m0944

1.3.3. Расчет укрепления каменной наброской

Каменная наброска выполняется из двух и более слоев камня слабо выветриваемых пород, выдерживающих не менее 50 циклов замораживания-оттаивания.

Средний расчетный вес камня верхнего слоя наброски Qк , кН, определяется из условия устойчивости на всплывание и опрокидывание под действием волноприбоя:

где kзап – коэффициент запаса (для горной массы равен 2,0; для сортированного камня – 1,5); m – коэффициент формы камня, равный 0,025; gк – удельный вес камня, равный 24 кН/м3.

Средний расчетный размер камня в верхнем слое наброски, м, определяют по формуле

Каменную наброску устраивают по однослойному или двухслойному обратному фильтру из щебня и гравия.

При применении геотекстиля в качестве обратного фильтра под каменными набросками, имеющими dср > 0,30 м, на геотек-

стиль во избежание его повреждений отсыпают подушку из песка толщиной не менее 20 см [11].

Конструкцию укрепления изображают на рисунке с указанием отметок и расчетных размеров слоев наброски (рис. 1.5).

11

Рис. 1.5. Укрепление откоса пойменной насыпи двухслойной каменной наброской на геотекстиле:

1 – рисберма; 2 – верхний слой наброски с размером камня Dср ;

3 – нижний слой наброски с размером камня dср ;

4– песчано-гравийная смесь; 5 – геотекстиль

1.3.4.Определение верхней границы укрепления откосов

Высотная отметка верхней границы подтопляемого откоса , которая принимается обычно за отметку незатопляемой поверхности бермы (рис. 1.6), определяется по формуле

на откос фронтально подходящих волн, м; hп и Dz – соответственно высота подпора воды у моста и высота ветрового нагона, принимаемые из задания, м; a – величина запаса, м (для насыпей у больших и средних мостов принимается равной 0,5 м).

Рис. 1.6. Расчетная схема для определения отметки бермы

12

Высота наката фронтальных волн на откос вычисляется по

где kш – коэффициент шероховатости укрепления откоса(для плитного покрытия принимается равным0,90; для каменной наброски из булыжника– 0,55–0,60; для наброски из рваного камня – 0,35–0,45); ksp – коэффициент, учитывающий заложение

Незатопляемая часть откосов насыпи выше бермы укрепляется одним из двух способов: при песчаных грунтах насыпи– крупнообломочной обсыпкой толщиной 15–20 см, при глинистых грунтах – посевом семян многолетних трав по слою растительной подготовки толщиной 8–10 см.

1.4.Проектирование поперечного профиля насыпи

собеспечением устойчивости откосов

1.4.1.Общие положения

Целью данного раздела проекта является определение необхо - димой крутизны откосов пойменной насыпи и ширины берм , обеспечивающих требуемую устойчивость земляного полотна.

Расчет устойчивости ведут графоаналитическим методом [7, 11] по упрощенной схеме, предусматривающей рассмотрение в учебных целях одной из нескольких возможных круглоцилиндрических поверхностей смещения (в практике проектирования этот расчет имеет вариационный характер с целью оптимизации поперечного профиля насыпи).

1.4.2. Построение расчетной схемы

Расчетную схему чертят на листе миллиметровой бумаги в масштабе 1 : 100 (рис. 1.7) и показывают на ней поперечный контур низовой части насыпи. Для этого наносят поверхность основания с заданным поперечным уклоном местности, от нее вверх по

13

оси откладывают высоту насыпи ( Hн = Гбр - Гз ) и проводят гори-

зонтальную линию, на которой показывают бровки основной площадки на расстоянии от оси, равном 0,5(b + M + Dm) для двухпутного участка и 0,5b для однопутного (уширением основной площадки в наружную сторону кривой пренебрегают).

На уровне отметок ГВВ (по заданию) и верха бермы (по расчету в п. 1.3.4) проводят горизонтальные линии, от точки А пересечения линии ГВВ с осью насыпи проводят в направлении отко-

насыпи (см. прил. 1).

От бровок проводят линии откосов. Первоначально крутизна откосов назначается по нормативам[12] для насыпей типового профиля (табл. 1.5) и затем уточняется расчетом общей устойчивости насыпи с учетом ее подтопления.

Таблица 1.5

Крутизна откосов насыпей

Примечание. Консистенция грунтов определяется по показателю текучести I L .

14

Показатель текучести рассчитывается по формуле

нице раскатывания; WL – влажность на границе текучести.

В зависимости от значения показателя текучестиI L различают: супеси твердые и полутвердые I L < 0 (2-я строчка таблицы); супеси пластичные 0 £ I L £ 1 (3-я строчка); супеси текучие I L > 1 (4-я строчка); суглинки и глины твердые I L < 0 (2-я строчка); суглинки и глины полутвердые 0 £ I L £ 0,25 (2-я строчка); суглинки и

глины текучие I L > 1 (4-я строчка).

Ширину бермы с низовой стороны насыпи рекомендуется первоначально принять равной 4–5 м с тем, чтобы после окончания расчетов на основании полученного результата сделать вывод о до - статочности этой величины: при низкой устойчивости ширину бермы увеличивают до 10 м, а при излишне высокой устойчивости доводят до величины 2–3 м, вплоть до отказа от нее с целью сокращения объемов земляных работ.

Верху бермы придают поперечный уклон 0,04 для отвода атмосферных осадков, а крутизну ее откосов принимают 1 : 2.

Определяют высоту фиктивного столбика грунта насыпи, заменяющего поездную нагрузку и вес верхнего строения пути:

( P0 = 80 кПа [12]); bвс-1 – ширина полосовой нагрузки от веса верх - него строения пути на однопутном участке(принимается по табл. 1.6); Pвс – среднее давление от веса верхнего строения пути

16

(принимается по табл . 1.6); b0 – длина шпалы, м (при железобетонных шпалах b0 = 2,7 , при деревянных – 2,75); g – удельный вес грунта насыпи, определяемый по формуле

rS – плотность сложения частиц грунта насыпи (см. прил. 1); еe – коэффициент пористости грунта насыпи (см. прил. 1)); We – влажность грунта насыпи, доли (см. прил. 1); g – ускорение силы тяжести ( g = 9,81м/с2).

основной площадке насыпи по оси каждого пути.

Находят центр возможной кривой смещения . Для этого соединяют подошву откоса бермы (точка В) с одной из точек основной площадки (точки С1, С2, С3 – по выбору студента) и из середины полученной прямой восстанавливают перпендикуляр, являющийся линией центров кривых смещения. Затем проводят вспомогательную прямую под углом 36° к поверхности фиктивного столбика грунта, точка пересечения которой с перпендикуляром О1 является центром кривой смещения. Из этого центра проводят дугу ВС радиусом R.

Полученный блок смещенияВDЕGСF разбивают на отсеки, границы которых должны проходить через точки перелома попе-

17

речного профиля, точки пересечения кривой смещения с депрессионной прямой и поверхностью основания , точку пересечения де - прессионной прямой с поверхностью откоса , а также по вертикаль - ному радиусу. В случае если ширина какого-либо из полученных отсеков окажется более 5 м, он разбивается на два отсека.

1.4.3.Определение расчетных значений характеристик грунтов

Сучетом водонасыщения грунта в зоне подтопления насыпи в блоке смещения выделяют три слоя, границами которых являются депрессионная поверхность и поверхность основания.

На практике характеристики грунта определяют по результатам инженерно-геологического обследования конкретных объектов [4, 6, 10]. В учебных целях расчетные характеристики грунтов назначаются по прил. 1.

В первом слое (выше поверхности депрессии с уклономI0 )

характеристики грунта насыпи принимают следующими:

где g – удельный вес грунта насыпи (см. формулу (1.13)); je – угол внутреннего трения (см. прил. 1); ce – удельное сцепление грунта (см. прил. 1).

Во втором слое (между поверхностью депрессии и поверхностью основания) характеристики грунта определяют с учетом взвешивающего действия воды и дополнительного увлажнения после подтопления:

18

(см. прил. 1); je – угол внутреннего трения грунта основания насыпи (см. прил. 1); ce – удельное сцепление грунта основания насыпи (см. прил. 1).

1.4.4. Расчет устойчивости откоса насыпи

Устойчивость откоса оценивают для участка насыпи длиной 1 м коэффициентом устойчивости, который равен отношению суммы моментов сил, удерживающих блок, к сумме моментов сил, смещающих его:

мальная, и тангенциальная составляющие силы веса i -го отсека, кН; li – длина основания отсека, м; D0 – гидродинамическая сила, возникающая при вытекании воды из насыпи и действующая в центре тяжести водонасыщенной части блока смещения, кН, определяется по формуле

где Qi – вес отсека, вычисляемый по формуле

i=1

19

здесь w¢, w¢¢, w¢¢¢– площади частей отсека, находящихся соответственно в первом, втором и третьем слоях блока смещения, м2; bi – угол наклона основания отсека к горизонту, определяется по формуле

где xi – расстояние от середины основания отсека до направле-

ния вертикального радиуса R , м.

Расчет устойчивости удобно вести в форме табл. 1.7.

20