3.3. Проектирование поперечных профилей земляного полотна

Конструкции земляного полотна принимаются на основе решений по продольному профилю с учетом рельефа местности, грунтово-гидрологических решений, а также дорожно-климатического районирования территории Российской Федерации.

Для благоприятных грунтовых условий разработаны типовые конструкции земляного полотна, применяемые для насыпей высотой до 12 м и выемок глубиной до 12м

На поперечном профиле конструкций земляного полотна указывают: линию поверхности земля (условно), контур проектируемого земляного полотна с указанием крутизны откосов, ширину земляного полотна и его элементов, направления обочин и откосов, конструкцию дорожной одежды(схематично) и границы отвода земли.

Симметричные поперечные профили конструкций земляного полотна изображают до оси симметрии (оси дороги).

Крутизну откосов насыпей высотой до 3 м на 1-3 категорий следует назначать с учетом безопасного съезда транспортных средств в аварийных ситуациях, как правило, не круче 1:4, а для дорог остальных категорий при высоте насыпи до 2 м – не круче 1:3.

На ценных землях крутизну откосов допускается увеличивать до 1:3-1:2.

При высоте насыпи более указанных выше значений (до 6 м) крутизну откосов на дорогах всех категорий принимают 1:1,5. при высоте насыпи от 6 до 12 м верхнюю часть насыпи высотой 6 м устраивают с откосов 1:1,5, нижнюю – 1:1,75.

Для выемок( независимо от их глубины) внутренний откос принимают равным 1:3, а крутизну внешнего откоса – в зависимости от глубины выемок и заносимости ее снегом:

• При H_В до 1 м – раскрытыми с крутизной откоса от 1:5 до 1:10 или разделанными под насыпь

• При H_В от 1 до 5 м на снегозаносимых участках с откосом 1:1,5 – 1:2 и дополнительными полками или обочинами шириной не менее 4 м

• При H_В от 1 до 5 м на снегозаносимых участках и при H_В от 5 до 12 м во всех случаях – 1:1,5.

При проектировании выемок в скальных грунтах наибольшую крутизну откосов принимают 1:0,2, в крупнообломочных грунтах независимо от глубины выемки (до H_В12м) – 1:1-1:1,5.

Вычерчивают в масштабе 1:100 или 1:200 все типовые поперечные профили, встречающиеся на запроектированном участке продольного профиля.

3.4. Подсчет объемов земляных работ

Объемы земляных работ подсчитываются по формуле и сводится в табл.

где ,–площади поперечных сечений земляного полотна на участке L определяемые по формуле

где В_в , В_н ­ ширина земляного полотна поверху и по подошве.

Таблица

Пикеты , плюсы	Расстояние между поперечниками L, м	Рабочая отметка hраб, м	Объем, м3
			насыпи	выемки

Раздел 4. Земляное полотно

4.1. Расчет устойчивости земляного полотна

Разрушение земляного полотна, как правило, начинается с обрушения откосов, которое происходит по поверхностям скольжения, близким к круглоцилиндрическим.

Устойчивость земляного полотна оценивается в условиях плоской задачи, то есть рассматривается массив грунта, расчлененный плоскостями, перпендикулярными оси дороги, протяженностью 1м.

Обрушение откосов происходит под влиянием внешних нагрузок (автомобилей и др.) и собственного веса грунтового массива. Внешняя нагрузка заменяется равномерно распределенной нагрузкой, q= 30 кПа

Устойчивость откоса оценивается величиной коэффициента устойчивости, который равен отношению момента сил, удерживающих откос от смещения, к моменту сил, способствующих смещению. Сдвигающий и удерживающий моменты определяются относительно центра кривой возможного смещения откоса.

Исходные данные для расчета:

Высота насыпи – м

Грунт земляного полотна –

Плотность грунта – γ_н = кН/м³

Удельное сцеление – с = кН м³

Угол внутреннего трения –φ =

Проектируем индивидуальный тип поперечного профиля. (рис.1) и рассчитаем устойчивость откоса по формулам

k_у = М_уд / М_опр

М_уд = R ( (Q_i cos _I tg ) + cl), кНм

где  – угол внутреннего трения;

с – удельное сцепление, кПа;

Q_i – давление (вес) обрушаемой части откоса насыпи с учетом нагрузки q на поверхности насыпи от транспорта, кН;

d – угол наклона отрезков кривой скольжения к горизонтeв пределах каждой призмы;

l – длина окружности кривой обрушения, м

l =  R  /180;

где –R – радиус кривой скольжения, м (определяется в масштабе по рис. 1);

g – угол, стягивающий кривую скольжения (определяется в масштабе по рис. 1).

М_опр = R  (Q_i sin _i), кНм

Угол наклона d определяется по sin δ= X/R,

где X – расстояние от центра тяжести каждой призмы до вертикального радиуса, определяемое по рис. 1 в масштабе.

Значения sindпринимают со знаком + для расстояний, отмеченных право от вертикального радиуса, и со знаком – для расстояний, отмеченных влево от вертикального радиуса, т. е. составляющие веса призмQ_i sin d_i, расположенные влево от вертикального радиуса, повышают устойчивость откоса.

Минимальное требуемое значение коэффициента устойчивости, при котором устойчивость откоса насыпи или выемки обеспечена, равно 1,3.

Отсеченный кривой скольжения участок земляного полотна разбивают на ряд вертикальных призм шириной 3 м и толщиной 1м ( в направлении оси дороги), ведя отсчет от внутреннего контура кривой скольжения.

Вес каждой призмы грунта определяется по формуле

Q_i = w,_i γ_i,

где w_I– площадь призмы ,м2

γ_i –плотность грунта естественного сложения, кН/м³

Результаты расчета приведены в табл. 1.

Таблица 1

№	w , м2	Q, кН/м	sin d,	cos d,	Q sin d, кН/м	Q cos d, кН/м
					S	S

М_уд = кНм

М_опр = кНм

k_у =

k_у = > k_тр= 1,30 Условие устойчивости выполняется