m0944

Глубина потока воды в канаве hК и толщина укрепления ее откосов и дна d определяются на основе законов равномерного движения воды в открытых руслах:

уравнение Дарси Q = wv ;

(2.11)

уравнение Шези v = c RiК ,

где Q – расчетный расход воды, м3/с; w – площадь сечения русла, м2; v – скорость потока воды, м/с; c – коэффициент, определяемый по формуле Н.Н. Павловского

здесь R – гидравлический радиус ( R = wc , где c – смоченный пе-

Рис. 2.8. Поперечное сечение водоотводной канавы, укрепленной каменной наброской

Вид и толщина укрепления канавы d, а значит и коэффициент его шероховатости nш зависят от скорости потока v, поэтому задача решается методом попыток : задаются видом укрепления и ве - личиной nш (табл. 2.1), определяют для них скорость v и, если она превышает допустимую для данного укрепления величинуvдоп , меняют вид укрепления на более надежный.

41

Расчет размеров канавы ведут либо методом гидравлически наивыгоднейшего сечения русла, либо методом подбором глубины hк и уклона iк .

2.4.3.2. Расчет размеров канавы методом гидравлически наивыгоднейшего сечения

Обычно этот метод применяется для низового(последнего) участка канавы, где расход водыQн наибольший. Для пропуска этого количества воды определяют минимально необходимую площадь русла:

1

где a = (при mк =1,5 k = 3,6 ; a = 0,345).

2 k - mк

Коэффициент шероховатости первоначально рекомендуется принять для наиболее распространенного в последнее время вида

42

укрепления – каменной наброски. По табл. 2.1 ni = 0,035 и, учитывая, что в большинстве случаев R £ 1м, y = 0,28.

Продольный уклон дна на низовом участке iк , доли, принимается, как правило, не менее продольного уклона местности за бров - кой откоса концевого участка выемки (например, при уклоне мест-

ности iм = 0,0075 iк = 0,008...0,009 ).

Затем вычисляют

Значение bк должно быть не менее 0,6 м. При невыполнении этого условия принимают bк = 0,6 м и hк =1,0 м.

Теперь следует убедиться в правильности выбора вида укрепления. Для этого по формуле Шези (2.11) вычисляют скорость потока воды v и, если она окажется выше допустимой (т.е. больше 3,0 м/с), расчет wmin , hк и bк повторяют для более мощного вида укрепления , приняв соответствующую величину nш (см. табл. 2.1).

Полную глубину канавы на низовом участке определяют из выражения Hк = hк + 0,2 + d, где 0,2 – запас, учитывающий возможное превышение Qн , а толщина укрепления d принимается по табл. 2.1.

2.4.3.3. Расчет размеров канавы методом подбора

Этот метод применяется для всех остальных участков канавы, расположенных выше низового. Приняв bк = const , назначают для следующего за низовым участка глубину потока водыhв и уклон дна iВ , руководствуясь выражением

где lв – длина рассчитываемого участка, м; iм-в – продольный уклон местности на данном участке, доли.

При назначении iв , доли, следует исходить из рекомендуемых условий:

iв ³ 0,003, iв > iм-в , iв < iк .

43

Правильность полученного значения hв , которое должно быть не менее 0,6 м, проверяется по расчетному расходу воды Qв , определяемому в следующем порядке:

и на низовом участке, так как вид укрепления канавы остается постоянным на всей ее длине.

Найдя скорость vв = cв Rвiв , определяют расчетный расход воды Qв = wвvв и сравнивают его по абсолютной величине с фактическим притоком воды к данному участку канавы, %:

Если это условие выполняется, то переходят к расчету следующего участка, который ведут аналогично рассмотренному. Если условие (2.16) не выполняется, то меняют уклон дна iв или длину участка lв , при которых соответственно изменяется величина hв , и расчеты повторяют до выполнения условия(2.16) (при Qв > Qф

увеличивают iв или lв , при Qв < Qф уменьшают lв ). В некоторых

случаях, когда не удается подобрать параметры канавы на верховом участке, приходится менять вид укрепления и проводить расчет заново, начиная с низового участка.

После этого по последнему расчетному значениюvв подбирают в соответствии с табл. 2.1 необходимое значение толщины слоя dв на верховом участке и определяют Hв = hв + 0,2 + dв .

2.4.4. Проектирование продольного профиля канавы

Продольный профиль канавы чертят в масштабе 1 : 100 по вертикали и 1 : 1000 по горизонтали, показывая на нем полную глубину Hк на каждом участке канавы, имея в виду, что расчетом эта

44

глубина определена для сечения в начале участка . На профиле ука - зывается вся информация, необходимая для производства основных и укрепительных работ: высотные отметки границ участков, их длина, продольные уклоны и вид укрепления с привязкой к путевым пикетам и указателю километров.

Исходной является отметка низовой бровки откоса верхового участка канавы, которая берется с поперечного профиля выемки, где глубина ее максимальна.

На рис. 2.9 показан пример продольного профиля нагорной канавы при следующих данных: канава длиной 350 м состоит из четы-

рех участков с расчетной глубиной потока водыh = 0,96 м,

1

h2 = 0,90 м, h3 = 0,84 м, h4 = 0,80 м и толщиной каменной наброски

по откосам и дну d1 = 0,3 м, d2 = 0,3 м, d3 = 0,25 м, d4 = 0,20 м. Отметка бровки низового откоса канавы в ее начале126,40 м. Остальные данные приведены на профиле.

2.5.Заключение к проекту выемки

Взаключении к проекту выемки кратко приводят результаты расчетов и принятых конструктивных решений. В нем отмечают:

1) размерные и конструктивные характеристики запроектированной выемки в заданном сечении (глубину по оси выемки, виды грунтов, ширину основной площадки, крутизну откосов, тип укрепления откосов и кюветов);

2) значения коэффициентов общей и местной устойчивости откоса принятой крутизны;

3) параметры дренажа (тип дренажа, глубина заложения дна, тип и диаметр дренажной трубы, конструкция смотровых колодцев, выпуск воды);

4) параметры нагорной канавы на низовом и верховом участке .

Взаключении также приводится поперечный профиль выемки в масштабе 1 : 200 со всеми необходимыми отметками и расстояниями .

45

46

Рис. 2.9. Продольный профиль нагорной канавы

3.Проектирование усиления подшпального основания для бесстыкового пути

3.1.Инженерно-геологическое обследование пути. Построение продольного профиля ремонтируемого участка

Исходные данные для проектирования противодеформационных конструкций получают при инженерно-геологическом обследовании участков пути. Обследование проводится в соответствии с требованиями [3, 4].

Исходными материалами для обследования служат данные наблюдений, полученные с помощью геодезических инструментов, и сведения о деформирующихся участках, числящиеся в паспортных формах ПУ-9 и ПУ-10.

В результате обследования устанавливают:

– характер залегания грунтов на ремонтируемых участках, их вид, состав и состояние;

–очертания основной площадки, состояние водоотводов, устойчивость откосов;

–данные по верхнему строению пути: тип рельсов, шпал, скреплений, мощность различных слоев балластных материалов;

–данные по ИССО, устройствам электрификации, СЦБ и

связи;

–климатические характеристики района.

Сплошное инженерно-геологическое обследование ремонтируемого участка пути выполняется в следующем объеме:

–обследование балластного слоя на каждом пикете проходкой шурфов глубиной до 1,5 м (шурфование выполняется по оси пути );

–бурение скважин глубиной 3 м по краю шпал и у основания насыпи через 300 м (для выявления грунтового сложения земляного полотна);

–отбор монолитов грунтов земляного полотна с глубины 1–2 м;

–во всех геологических выработках проводят наблюдение за положением уровня грунтовых вод;

–по данным ближайших метеостанций определяют сумму градусосуток отрицательных температур воздуха W за год, а также среднюю и максимальную за последние десять лет;

–по данным метеостанции устанавливают среднее многолетнее количество осадков по месяцам и толщину снежного покрова.

47

Лабораторными исследованиями образцов и монолитов определяют необходимые для проектирования расчетные характеристики грунтов. Результаты лабораторных работ оформляются в виде табл. 3.1, в которую включаются следующие характеристики : местонахождение скважины или шурфа, глубина отбора пробы грунта, толщина слоя балластных материаловh , естественная влажность Wе , влажность на границе раскатывания Wр и границе

текучести WL , число пластичности I p , показатель текучести I L ,

плотность сухого грунта rd , коэффициент пористости e и др.

По числу пластичностиI p определяют вид глинистого

грунта [10].

В зависимости от значения показателя текучестиI L различают следующие виды глинистых грунтов по консистенции:

–супеси твердые ( I L < 0 );

–супеси пластичные (0 £ I L £ 1);

–супеси текучие ( I L > 0 );

–суглинки и глины твердые ( I L < 0 );

–суглинки и глины полутвердые ( 0 £ I L £ 0,25 );

–суглинки и глины тугопластичные (0,25 < I L £ 0,50 );

–суглинки и глины мягкопластичные (0,50 < I L £ 0,75 );

–суглинки и глины текучепластичные (0,75 < I L £ 1);

–суглинки и глины текучие ( I L > 0 ).

Интенсивность пучения f , доли, определяют согласно дан-

Результаты инженерно-геологического обследования отображаются на продольном профиле ремонтируемого участка для последующего проектирования противодеформационных мероприя-

тий (рис. 3.1).

48

49

Окончание табл. 3.1

Примечание. В таблице обозначено: Hщ/Hа/Hп – толщина слоев балластных материалов под шпалой(щебень/асбест/песок), см; Wp – влажность на пределе раскатывания, %; WL – влажность на пределе текучести, %; Ip – число пластичности, %; We – природная влажность, %; f – интенсивность пучения, %; IL – показатель текучести, доли; hг – глубина отбора пробы грунта от верха шпалы, м; e – коэффициент пористости; ρd – плотность сухого грунта, г/см3; ρs – плотность частиц грунта, г/см3.

50