).
В соответствии с исходными данными расчетная ширина основной площадки определяется из условий обеспечения минимальных обочин земляного полотна.
Назначаем следующие геометрические параметры для расчета ширины основной площадки В:
Ширина балластной призмы поверху, lбп = 3,5 м;
Толщина балластной призмы hщ = 0,3+0,15=0,45 м;
Ширина обочины bоб = 0,5 м
В= lбп + 2*1,5*hщ + 2*bоб = 3,5 + 2*1,5*0,45 + 2*0,5 = 5,85 м.
К дальнейшему расчету принимаем насыпь с шириной основной площадки 5,85 м.
-
Расчет конечной осадки насыпи на слабом основании
Расчет делаем на основании следующих предпосылок: 1) Несущая способность основания насыпи обеспечена
2) Поскольку несущая способность обеспечена, рассматриваются только деформации уплотнения грунта и деформации ползучести.
Графоаналитический метод
Для определения конечной осадки насыпи необходимо построить график зависимости осадки грунта основания от нагрузки Р =f(S) и определить его точку пересечения с прямой расчетного давления Рр.
где |
̶ |
модуль осадки, определяемый по компрессионной кривой; |
|
|
̶ |
мощность рассматриваемого слоя; |
|
|
̶ |
количество слоев. |
В пределах однородного слоя может возникнуть необходимость выделить слои, однородные с точки зрения напряженного состояния.
Выполним проверку необходимости делить слой торфа на несколько слоев, отличающихся по величине вертикальных нормальных напряжений.
Если на поверхности слоя торфа приложить нагрузку кг/см2, на нижней грани слоя вертикальные нормальные напряжения составят:
Определение коэффициента
где |
̶ |
нагрузка в рассматриваемой точке; |
|
|
̶ |
нагрузка от насыпи; |
Для низа слоя торфа:
По номограммам, приведенным в [6], определим значение коэффициента
при
Нагрузка от насыпи заданной высоты составит:
где |
̶ |
плотность насыпи, |
|
|
̶ |
высота насыпи, |
т/м2
Для построения графика зависимости осадки грунта основания от нагрузки S = f(P) необходимо несколько значений Р. Зададимся следующими значениями Р:
Р1 = Ро =13,26 т/м2
Р2= 2*Ро = 26,52 т/м2
Р3= Ро / 2 = 6,63 т/м2
Р1 =13,26 т/м2
/м2
Р2= 26,52 т/м2
Р3 = 6,63 т/м2
/м2
По расчетной компрессионной кривой слоя торфа находим модули осадки от нагрузки . Значения сводим в таблицу 1.
Таблица 1.
Z, м |
, т/м2 |
ер, мм/м |
ер ср, мм/м |
Р1 =13,26 т/м2 |
|||
0 |
13,26 |
310 |
295 |
8,5 |
9,94 |
280 |
|
Р2= 26,52 т/м2 |
|||
0 |
26,52 |
415 |
397,5 |
8,5 |
19,89 |
380 |
|
Р3 = 6,63 т/м2 |
|||
0 |
6,63 |
185 |
172,5 |
8,5 |
4,97 |
160 |
Модули осадки для верхней и нижней частей слоя торфа в принятом диапазоне нагрузок практически не меняются, разница между полученными значениями составляет менее 10 %, следовательно, слой торфа можно не разделять на отдельные слои.
Определим осадку слоя торфа при принятых нагрузках:
При Р1 =13,26 т/м2
При Р2= 26,52 т/м2
При Р3 = 6,63 т/м2
Зависимость = f ( S ) выражается формулой:
где |
̶ |
плотность грунтов насыпи; |
|
|
̶ |
плотность грунтов насыпи во взвешенном состоянии; |
|
|
̶ |
высота насыпи |
,0 = 1,95 - 1 = 0,95 т/м3
Рис. 1. Расчет осадки графоаналитическим способом, полученной расчетом
Ро=15,79 т/м², Sкон=266,8 см.
Рис. 2. Расчет осадки графоаналитическим способом, полученной в Гео 5
Ро=15,63 т/м², Sкон=249,5 см.
Расхождение в осадках составляет 17,3 см, что в пределах допустимого.