1752
.pdf
ОБЕСПЕЧЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ
ДОРОЖНОЙ НАСЫПИ
xi
2 |
B |
|
|
R |
hi |
yi |
|
li |
|
|
|
|
|
Нн |
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
|
i |
|
|
|
Ni |
|
|
A |
Pi |
|
|
Нн |
|
|
|
C |
|
4,5Нн |
D |
Омск • 2011
0
Министерство образования и науки РФ ГОУ ВПО «Сибирская государственная автомобильно-дорожная
академия (СибАДИ)»
Кафедра инженерной геологии, оснований и фундаментов
ОБЕСПЕЧЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ
ДОРОЖНОЙ НАСЫПИ
Методические указания к курсовой работе по механике грунтов
Составители: А.С. Ловинецкий В.Н. Шестаков Н.И. Барац
Омск
СибАДИ
2011
1
УДК 624.131 ББК 38.581
Рецензент канд. техн. наук А.Г. Малофеев
Работа одобрена научно-методическим советом специальностей в качестве методических указаний для студентов специальности 270205
Обеспечение устойчивости дорожной насыпи: методические указания к курсовой работе по механике грунтов / сост.: А.С. Ловинецкий, В.Н. Шеста-
ков, Н.И. Барац. – Омск: СибАДИ, 2011. – 34 с.
Предназначены для использования при выполнении курсовой работы по механике грунтов студентами специальности 270205 – Автомобильные дороги и аэродромы. Составлены в соответствии с действующими нормами проектирования и учебной программой.
Рассматриваются задачи устойчивости дорожной насыпи на прочном и слабом основаниях, достигаемой армированием откосной части и темпом отсыпки.
Табл. 19. Ил. 10. Библиогр.: 6 назв.
© ГОУ СибАДИ», 2011
2
|
Оглавление |
|
Введение.............................................................................................. |
4 |
|
1. |
Подготовка исходных данных к курсовой работе....................... |
4 |
2. |
Обеспечение общей устойчивости откосной части насыпи |
|
(задача 1)................................................................................................... |
10 |
|
2.1.Проверка общей устойчивости откосной части насыпи...10
2.2.Расчет параметров армирования откосной части насыпи
геотекстильным материалом................................................................... |
18 |
3.Обеспечение устойчивости основания насыпи (задача 2)........ |
21 |
3.1. Определение продолжительности завершения |
|
интенсивной части осадки насыпи......................................................... |
21 |
3.2. Проверка устойчивости слабого основания насыпи.......... |
23 |
Библиографический список......................................................... |
31 |
Приложение 1. Ширина земляного полотна.............................. |
32 |
Приложение 2. Классификация глинистых грунтов................. |
32 |
Приложение 3. Значения коэффициента н для определения |
|
сжимающих напряжений в основании насыпи по ее оси..................... |
33 |
3
Введение
Основной целью работы является подготовка студентов к изучению дисциплины «Проектирование дорог».
В курсовую работу включены некоторые из наиболее важных задач дисциплины «Механика грунтов», позволяющие студентам специальности 270205 – Автомобильные дороги и аэродромы более глубоко усвоить её теоретические положения. В курсовой работе необходимо выполнить проверку устойчивости дорожной насыпи на прочном основании (задача 1) и в случае строительства дороги на слабом основании (задача 2) запроектировать мероприятия по ее обеспечению.
Работа состоит из пояснительной записки, включающей расчётные схемы, оформленной в соответствии с требованиями ГОСТа [6]. Расчетные схемы следует выполнять на миллиметровой бумаге формата А4 с соблюдением масштаба.
1.ПОДГОТОВКА ИСХОДНЫХ ДАННЫХ
ККУРСОВОЙ РАБОТЕ
Варианты исходных данных приведены в табл. 1.1 – 1.4 и пояснены на рис. 1. Мощность третьего слоя основания следует считать неограниченной. Ширина насыпи b определяется заданной категорией автомобильной дороги (прил. 1).
Рис.1.1. Схема к назначению исходных данных: WL – уровень подземных вод; 1,2 отметки подошвы слоев основания
4
Таблица 1.1
Варианты отметок геологического разреза основания насыпи (см. рис.1)
№ |
Подошва |
Подошва |
Уровень |
|
первого слоя |
второго слоя |
подземных вод |
||
варианта |
||||
основания |
основания |
|
||
|
|
|||
1 |
-2,3 |
-5,6 |
-1,6 |
|
2 |
-2,5 |
-7,0 |
-1,9 |
|
3 |
-1,6 |
-4,6 |
-1,8 |
|
4 |
-1,8 |
-6,0 |
-2,0 |
|
5 |
-2,8 |
-8,0 |
-1,5 |
|
6 |
-3,5 |
-6,9 |
-4,0 |
|
7 |
-4,2 |
-9,0 |
-5,0 |
|
8 |
-3,1 |
-9,5 |
-3,0 |
|
9 |
-5,6 |
-11,0 |
-4,8 |
|
10 |
-3,2 |
-8,0 |
-3,0 |
|
11 |
-4,7 |
-8,9 |
-4,0 |
|
12 |
-2,0 |
-6,0 |
-2,0 |
Примечание. За нулевую отметку принята отметка подошвы насыпи, совпадающая с отметкой кровли первого слоя основания
По исходным данным для грунта каждого слоя основания вычисляются:
- удельный вес грунта по группам предельных состояний
|
I,II I,II g , |
(1.1) |
где g – ускорение свободного падения, g = 9,81м/с2; |
|
|
- плотность грунта во взвешенном состоянии |
|
|
|
в s w / 1 e , |
(1.2) |
где w – плотность воды, w = 1,0 т/м3; |
|
|
- удельный вес грунта во взвешенном состоянии |
|
|
|
в вg. |
(1.3) |
Для глинистого грунта каждого слоя дополнительно определя- |
||
ют: |
|
|
- |
число пластичности |
|
|
JP WL WP ; |
(1.4) |
- |
показатель текучести |
|
|
JL W WP / JP . |
(1.5) |
Пользуясь прил. 2, по значению JL определяют консистенцию глинистого грунта.
5
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1.2 |
||
|
Варианты физических характеристик грунтов основания |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
Плотность грунта по |
Плот- |
Влажность грунта |
|
||||||
|
|
группам предельных |
|
||||||||
|
Номера слоев |
состояний, т/м3 |
ность |
|
|
|
Коэф- |
||||
№ |
основания и |
|
|
|
|
частиц |
|
|
|
фициент |
|
|
|
|
|
|
|
на гра- |
|||||
вари- |
по I |
по II |
грунта |
при- |
на гра- |
||||||
разновидность |
нице |
порис- |
|||||||||
анта |
грунта |
группе |
группе |
s , |
родная |
нице |
раска- |
тости е |
|||
|
|
I |
|
II |
т/м3 |
W |
текуче- |
||||
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
сти WL |
тыва- |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
ния W |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
P |
|
|
1 |
1.Суглинок |
1,97 |
1,98 |
2,71 |
0,29 |
0,39 |
0,25 |
0,77 |
|||
|
2.Песок мелкий |
2,00 |
2,03 |
2,67 |
0,27 |
– |
– |
0,67 |
|||
|
3.Песок пылев. |
1,98 |
1,99 |
2,65 |
0,29 |
– |
– |
0,72 |
|||
2 |
1.Суглинок |
1,96 |
1,98 |
2,73 |
0,32 |
0,36 |
0,21 |
0,82 |
|||
|
2.Песок мелкий |
2,05 |
2,07 |
2,66 |
0,30 |
– |
– |
0,67 |
|||
|
3.Глина |
1,94 |
1,95 |
2,75 |
0,20 |
0,51 |
0,27 |
0,69 |
|||
3 |
1.Суглинок |
1,85 |
1,88 |
2,71 |
0,25 |
0,31 |
0,23 |
0,80 |
|||
|
2.Песок мелкий |
1,95 |
1,98 |
2,65 |
0,20 |
– |
– |
0,61 |
|||
|
3.Песок ср. кр. |
1,97 |
2,00 |
2,66 |
0,16 |
– |
– |
0,54 |
|||
4 |
1.Супесь |
1,98 |
2,05 |
2,68 |
0,15 |
0,22 |
0,17 |
0,50 |
|||
|
2.Суглинок |
1,83 |
1,87 |
2,72 |
0,29 |
0,37 |
0,26 |
0,88 |
|||
|
3.Глина |
1,94 |
2,00 |
2,78 |
0,25 |
0,41 |
0,23 |
0,74 |
|||
5 |
1.Супесь |
1,96 |
1,98 |
2,72 |
0,17 |
0,21 |
0,15 |
0,61 |
|||
|
2.Суглинок |
1,91 |
1,97 |
2,71 |
0,30 |
0,36 |
0,21 |
0,79 |
|||
|
3.Глина |
2,00 |
2,05 |
2,75 |
0,32 |
0,51 |
0,27 |
0,77 |
|||
6 |
1.Суглинок |
1,96 |
1,98 |
2,72 |
0,28 |
0,35 |
0,25 |
0,75 |
|||
|
2.Песок мелкий |
1,94 |
1,96 |
2,67 |
0,34 |
– |
– |
0,83 |
|||
|
3.Глина |
1,97 |
1,99 |
2,77 |
0,20 |
0,44 |
0,20 |
0,67 |
|||
7 |
1.Суглинок |
1,97 |
1,99 |
2,70 |
0,26 |
0,32 |
0,18 |
0,71 |
|||
|
2.Супесь |
2,03 |
2,05 |
2,68 |
0,16 |
0,20 |
0,15 |
0,52 |
|||
|
3.Глина |
1,97 |
1,98 |
2,73 |
0,25 |
0,44 |
0,21 |
0,72 |
|||
8 |
1.Супесь |
2,03 |
2,05 |
2,68 |
0,16 |
0,20 |
0,15 |
0,52 |
|||
|
2.Песок пылев. |
2,06 |
2,09 |
2,66 |
0,23 |
– |
– |
0,57 |
|||
|
3.Глина |
2,00 |
2,03 |
2,72 |
0,24 |
0,46 |
0,20 |
0,66 |
|||
9 |
1.Суглинок |
1,98 |
2,00 |
2,69 |
0,26 |
0,32 |
0,18 |
0,69 |
|||
|
2.Песок пылев. |
1,97 |
1,98 |
2,67 |
0,23 |
– |
– |
0,66 |
|||
|
3.Песок ср. кр. |
1,75 |
1,78 |
2,66 |
0,22 |
– |
– |
0,82 |
|||
10 |
1.Супесь |
1,93 |
1,95 |
2,68 |
0,20 |
0,23 |
0,17 |
0,65 |
|||
|
2.Песок пылев. |
2,06 |
2,09 |
2,66 |
0,23 |
– |
– |
0,57 |
|||
|
3.Глина |
2,00 |
2,01 |
2,72 |
0,21 |
0,47 |
0,21 |
0,64 |
|||
11 |
1.Суглинок |
1,94 |
1,96 |
2,71 |
0,25 |
0,34 |
0,18 |
0,73 |
|||
|
2.Глина |
1,91 |
1,93 |
2,72 |
0,26 |
0,48 |
0,20 |
0,78 |
|||
|
3.Супесь |
2,04 |
2,07 |
2,71 |
0,22 |
0,24 |
0,16 |
0,60 |
|||
12 |
1.Супесь |
1,94 |
1,95 |
2,71 |
0,26 |
0,29 |
0,23 |
0,75 |
|||
|
2.Суглинок |
1,93 |
1,96 |
2,69 |
0,20 |
0,24 |
0,16 |
0,65 |
|||
|
3.Глина |
1,85 |
1,88 |
2,73 |
0,25 |
0,46 |
0,18 |
0,82 |
|||
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1.3 |
|
|
Варианты механических характеристик грунтов основания |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
Номера слоев |
Удельное сцепление |
Угол внутреннего тре- |
|
|||||
№ |
по группам предель- |
ния по группам пре- |
Модуль |
||||||
основания и |
ных состояний, |
дельных состояний, |
|||||||
вари- |
деформации Е, |
||||||||
разновидность |
кПа |
|
|
град |
|||||
анта |
грунта |
|
|
|
|
|
|
МПа |
|
по I |
|
по II |
по I |
|
по II |
||||
|
|
|
|
||||||
|
|
группе сI |
|
группе |
группе |
|
группе II |
|
|
1 |
1.Суглинок |
15 |
|
22 |
18 |
|
21 |
4,8 |
|
|
|
|
|||||||
|
2.Песок мелкий |
– |
|
– |
27 |
|
30 |
12,6 |
|
|
3.Песок пылев. |
– |
|
– |
23 |
|
27 |
18,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
1.Суглинок |
11 |
|
17 |
15 |
|
17 |
4,5 |
|
|
2.Песок мелкий |
– |
|
– |
27 |
|
31 |
10,8 |
|
|
3.Глина |
41 |
|
61 |
17 |
|
20 |
2,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
1.Суглинок |
15 |
|
23 |
19 |
|
22 |
5,0 |
|
|
2.Песок мелкий |
– |
|
– |
30 |
|
34 |
12,0 |
|
|
3.Песок ср. кр. |
– |
|
– |
35 |
|
38 |
18,0 |
|
4 |
1.Супесь |
13 |
|
19 |
26 |
|
30 |
14,6 |
|
|
2.Суглинок |
11 |
|
17 |
16 |
|
18 |
14,1 |
|
|
3.Глина |
36 |
|
54 |
17 |
|
19 |
20,2 |
|
5 |
1.Супесь |
9 |
|
14 |
22 |
|
25 |
14,0 |
|
|
2.Суглинок |
12 |
|
18 |
15 |
|
17 |
8,5 |
|
|
3.Глина |
35 |
|
52 |
17 |
|
19 |
16,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
1.Суглинок |
15 |
|
23 |
18 |
|
21 |
5,6 |
|
|
2.Песок мелкий |
– |
|
– |
27 |
|
30 |
2,0 |
|
|
3.Глина |
43 |
|
65 |
17 |
|
20 |
14,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
1.Суглинок |
12 |
|
18 |
15 |
|
17 |
6,2 |
|
|
2.Супесь |
13 |
|
19 |
25 |
|
29 |
13,5 |
|
|
3.Глина |
39 |
|
58 |
17 |
|
19 |
14,1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
1.Супесь |
12 |
|
18 |
25 |
|
29 |
14,2 |
|
|
2.Песок пылев. |
– |
|
– |
31 |
|
34 |
12,6 |
|
|
3.Глина |
45 |
|
68 |
17 |
|
20 |
15,8 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
1.Суглинок |
15 |
|
23 |
15 |
|
17 |
4,9 |
|
|
2.Песок пылев |
– |
|
– |
25 |
|
29 |
6,9 |
|
|
3.Песок ср. кр |
– |
|
– |
35 |
|
38 |
16,8 |
|
10 |
1.Супесь |
9 |
|
13 |
21 |
|
24 |
10,2 |
|
|
2.Песок пылев. |
– |
|
– |
31 |
|
34 |
9,2 |
|
|
3.Глина |
45 |
|
68 |
17 |
|
20 |
13,6 |
|
11 |
1.Суглинок |
15 |
|
23 |
18 |
|
21 |
5,2 |
|
|
2.Глина |
35 |
|
52 |
17 |
|
19 |
12,0 |
|
|
3.Супесь |
9 |
|
14 |
22 |
|
25 |
14,6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
12 |
1.Супесь |
7 |
|
11 |
18 |
|
21 |
5,0 |
|
|
2.Суглинок |
19 |
|
28 |
19 |
|
22 |
12,3 |
|
|
3.Глина |
33 |
|
49 |
16 |
|
18 |
18,0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
Для грунта насыпи вычисляют удельный вес |
|
||||
|
|
н н g . |
(1.6) |
||
|
Варианты характеристик насыпи |
Таблица 1.4 |
|||
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
№ |
Высота насыпи |
Плотность |
Угол внутреннего |
Удельное |
|
сцепление cI , |
|||||
варианта |
Hн , м |
н , т/м3 |
трения I , град |
||
|
|
|
|
кПа |
|
1 |
5,9 |
2,05 |
16 |
8,0 |
|
2 |
6,5 |
2,01 |
17 |
10,8 |
|
3 |
5,8 |
2,05 |
18 |
9,6 |
|
4 |
6,0 |
1,97 |
17 |
12,0 |
|
5 |
5,6 |
1,98 |
20 |
10,8 |
|
6 |
6,2 |
2,03 |
15 |
9,0 |
|
7 |
6,1 |
2,07 |
18 |
8,8 |
|
8 |
8,0 |
2,05 |
20 |
6,2 |
|
9 |
6,4 |
1,99 |
18 |
14,4 |
|
10 |
6,9 |
2,05 |
17 |
8,5 |
|
11 |
6,3 |
2,03 |
15 |
6,8 |
|
12 |
5,5 |
2,02 |
18 |
13,0 |
|
Примечание. Грунт насыпи считать связным.
Пример 1. Подготовка исходных данных
Рис. 1.2. Расчетная схема насыпи и её основания
8
Исходные данные согласно заданию приводим в табл. 1.5 – 1.7.
Таблица 1.5
Физические характеристики грунтов основания
№ |
|
Разновидность |
|
|
I , |
|
II , |
|
s , |
|
W |
|
W |
|
|
|
|
W |
|
|
е |
||||
вари- |
|
|
|
|
|
|
|
L |
|
Р |
|
||||||||||||||
анта |
|
|
грунта |
|
т/м3 |
|
т/м3 |
|
т/м3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
|
1.Супесь |
|
1,98 |
|
2,05 |
2,68 |
|
0,15 |
|
0,22 |
|
|
|
0,17 |
|
0,50 |
|
|||||||
|
|
2.Песок мелкий |
|
1,95 |
|
1,98 |
2,65 |
|
0,20 |
|
– |
|
– |
|
0,61 |
|
|||||||||
|
|
3.Суглинок |
|
1,94 |
|
1,96 |
2,71 |
|
0,25 |
|
0,34 |
|
|
|
0,18 |
|
0,73 |
|
|||||||
|
|
|
Механические характеристики грунтов основания |
Таблица 1.6 |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
№ |
|
|
Разновидность |
|
|
сI |
|
/сII , кПа |
|
I / II , град |
|
|
Е, МПа |
||||||||||||
вари- |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
анта |
|
|
грунта |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
|
|
1.Супесь |
|
|
|
13/19 |
|
|
|
26/30 |
|
|
|
|
|
|
18,6 |
|
|
|||||
|
|
|
2.Песок мелкий |
|
|
|
|
–/– |
|
|
|
30/34 |
|
|
|
|
|
|
12,0 |
|
|
||||
|
|
|
3.Суглинок |
|
|
|
15/23 |
|
|
|
18/21 |
|
|
|
|
|
|
12,6 |
|
|
|||||
|
|
|
|
Характеристики насыпи |
|
|
|
|
|
Таблица 1.7 |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
№ |
|
|
Высота насыпи |
|
|
Плотность |
|
Угол внутреннего |
|
|
|
Удельное |
|
||||||||||||
вари- |
|
|
|
|
|
|
сцепление |
|
|||||||||||||||||
|
|
Hн, м |
|
|
|
3 |
|
трения I , град |
|
|
|
|
|
||||||||||||
анта |
|
|
|
|
н, т/м |
|
|
|
|
|
cI , кПа |
|
|||||||||||||
13 |
|
6,8 |
|
|
|
|
2,00 |
|
|
|
16 |
|
|
|
|
|
|
|
12,2 |
|
|
||||
Вычисляем физические характеристики грунта слоев основания и определяем консистенцию глинистого грунта.
1-й слой основания – супесь:
I I g 1,98 9,81 19,42 кН/м3;II II g 2,05 9,81 20,11 кН/м3;
в |
|
s w |
|
2,68 1 |
1,12 т/м3; |
1 e |
|
||||
|
|
1 0,50 |
|||
в в g 1,12 9,81 10,99 кН/м3; JP WL WP 0,22 0,17 0,05;
9