3. Расчет устойчивости насыпи:

Н_н = 15,04 м; В_оп = 6,5 м; О_ос = 197,90 м; О_нк = 204,4 м.

Характеристики грунта насыпи: γ_sн = 25,7 кН/м³; γ_н = 19,45 кН/м³;

W = 17%; е_н = 0,680; с_н = 18 кПа; φ_н = 26°; I_о = 0,05; грунта основания: γ_sос = 25,9 кН/м3; с_ос = 22 кПа; φ_ос = 28°, W = 15%.

Нагрузки: р_п = 70 кПа; b_п = 2,75 м; верхнее строение пути среднего типа; шпалы железобетонные, р_вс = 15,0 кПа; b_вс = 4,50 м, заданный коэффициент устойчивости К_зд = 1,2.

Поперечный профиль пойменной насыпи проектируется по условию обеспечения ее устойчивости. Коэффициент устойчивости насыпи из глинистых грунтов определяется графоаналитическим способом.

Вычисляют:

Удельный вес грунта увлажненной части насыпи:

(4)

Основания:

(5)

Площади (части) отсеков:

(6)

Вес отсеков неувлажненной зоны:

(7)

Неувлажненной и увлажненной зоны насыпи:

(8)

То же с учетом увлажненной части основания:

(9)

Измеряют радиус R, проекции радиуса х_i для каждого отсека, определяют синусы, косинусы углов β_i между направлениями вертикальных векторов веса и радиуса для каждого отсека.

Вычисляют:

(10)

(11)

(12)

(13)

(14)

(15)

где k_f = 0,7…0,8.

Измеряют центральные углы α_н, α_нв, α_осв; длины основания отсеков l_i или вычисляют длины кривых:

α_н = 26º; α_нв = 20º; α_осв = 28º;

l_αi = π R α_i / 180 = ∑l_i. (16)

l₁ = 14,43; l₂ = 11,10; l₃ = 15,54.

Определяют гидродинамическую силу:

Р_гд = I_оγ_в (∑ω_нвi + ∑ω_освi); (17)

Р_гд = 0,05 · 9,81· (69,59 + 4,88) = 36,53.

Коэффициент устойчивости рассчитывается по формуле:

K_ус = [f_н ∑(Q_нi ∙ cosβ_i) + f_нв∑(Q_нвi ∙ cosβ_i) + f_осв∑(Q_освi ∙ cosβ_i) + с_н∑l_нi + с_нв∑l_нвi +с_осв∑l_освi + ∑(Q_освi ∙ sinβi) _уд] / [∑(Q_нi ∙ sinβ_i) + ∑(Q_нвi ∙ sinβ_i) + ∑(Q_ocвi ∙ sinβ_i)_cд + Р_гд]; (18)

К_ус= ((0,488∙860,19)+(0,390∙1391,44)+(0,425∙1038,56)+(18∙14,43)+ +(9∙11,10)+(11∙15,54)+20,08)/(875,89+590,66+117,66+36,53) =1,21.

Поскольку К_ус = 1,21> К_зд = 1,20, принимаем поперечный профиль пойменной насыпи типовых очертаний с бермой шириной 4,0 м (рисунок 1).

Таблица 1 – Расчетные показатели К_ус (R = 31,79 м)

Наименование	Значения расчетных показателей по отсекам																				Сумма
	1	2	3			4		5		6		7		8		9		10
1	2	3	4			5		6		7		8		9		10		11		12
хi, м	26,13	23,82	20,21			15,71		11,66		8,41		6,41		3,05		0,33		3,78
sin bi = хi /R	0,8220	0,7493	0,6357			0,4942		0,3668		0,2645		0,2016		0,0959		0,0104		0,1189
cos bi	0,5696	0,6622	0,7719			0,8694		0,9303		0,9644		0,9795		0,9954		0,9999		0,9929
bi, м	2,75	1,88	5,33			3,67		4,45		2,05		1,95		4,77		0,66		7,56
hн(i-1), м	4,86	4,02		6,15		7,05		6,70		5,93		6,50		6,91
hнi, м	8,88	6,15		7,05		6,7		5,93		6,5		6,91		0,00
wнi, м2	18,89	9,53	35,18			25,23		28,10		12,74		13,08		16,48
Qнi = γнwнi, кН	367,41	185,36	684,25			490,72		546,55		247,79		254,41		320,54
Qнicos bi	209,26	122,75	528,18																	860,19
Qнisin bi	302,00	138,89	435,00																	875,89
hнв(i-1), м						0,00		2,03		3,71		4,24		4,20		4,11		3,78
hнвi, м						2,03		3,71		4,24		4,20		4,11		3,78		0,00
w'нвi, м2	-	-	-			3,73		12,77		8,15		8,23		19,82		2,60		14,29		69,59
Q'нвi = γнвw'нвi, кН	-	-	-			35,28		120,80		77,10		77,85		187,49		24,60		135,18
Qнвi = Qнi + Q'нвi	-	-	-			526,01		667,34		324,89
Qнвicos bi	-	-	-			457,29		620,84		313,31		-		-		-		-		1391,44
Qнвisin bi	-	-	-			259,94		244,77		85,95		-		-		-		-		590,66
hос(i-1), м												0,00		0,41		0,88		0,89
hосi, м												0,41		0,88		0,89		0,00
w''осi, м2	-	-			-		-		-		-		0,40		0,86		0,26		3,36		4,88
Q''оci = gосiw''осi, кН	-	-			-		-		-		-		4,01		8,64		2,61		33,74
Qоci = Qнi + Q'нвi + Q''оci	-	-			-		-		-		-		336,27		516,66		27,21		168,92
Qоci cos bi	-	-			-		-		-		-		329,37		514,28		27,20		167,72		1038,56
Qоci sin bi/сд													67,80		49,57		0,28		-		117,66
Qоci sin bi/уд													-		-		-		20,08		20,08