Экзамен / 37-48

37. Понятие слабого основания. Основные причины нарушения стабильности земляного полотна на слабых основаниях

38. Строительная классификация болот

39. Особенности системы расчётов земляного полотна на слабых основаниях

(?) 2 группы предельных состояний:

1. на обычных в первую очередь – откос, а на слабых – основание и затем уже откос (как правило, для оснований 2 типа)

2. при расчёте осадок нужно установить конечную осадку (стабилизированную), срок завершения этой осадки в целом, разделение осадки на строительную и эксплуатационную

3. необходимо сопоставить эксплуатационную осадку и темп её развития во времени; при невыполнении требовании СП применить доп. конструктивные решения

40. Определение расчётной нагрузки, действующей на слабое основание

Для оснований, деформация которых под насыпью составляет до 0,5 м, расчёт производится общим порядком - в нагрузке не учитывают S*p.

Если больше – то осадку добавляем в расчётную нагрузку.

Быстрая отсыпка – быстрее, чем успевают реализоваться деформации, то есть сразу H+S над поверхностью.

то есть, изменяя скорость строительства можно изменять значение Р и не разрушить основание

При проектировании насыпи на слабом основании необходимо учитывать прогноз уровня грунтовых вод!

Информация – в геологических и гидрологических отчётах.

При осушении нагрузка увеличивается и осадка ускоряется. Потом возвращается обратно.

Нагрузка на слабые основания зависит от осадки, а осадка зависит от нагрузки. Замкнутый круг, напрямую не решить, нужен побор.

41. Определение напряженного состояния оснований от внешней нагрузки

42. Методы оценки несущей способности слабых оснований под насыпями железных дорог, условие прочности слабого основания. Понятие безопасной нагрузки и коэффициента безопасности (стабильности)

1. Теория предельного равновесия грунтов

[P] получается определить несущую способность грунта – предельную величину давления на поверхности слабого основания, при малейшем превышении которой образуются сплошные поверхности сдвига и снование разрушается.

[Pбез] – такая нагрузка, при которой в основании совсем не возникает зон разрушения

2. Анализ напряженного состояния

Позволяет сразу определить величину безопасной нагрузки

Величина безопасной нагрузки определяется из условия, что ни в одной точке, ни в одном горизонте не будет достигаться запредельное напряженно-деформированное состояние.

(Почитать)

43. Оценка несущей способности слабого основания в различные моменты процесса консолидации, режимы отсыпки земляного полотна на слабых основаниях

Консолидация-уплотнение грунта путем отжатия воды из пор. Скорость консолидации

основания насыпи может быть повышена за счёт следующих мероприятий:

• устройство глубоких дренажных прорезей по обеим сторонам насыпи

• метод переменной дополнительной пригрузки (при помощи этого мероприятия можно ускорить консолидацию в 7-8 раз

Со временем вода отжимается из пор и C и увеличиваются

По мере консолидации слабого основания происходит отжатие воды из пор грунта, следовательно, понижение его влажности и пористости и увеличение его плотности, следовательно, повышение угла внутреннего трения и сцепление => безопасная нагрузка и коэффициент стабильности увеличиваются

Замедляя возведение земляного полотна, мы упрочняем основание.

1. Быстрая схема загружения – быстрая отсыпка насыпи на полную высоту с заносом на осадку

2. Медленная схема – скорость передачи нагрузки на слабое основание соотв. скорости нарастания прочности данного основания.

44. Классификация оснований по устойчивости (несущей способности)

I типа – Кбез (быстр.) не менее 1- прочность обеспечивается в любом случае - конструкция

II типа – Кбез (быстр.) менее 1, Кбез (медл.) не менее 1 – только при медленной отсыпке – конструкция+технология

III типа - Кбез (медл.) менее 1 - конструкция

45. Особенности расчёта устойчивости откосов земляного полотна на слабых основаниях

46. Принципы и методы расчёта конечной величины осадки насыпей на слабых грунтах. Прогноз хода осадки во времени

Прогноз осадки во времени

Важнейшим вопросом проектирования и строительства земляного полотна на слабых основаниях является прогноз этой осадки во времени. Можно считать, что естественные слабые основания в своем природном залегании находятся в стабилизированном состоянии, т.е. давление воды в порах равно нулю. Как только к поверхности прикладывается внешняя нагрузка 𝑝 от возводимой насыпи, часть внешнего давления будет передаваться на скелет грунта 𝑝𝑧 , а часть создавать напор в воде 𝑝𝑧 , причем в любой момент времени сумма давлений равна внешней нагрузке. 𝑝 = 𝑝𝑧 + 𝑝𝑊 Возникающая разность напоров в различных точках грунта основания будет вызывать фильтрацию воды из пор грунта, а сам грунт начнет уплотняться под действием нагрузки 𝑝𝑧 . С течением времени давление в воде будет уменьшаться, а давление в скелете грунта увеличиваться. Когда фильтрация воды прекратится, грунтовая масса опять придет в статическое состояние. Эта осадка основания, связанная с уплотнением грунта за счет фильтрации воды, носит название фильтрационной осадки, а сам процесс деформирования основания называется фильтрационной консолидацией.

Прогноз хода осадки во времени может осуществляться по упрощенному или по более точным методам. Рассмотрим упрощённый способ расчета. Приведем соответствующие расчетные формулы.

Коэффициент консолидации грунта, 𝐶к

где 𝐾ф – коэффициент фильтрации грунта, см/час; 𝑒ср – средний коэффициент пористости; 𝑎 – коэффициент сжимаемости грунта, см2 /кг; 𝜌𝐻2𝑂 – плотность воды, кг/см3 .

47. Типовые, групповые решения и индивидуальные проекты земляного полотна на слабых основаниях

При проектировании земляного полотна железных дорог на слабых основаниях приходится сталкиваться с рядом сложных, но многократно повторяющихся инженерно-геологических условий. В отдельных случаях такие условия отличаются исключительной индивидуальностью. В связи с этим при конструировании земляного полотна на слабых основаниях применяют:

типовые поперечные профили насыпей – это конструктивные решения, которые созданы в результате обобщения многолетнего положительного опыта проектирования, строительства и эксплуатации земляного полотна на слабых основаниях. Эти решения могут применяться без обоснования их инженерными расчетами, но с привязкой к местным условиям, которые должны быть изучены в достаточной степени при проведении инженерно-геологических изысканий;

групповые конструкции – это решения, которые разрабатываются для применения на ряде участков со сложными, но многократно повторяющимися на рассматриваемой трассе железной дороги инженерно-геологическими условиями. При этом параметры земляного полотна уточняются расчетами по двум группам предельных состояний, однако не требуют индивидуального обоснования для каждого объекта;

индивидуальные проектные решения – разрабатывают для сложных объектов, сооружаемых в сложных инженерно-геологических условиях. При этом конструктивное решение для каждого объекта обосновывается расчетами по двум группам предельных состояний.

Индивидуальные проекты земляного полотна на слабых основаниях применяют для следующих объектов и условий:

• насыпи в пределах болот I и III типов глубиной более 4 м;

• насыпи в пределах болот II типа глубиной более 3 м;

• насыпи в пределах болот I типа при поперечном уклоне минерального дна круче 1:10; насыпи в пределах болот II типа при поперечном уклоне минерального дна круче 1:15;

• насыпи в пределах болот III при поперечном уклоне минерального дна круче 1:20;

• насыпи в пределах болот с торфом неустойчивой консистенции, не поддающихся классификации;

• насыпи на слабых основаниях, сложенных другими слабыми грунтами.

48. Конструкции насыпей с полным и частичным удалением слабого грунта из-под насыпи

(лекция за 14.12)

(если вдруг чего не понятно на фото ранее)