- •ВВЕДЕНИЕ
- •РАЗДЕЛ ПЕРВЫЙ. ОБОСНОВАНИЕ ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ
- •ГЛАВА 1. КЛАССИФИКАЦИЯ И НОРМЫ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
- •1.1 Классификация автомобильных дорог
- •1.2. Нормы проектирования автомобильных дорог
- •1.3. Расчетные скорости, нагрузки и габаритные размеры подвижного состава
- •1.4. Охрана окружающей среды
- •Приложение 1. Список рекомендуемых нормативно-технических документов
- •1.1. Общие стандарты
- •1.2. Грунты, земляное полотно, торф
- •1.3. Асфальтобетонные смеси, битум
- •1.3. Бетон, железобетон. Бетонные смеси, щебень, гравий, песок, цемент, шлаки, шламы и другие материалы
- •1.5. Автомобильные, железные дороги, аэродромы, земляное полотно дорог, мосты и трубы, укрепительные работы (изыскания, проектирование, строительство)
- •1.6. Основания и фундаменты
- •1.7. Изыскания автомобильных, железных дорог, аэродромов
- •1.8. Эксплуатация автомобильных дорог
- •1.9. Геотекстиль
- •1.10. Экология, климатология
- •1.11. Безопасность движения и техника безопасности
- •ГЛАВА 2. ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОЕКТИРОВАНИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
- •2.1. Общие положения
- •2.2. Предпроектное проектирование
- •2.3. Разработка проектной документации
- •2.4. Разработка рабочих чертежей
- •2.5. Состав проектной документации
- •2.6. Оформление проектной документации
- •Приложение 2.1.
- •Приложение 2.2.
- •Перечень технических документов, подлежащих использованию при разработке обоснования инвестиций
- •Приложение 2.3.
- •Перечень материалов и документов, включаемых в состав обоснования инвестиций (ОИ).
- •Приложение 2.4.
- •Перечень материалов и документов, включаемых в состав обосновывающих материалов инженерного проекта (ИП).
- •ГЛАВА 3. СОВРЕМЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЯ ИЗЫСКАНИЙ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
- •3.1. Особенности традиционной технологии изысканий автомобильных дорог и ее анализ
- •3.2. Особенности технологии изысканий автомобильных дорог при проектировании на уровне САПР-АД
- •3.3. ГИС-технологии в изысканиях автомобильных дорог
- •3.4. Методы обоснования полосы варьирования конкурирующих вариантов трассы
- •3.5. Цифровое моделирование рельефа, ситуации и геологического строения местности
- •3.6. Виды цифровых моделей местности
- •3.7. Методы построения цифровых моделей местности
- •3.8. Математическое моделирование местности
- •3.9. Задачи, решаемые с использованием цифровых и математических моделей
- •ГЛАВА 4. ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ СТРОИТЕЛЬСТВА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ И МОСТОВЫХ ПЕРЕХОДОВ
- •4.1. Структура экономического обоснования дорожного строительства
- •4.2. Перспективный парк автомобилей
- •4.3. Прогнозирование перспективной интенсивности движения
- •4.4. Методы оценки общественной эффективности инвестиционных проектов дорожного строительства
- •4.5. Процедуры учета неопределенности
- •4.6. Элементы затрат-выгод инвестиционных проектов дорожного строительства
- •5.1. Геодезические опорные сети
- •5.2. Обозначение пунктов государственных геодезических сетей на местности
- •5.3. Привязка к пунктам государственных геодезических сетей
- •5.4. Планово-высотное обоснование топографических съемок
- •5.5. Электронная тахеометрическая съемка
- •5.6. Наземно-космическая съемка
- •5.7. Наземное лазерное сканирование
- •6.1. Общие сведения об организации и составе инженерно-геологических изысканий
- •6.2. Современные технические средства, применяемые при инженерно-геологических изысканиях
- •6.3. Инженерно-геологические изыскания на полосе варьирования трассы
- •6.4. Инженерно-геологические изыскания по принятому варианту трассы
- •6.5. Разведка местных дорожно-строительных материалов
- •6.6. Лабораторные испытания и полевые методы исследования физико-механических свойств грунтов и материалов
- •6.8. Камеральная обработка и представляемые материалы
- •7.1. Состав инженерно-гидрометеорологического обоснования проектов
- •7.3. Морфометрические работы
- •7.4. Гидрометрические работы
- •7.5. Аэрогидрометрические работы
- •РАЗДЕЛ ВТОРОЙ. ОСНОВНЫЕ ПРОЕКТНЫЕ РАБОТЫ
- •ГЛАВА 8. ОБОСНОВАНИЕ ТРЕБОВАНИЙ К ГЕОМЕТРИЧЕСКИМ ЭЛЕМЕНТАМ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
- •8.1. Элементы плана автомобильных дорог
- •8.2. Элементы поперечных профилей
- •8.3. Элементы продольного профиля
- •8.4 Ширина проезжей части и земляного полотна
- •8.5. Остановочные, краевые полосы и бордюры
- •8.6. Поперечные уклоны элементов дороги
- •8.7. Нормы проектирования плана и продольного профиля
- •8.8. Переходные кривые
- •8.9. Виражи
- •8.10. Уширение проезжей части
- •8.11. Серпантины
- •8.12. Мосты и трубы
- •8.13. Тоннели
- •ГЛАВА 9. ПЛАН АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ. ПРИНЦИПЫ ЛАНДШАФТНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
- •9.1. Выбор направления трассы
- •9.2. Элементы клотоидной трассы
- •9.3. Принципы трассирования
- •9.4. Цели и задачи ландшафтного проектирования*
- •9.5. Согласование элементов трассы с ландшафтом
- •9.6. Особенности трассирования автомобильных дорог в характерных ландшафтах
- •9.7. Согласование земляного полотна с ландшафтом
- •9.8. Правила обеспечения зрительной плавности и ясности трассы
- •ГЛАВА 10. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
- •10.1. Принципы проектирования продольного профиля
- •10.2. Критерии оптимальности
- •10.3. Комплекс технических ограничений
- •10.4. Техника проектирования продольного профиля в традиционном классе функций
- •ГЛАВА 11. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
- •11.1. Элементы земляного полотна и общие требования к нему
- •11.2. Грунты для сооружения земляного полотна
- •11.3. Природные условия, учитываемые при проектировании земляного полотна
- •11.4. Учет водно-теплового режима при проектировании верхней части земляного полотна
- •11.5. Поперечные профили земляного полотна в обычных условиях
- •11.6. Проектирование насыпей на слабых основаниях
- •11.7. Проверка устойчивости откосов при проектировании высоких насыпей и глубоких выемок
- •11.8. Земляное полотно на склонах
- •ГЛАВА 12. ПРОЕКТИРОВАНИЕ НЕЖЕСТКИХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД
- •12.1. Общие сведения
- •12.2. Основы конструирования нежестких дорожных одежд
- •12.3. Расчеты нежестких дорожных одежд на прочность
- •12.4. Расчет конструкции дорожной одежды в целом по допускаемому упругому прогибу
- •12.5. Расчет по условию сдвигоустойчивости подстилающего грунта и малосвязных конструктивных слоев
- •12.6. Расчет конструкции дорожной одежды на сопротивление монолитных слоев усталостному разрушению от растяжения при изгибе
- •12.7. Обеспечение морозоустойчивости дорожной одежды
- •12.8. Осушение дорожной одежды и земляного полотна
- •ГЛАВА 13. КОНСТРУКЦИИ И ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЕТА ЖЕСТКИХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД
- •13.1. Область применения. Основные виды покрытий
- •13.2. Общие требования к жестким дорожным одеждам. Основные принципы конструирования
- •13.3. Особенности конструкций жестких дорожных одежд
- •13.4. Основные положения расчета жестких дорожных одежд
- •Список литературы к главе 13
- •ГЛАВА 14. ОСОБЕННОСТИ РАСЧЕТА ЖЕСТКИХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД
- •14.1. Напряжения в цементобетонном покрытии от внешней нагрузки
- •14.2. Определение разрушающей нагрузки для плит цементобетонного покрытия
- •14.3. Определение напряжений в цементобетонном покрытии по прогибам, измеренным в натуре
- •14.4. Определение эквивалентного модуля упругости и коэффициента поперечной деформации многослойного основания под жестким дорожным покрытием
- •14.5. Температурные напряжения
- •14.6. Устойчивость плит бетонных дорожных покрытий при повышении температуры
- •14.7. Прочность при усилении жестких покрытий слоем асфальтобетона или цементобетона
- •14.8. Устойчивость против выпирания асфальтобетонного слоя на цементобетонном основании
- •14.9. Устойчивость положения плиты со свободными краями при нагрузке от транспортных средств
- •Список литературы к главе 14
- •ГЛАВА 15. ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ПОВЕРХНОСТНОГО И ПОДЗЕМНОГО ДОРОЖНОГО ВОДООТВОДА
- •15.1. Система поверхностного и подземного дорожного водоотвода
- •15.2. Нормы допускаемых скоростей течения воды
- •15.3. Определение объемов и расходов ливневых и талых вод с малых водосборов
- •15.4. Гидравлический расчет дорожных канав
- •15.5. Гидравлический расчет отверстий малых мостов и труб
- •15.6. Косогорные сооружения поверхностного водоотвода
- •15.7. Укрепление русел за сооружениями
- •15.8. Расчет дренажа
- •15.9. Некоторые рекомендации к разработке региональных норм стока
- •ГЛАВА 16. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МОСТОВЫХ ПЕРЕХОДОВ
- •16.1. Основные сведения о проектировании переходов через большие водотоки
- •16.2. Гидрологические расчеты
- •16.3. Морфометрические расчеты
- •16.4. Прогноз природных деформаций русел рек
- •16.5. Расчет срезок пойменных берегов подмостовых русел и отверстий мостов
- •16.6. Расчет общего размыва
- •16.7. Определение максимальной глубины расчетного общего размыва
- •16.8. Расчет местного размыва у опор мостов
- •16.9. Расчет размывов переходов коммуникаций у мостовых переходов
- •16.10. Расчет характерных подпоров на мостовых переходах
- •ГЛАВА 17. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПОДХОДОВ, РЕГУЛЯЦИОННЫХ И УКРЕПИТЕЛЬНЫХ СООРУЖЕНИЙ
- •17.1. Условия работы пойменных насыпей
- •17.2. Проектирование подходов к мостам
- •17.3. Проектирование оптимальных пойменных насыпей
- •17.4. Расчет устойчивости откосов подтопляемых насыпей
- •17.5. Расчет осадок пойменных насыпей
- •17.6. Расчет скорости осадки насыпей на слабых основаниях
- •17.7. Задачи и принципы регулирования рек у мостовых переходов
- •17.8. Конструкции регуляционных сооружений на мостовых переходах
- •ГЛАВА 18. ПЕРЕСЕЧЕНИЯ И ПРИМЫКАНИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
- •18.1. Общие положения и требования по проектированию пересечений и примыканий в одном уровне
- •18.2. Классификация пересечений автомобильных дорог в разных уровнях и требования к ним
- •18.3. Элементы пересечений автомобильных дорог в разных уровнях
- •18.4. Задачи, решаемые при проектировании развязок движения в разных уровнях
- •18.5. Анализ условий пересечений при проектировании развязок
- •18.6. Пропускная способность развязок в разных уровнях и оценка безопасности движения
- •18.7. Технико-экономическое сравнение вариантов развязок движения
- •ГЛАВА 19. ОСОБЕННОСТИ ИЗЫСКАНИЙ И ПРОЕКТИРОВАНИЯ ДОРОГ НА МНОГОЛЕТНЕМЕРЗЛЫХ (ВЕЧНОМЕРЗЛЫХ) ГРУНТАХ
- •19.1. Распространение вечной мерзлоты на территории Российской Федерации
- •19.2. Дорожно-климатическое районирование первой зоны - зоны вечной мерзлоты России
- •19.3. Принципы проектирования и строительства дорог на многолетнемерзлых грунтах
- •19.4. Особенности водно-теплового режима естественных грунтов и земляного полотна автомобильных дорог в районах вечной мерзлоты
- •19.5. Особенности расчета дорожных конструкций нежесткого типа в условиях вечной мерзлоты
- •19.6. Особенности изысканий для строительства дорог на многолетнемерзлых грунтах
- •19.7. Особенности проектирования дорог на многолетнемерзлых грунтах
- •19.8. Земляное полотно автомобильных дорог на многолетнемерзлых грунтах
- •19.9. Требования к грунтам земляного полотна на многолетнемерзлых грунтах
- •19.10. Конструкции земляного полотна автомобильных дорог на многолетнемерзлых грунтах
- •19.11. Водоотводные сооружения
- •19.12. Проектирование земляного полотна и искусственных сооружений на наледных участках
- •ГЛАВА 20. ИНЖЕНЕРНОЕ ОБУСТРОЙСТВО АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
- •20.1. Обслуживание дорожного движения
- •20.2. Дорожные знаки
- •20.3. Дорожная разметка
- •20.4. Направляющие устройства
- •20.5. Дорожные ограждения
- •20.6. Освещение автомобильных дорог
- •20.7. Составление схемы обстановки дороги
- •ГЛАВА 21. ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕКОНСТРУКЦИИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
- •21.1. Особенности реконструкции автомобильных дорог
- •21.2. Особенности изысканий для разработки проектов реконструкции автомобильных дорог
- •21.3. Реконструкция автомобильных дорог в плане и продольном профиле
- •21.4. Земляное полотно при реконструкции автомобильных дорог
- •21.5. Дорожные одежды при реконструкции автомобильных дорог
- •21.6. Особенности организации работ при реконструкции автомобильных дорог
- •ГЛАВА 22. ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОРГАНИЗАЦИИ СТРОИТЕЛЬСТВА
- •22.1. Цели и задачи проекта организации строительства
- •22.2. Строительный генеральный план
- •22.3. Календарный план строительства
- •22.4. Механизация дорожного строительства
- •22.5. Машины для земляных работ
- •22.6. Машины для уплотнения грунтов и материалов дорожных одежд
- •22.7. Определение потребности в основных строительных машинах, транспортных средствах и трудовых ресурсах
- •ГЛАВА 23. ОЦЕНКА ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
- •23.1. Система показателей для оценки проектных решений
- •23.2. Определение предельной пропускной способности дороги и коэффициента загрузки движением
- •23.3. Расчет средней скорости движения транспортного потока
- •23.4. Расчет максимальной скорости движения одиночного автомобиля
- •23.5. Определение степени загрязнения придорожной полосы соединениями свинца
- •23.6. Расчет загрязнения атмосферного воздуха выбросами автомобильного транспорта
- •ГЛАВА 24. ОЦЕНКА БЕЗОПАСНОСТИ ДВИЖЕНИЯ ПРИ ПРОЕКТИРОВАНИИ ДОРОГ И ИХ РЕКОНСТРУКЦИИ
- •24.1. Влияние дорожных условий на безопасность движения
- •24.2. Оценка относительной опасности участков дороги и выявление опасных мест методом «коэффициентов относительной аварийности»
- •24.3. Выявление опасных мест метолом «коэффициентов безопасности»
- •24.4. Оценка обеспеченности безопасности движения на пересечениях в одном уровне
- •24.5. Оценка безопасности движения на пересечениях в разных уровнях
- •РАЗДЕЛ ТРЕТИЙ. АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
- •ГЛАВА 25. ПРИНЦИПИАЛЬНЫЕ ОСНОВЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ И СООРУЖЕНИЙ НА НИХ
- •25.1. Понятие о системах автоматизированного проектирования
- •25.2. Средства обеспечения систем автоматизированного проектирования
- •25.3. Функциональная структура САПР
- •25.4. Принципы оптимизации и моделирования при проектировании автомобильных дорог
- •25.5. Гис-технологии в автоматизированном проектировании
- •Список литературы к главе 25
- •ГЛАВА 26. СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ CAD «CREDO»
- •26.1. Историческая справка
- •26.2. Функциональная структура подсистемы «Линейные изыскания»
- •26.3. Функциональная структура подсистемы «Дороги»
- •ГЛАВА 27. СИСТЕМА АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ «indorcad/road»
- •27.1. Историческая справка
- •27.3. Раздел «Продольный профиль»
- •27.4. Раздел «Верх земляного полотна»
- •27.5. Раздел «Поперечный профиль»
- •27.6. Графический редактор «IndorDrawing»
- •ГЛАВА 28. АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПЛАНА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
- •28.1. Автоматизированное проектирование плана и продольного профиля. Общий методологический подход
- •28.2. Методы «однозначно определенной оси»
- •28.3. Метод «опорных элементов»
- •28.4. Метод «сглаживания эскизной линии трассы»
- •ГЛАВА 29. АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ПРОДОЛЬНОГО ПРОФИЛЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
- •29.1. Метод «опорных точек»
- •29.2. Метод «проекции градиента»
- •29.3. Метод «граничных итераций»
- •29.4. Методы «свободной геометрии»
- •ГЛАВА 30. АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОПТИМАЛЬНЫХ НЕЖЕСТКИХ ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД
- •30.1. Особенности автоматизированного проектирования оптимальных нежестких дорожных одежд
- •30.2. Оптимизационный метод проектирования дорожных одежд нежесткого типа
- •30.3. Технология автоматизированного проектирования оптимальных дорожных одежд
- •ГЛАВА 31. АВТОМАТИЗИРОВАННОЕ ПРОЕКТИРОВАНИЕ СИСТЕМЫ ПОВЕРХНОСТНОГО ВОДООТВОДА АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
- •31.1. Математическое моделирование стока ливневых вод с малых водосборов
- •31.2. Математическое моделирование стока талых вод с малых водосборов
- •31.3. Расчет отверстий и моделирование работы малых мостов и труб
- •31.4. Проектирование оптимальных водопропускных труб
- •31.5. Проектирование оптимальной системы поверхностного водоотвода
- •ГЛАВА 32. КОМПЛЕКСНАЯ МЕТОДОЛОГИЯ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ МОСТОВЫХ ПЕРЕХОДОВ
- •32.1. Принципы автоматизированного проектирования мостовых переходов
- •32.2. Аналитическая аппроксимация и универсальный метод определения расчетных гидрометеорологических характеристик
- •32.3 Комплексная программа расчета отверстий мостов «Рома»
- •32.4. Исходная информация и результаты расчета по программе «Рома»
- •32.5. Программа расчета уширений русел на мостовых переходах «Рур»
- •32.6. Исходная информация и результаты расчета по программе «Рур»
- •ГЛАВА 33. МЕТОДЫ РАСЧЕТА СОЕДИНИТЕЛЬНЫХ РАМП
- •33.1. Существующие принципы конструктивного решения участков ответвлений и примыканий соединительных рамп
- •33.2. Переходные кривые, требования к ним и методы их расчета
- •33.3. Расчет элементов соединительных рамп
- •33.4. Проектирование продольного профиля по соединительным рампам
- •33.5. Планово-высотное решение соединительных рамп
- •ГЛАВА 34. ОЦЕНКА ПРОЕКТНЫХ РЕШЕНИЙ ПРИ АВТОМАТИЗИРОВАННОМ ПРОЕКТИРОВАНИИ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
- •34.1. Программы для оценки проектных решений
- •34.2. Построение перспективных изображений автомобильных дорог
- •34.3. Перцептивные изображения автомобильных дорог
- •34.4. Оценка зрительной плавности трассы
- •34.6. Оценка проектных решений автомобильных дорог на основе математического моделирования
- •34.7. Технико-экономическое сравнение вариантов автомобильных дорог и мостовых переходов
База нормативной документации: www.complexdoc.ru
При R < Rmin B расчет принимается Rmin.
10. Подбирают такое геосинтетическое полотно, которое при расчетном значении l развивает полученную величину сопротивления R (т/м) при условии, что R меньше прочности полотна на растяжение RO (T/M).
При необходимости может быть применено двойное, тройное и т.д. полотно.
11.Определяют дополнительную нагрузку на сваю от ростверка
идополнительно проверяют прочность материала сваи:
11.7. Проверка устойчивости откосов при проектировании высоких насыпей и глубоких выемок
В зависимости от инженерно-геологических особенностей грунтовой толщи, образующей откос и его основание, и от гидрогеологических условий работы откосы насыпей и выемок классифицируют в соответствии с табл. 11.21.
Таблица 11.21.
Классификация откосов насыпей и выемок
Тип |
Вид строения |
Разновидность по |
Разновидность по |
земляного |
откоса по наличию |
характеру |
воздействию грунтовых и |
полотна |
слоистости |
слоистости |
поверхностных вод |
487
База нормативной документации: www.complexdoc.ru
Насыпь (Н) |
А. Однородный |
- |
1. Безводный |
|
Б. Слоистый |
- |
2. Подверженный |
|
|
|
силовому воздействию |
|
|
|
воды |
Выемка (В) |
А. Однородный |
I Горизонтальные |
1. Безводный |
|
|
слои |
|
|
|
II Падение в |
|
|
|
сторону выемки |
|
|
Б. Слоистый |
III Падение от |
2. Несущий поток |
|
|
выемки |
грунтовых вод |
|
|
IV Сложное |
|
|
|
расположение |
|
|
|
слоев |
|
По табл. 11.21 устанавливают индекс классификационной группы откоса. Например, откосу выемки, сложенному горизонтальными слоями, не несущему грунтовой воды, соответствует индекс (В)-Б- М.
Различают общую и местную устойчивость откоса. В результате нарушения обшей устойчивости происходит смещение значительных по размерам массивов грунта, слагающего откос. Нарушения местной устойчивости возникают в приоткосной зоне, непосредственно подверженной воздействию погодноклиматических факторов, вызывающих циклические процессы набухания-высушивания, промерзания, оттаивания и связанного с ними нарушения сплошности и снижения прочности грунта (выветривание).
Основные формы нарушения общей устойчивости: скольжение; выдавливание; расползание.
Расчет по методу круглоцилиндрических поверхностей скольжения (КЦПС) находит наиболее широкое применение.
Коэффициент устойчивости
488
База нормативной документации: www.complexdoc.ru
где
Qi - вес i-го блока; ai - средний угол наклона поверхности скольжения в пределах i-го блока к горизонту; ji и сi - угол трения и сцепление грунта на поверхности скольжения в пределах i-го блока.
Для выделения блоков предварительно ограничивают отсек обрушения проведением дуги скольжения из вероятного центра вращения. Отсек делят на блоки вертикальными сечениями. Ширина блоков принимается примерно одинаковой (не более 2-3 м). Желательно, чтобы границы блоков проходили через точки перелома линии поперечного профиля откоса и через точки пересечения различных слоев, слагающих откос, с поверхностью скольжения.
В целях упрощения расчета центр наиболее опасной поверхности скольжения целесообразно определять, используя график Н. Янбу (рис. 11.7).
Рис. 11.7. График Н. Янбу для определения центра опасной кривой скольжения в методе КЦПС
Порядок использования графика:
489
База нормативной документации: www.complexdoc.ru
определяют параметр
где
Н - высота откоса;
g - расчетное значение удельного веса грунта;
j и с - угол внутреннего трения и сцепление;
зная lср и среднюю крутизну откоса b по графику определяют относительные координаты центра опасной дуги скольжения: х0 и
у0;
умножая х0 и у0 на Н, получают абсолютные координаты центра
х и у;
из найденного центра проводят расчетную дугу скольжения через нижнюю бровку откоса, делят отсек на блоки и вычисляют коэффициент устойчивости, используя зависимость (11.6).
При малых значениях с, когда lср > 8, разрешается использовать кривую, отвечающую условию lср = 8.
Для откоса, неоднородного в геологическом отношении по высоте, расчет выполняют в два этапа:
находят средневзвешенные значения g, с и j:
490
База нормативной документации: www.complexdoc.ru
где
h1, h2,..., hп - мощности отдельных слоев в пределах высоты откоса;
g1, g2,..., gп - удельный вес грунта в пределах этих слоев;
с1, с2,...., сп и tgj1, tgj2,..., tgjn - сцепление и коэффициенты трения грунтов в пределах слоев;
по средневзвешенным значениям gср, сср и tgjcp находят осредненное значение:
по lср и bср (по графику) определяют хо и уо и затем х и у;
из найденного центра проводят дугу скольжения и для этой кривой уточняют расчет, определяя средневзвешенные значения tgjcp и сcp по дуге скольжения:
где
ln - длина отрезка кривой скольжения в пределах n-го слоя;
an -средний угол наклона этого отрезка к горизонту;
491
База нормативной документации: www.complexdoc.ru
Qn - вес блока, ограниченного кривой скольжения и вертикальными гранями, проходящими через концы отрезка ln;
вычисляют исправленное значение :
и по графику Н. Янбу находят уточненные координаты центра опасной кривой скольжения, относительно которой и определяют расчетный коэффициент устойчивости. При необходимости можно
определить |
и |
по вновь полученной |
кривой скольжения, |
|
сопоставить |
их с |
и |
и при большом |
различии повторить |
расчет. |
|
|
|
|
Расчет по графику Д. Тейлора может быть осуществлен для однородного ненагруженного откоса. Зная число устойчивости с/gН, требуемый минимальный коэффициент устойчивости Ky и угол внутреннего трения j, можно по графику (рис. 11.8) найти угол наклона откоса к горизонту i, отвечающий заданному коэффициенту устойчивости Ky. Для этого значения уменьшают в Ky раз и по параметрам и
определяют для трех возможных вариантов прохождения кривой скольжения при пологом откосе (зона В); через нижнюю бровку откоса (кривая 1), ниже этой точки (кривая 2) и при наличии на уровне подошвы откоса прочного грунта (кривая 3). При крутом откосе рассматривают один вариант (зона А).
492
База нормативной документации: www.complexdoc.ru
Рис. 11.8. График Д. Тейлора для расчета устойчивости по методу КЦПС
Расчет по методу плоских поверхностей скольжения
(ППС) выполняют, используя метод горизонтальных сил (Маслова - Берера). Коэффициент устойчивости
где
Hi - распор (давление на стенку блока) при отсутствии в грунте между блоками трения и сцепления; Ri - не погашенная трением и сцеплением часть распора;
Qi - вес блока;
ai - угол наклона поверхности скольжения данного блока к горизонту;
ypi - угол сопротивления сдвигу на поверхности скольжения данного блока при нормальном давлении р от его веса.
493
База нормативной документации: www.complexdoc.ru
Последовательность расчета:
на основе анализа инженерно-геологических условий (характер слоистости, наклон слоев, наличие слабых прослоек и т.д.) намечают наиболее вероятные поверхности скольжения в виде одной плоскости или комбинации нескольких плоскостей;
для каждой расчетной поверхности скольжения отсек обрушения разделяют вертикальными сечениями на отдельные блоки с таким расчетом, чтобы границы блоков соответствовали местам перелома поверхностей скольжения и в пределах каждого блока на поверхности скольжения сохранялись постоянными значения сдвиговых характеристик грунта;
в пределах каждого блока определяют:
значение ai принимая его положительным при наклоне поверхности скольжения в сторону общего смещения отсека и отрицательным при наклоне в противоположную сторону (в пассивной зоне):
значение ypi:
где
ci и ji - расчетные значения сцепления и угла внутреннего трения на поверхности скольжения в пределах i-го блока;
li - длина участка поверхности скольжения в пределах i-гo блока.
Во втором слагаемом, стоящем в скобках и числителе, подразумевается еще один сомножитель, равный единице длины блока.
Расчет на выдавливание грунта основания из-под подошвы откоса осуществляется по методу Союздорнии (В.Д. Казарновский) аналогично расчету устойчивости насыпей на слабых грунтах (см. разд. 11.6). Метод основан на ограничении развития в основании зон предельного равновесия.
494
База нормативной документации: www.complexdoc.ru
Степень устойчивости откоса в целом оценивают по минимальному значению коэффициента стабильности, определяемому для различных горизонтов:
Kст = рбез/рo, где
рбез - максимальная нагрузка на поверхности основания, при которой на данном горизонте отсутствует запредельное состояние;
рo - проектная нагрузка на основание (рo = gсрh); h - высота откоса; gср - средневзвешенный удельный вес грунта откоса.
Безопасная нагрузка
где
с и j - сцепление и угол внутреннего трения грунта основания на данном горизонте;
gср - средневзвешенный удельный вес грунта основания откоса выше рассматриваемого горизонта;
z - глубина расположения рассматриваемого горизонта от поверхности основания откоса;
b - функция очертания поперечника насыпи или выемки, значения угла внутреннего трения на рассматриваемом горизонте и относительной глубины этого горизонта.
495
База нормативной документации: www.complexdoc.ru
Рис. 11.9. График для определения коэффициента b при расчете откосов выемок по схеме выдавливания
При простом (трапецеидальном) очертании поперечного профиля насыпи или выемки значения р определяют по графикам рис. 11.3 (для насыпей) и рис. 11.9 (для выемок).
При сложном очертании поперечного профиля (переменная крутизна откосов, бермы и т. п.) функция b может быть определена в первом приближении путем алгебраического суммирования значений b, полученных для данного горизонта при некоторых простых эпюрах (трапецеидальных), дающих в сумме расчетную эпюру нагрузки. При разделении фактической эпюры на простые необходимо, чтобы все эпюры имели общую ось симметрии, а основание их совпадало бы с фактической поверхностью основания
(рис. 11.10).
496
База нормативной документации: www.complexdoc.ru
Рис. 11.10. Схема замены сложной эпюры простыми (ADEFGK = ADGK + MEFN - MDGN)
Если j, с и g изменяются по глубине основания, расчет устойчивости следует проводить, используя графическое построение (рис. 11.11). Для этого строят график изменения по глубине z величины f1 = с + gсрztgj и график изменения по глубине b, после чего по нескольким точкам строят график изменения по глубине отношения этих функций (т.е. pбез). Минимальное значение pбез определит расчетный горизонт, а отношение pбез к проектной нагрузке ро - значение Кбез.
Рис. 11.11. Графическое построение для определения Кбез при слоистой толще
Опасность выдавливания полностью исключается при условии
Кбез ³ 1.
В некоторых случаях в зависимости от особенностей инженерногеологических условий, особенностей строительства и ответственности сооружения могут быть допущены некоторые зоны разрушения в основании, т.е. зоны, в которых Кст < 1. Для анализа размеров зон используется их построение с помощью
497
База нормативной документации: www.complexdoc.ru
таблиц или графиков напряжений или с помощью компьютерного расчета.
Расчет насыпи на расползание по основанию ведут,
определяя коэффициент устойчивости
где g - удельный вес грунта насыпи;
h и В - ее высота и ширина поверху; m - крутизна откоса;
си j - сцепление и угол внутреннего трения на границе насыпи и
ееоснования (принимаются в зависимости от конкретных условий наименьшие из значений для грунтов основания или насыпи);
x - коэффициент бокового давления.
Проверку по условию равноустойчивости (метод Fp осуществляют для оценки рациональности очертания откоса и выявления наиболее напряженных участков. Степень соблюдения принципа равноустойчивости оценивают для различных участков откоса по высоте по значению коэффициента запаса:
где
j - угол внутреннего трения на данном горизонте;
gср - средний удельный вес грунта;
с - сцепление грунта на данном горизонте;
z - глубина данного горизонта, считая от верха откоса;
498
База нормативной документации: www.complexdoc.ru
a - угол наклона поверхности откоса к горизонтали на уровне данного горизонта. Построение равноустойчивого откоса
осуществляют графическим методом в такой последовательности
(рис. 11.12):
Рис. 11.12. Построение равноустойчивого откоса по методу Fp
массив, в котором проектируют откос, разбивают на расчетные слои по высоте с учетом геологического строения, но не более 2-3 м;
для каждого из расчетных горизонтов (границы расчетных слоев) определяют угол сопротивления сдвигу:
ypz = arctgFp = tgjz + с/рz, где
Fp - коэффициент сдвига;
рz = gср - природная нагрузка на данном горизонте; строят равноустойчивый откос (a = ypz), начиная с нижней точки.
Выбор метода расчета зависит от конкретных условий работы сооружения. Применять один метод расчета можно лишь в тех случаях, когда с большой вероятностью известна форма нарушения устойчивости.
В сложных случаях необходимо проводить комплексный расчет по вероятным схемам. При выборе метода расчета можно руководствоваться табл. 11.22.
Таблица 11.22.
Условия применения различных методов расчета
499
База нормативной документации: www.complexdoc.ru
Метод |
Индекс |
Условия применения |
|
расчета |
классификационной |
|
|
|
группы по табл. |
|
|
|
11.21 |
|
|
|
Насыпь |
Выемка |
|
КЦПС |
А-1,2 |
А-1,2 |
Заведомо прочное основание |
ППС |
- |
Б-I |
Поверхность скольжения явно |
|
|
Б-II-1,2 |
предопределена геологической структурой |
|
|
откоса и заведомо прочным основанием |
|
Комплексный |
Б-1.2 |
- |
Заведомо прочное основание, но заранее |
расчет по |
|
|
трудно установить форму наиболее |
КЦПС и ППС |
|
|
вероятной поверхности скольжения |
Комплексный |
- |
Б-I, II, III, |
Тоже |
расчет по |
|
IV-1,2 |
|
КЦПС, ППС и |
|
|
|
Fp |
|
|
|
Расчет на |
А, |
А, Б-I, II, |
В комплексе с любым методом во всех |
выдавливание |
Б-1,2 |
III, IV-1,2 |
случаях, когда заранее нет уверенности в |
|
|
|
абсолютной устойчивости основания |
|
|
|
откоса |
Расчет на |
А, |
А, Б-I, II, |
В комплексе с любым методом при |
расползание |
Б-1,2 |
III, IV-1,2 |
наличии в основании откоса глинистых |
|
|
|
грунтов пластичной консистенции или при |
|
|
|
использовании в нижней части насыпи |
глинистых грунтов пластичной консистенции
П р и м е ч а н и я : 1. Заведомо прочным можно считать основание из скальных, полускальных и песчано-гравийных грунтов.
500
База нормативной документации: www.complexdoc.ru
2. Из оснований, сложенных глинистыми грунтами, к прочным следует относить основания, отвечающие условию с ³ gh/Мj, где с - сцепление грунта; g - удельный вес грунта насыпи; h - ее высота; Мj - коэффициент, являющийся функцией угла внутреннего трения j; при j =0°С Мj =3,14; при j = 10°С Мj = 4,2: при j = 20°С Мj = 8,7; при j = 30°С Мj = 7,9.
Учет в расчетах силового воздействия воды необходим при подтоплении откосов. Силовое воздействие воды может быть в виде эффекта взвешивания, фильтрационного давления или того и другого.
Возможны три расчетные схемы:
полное и постоянное затопление части откоса;
наличие в откосе водоносных горизонтов с установившимся режимом фильтрации;
мгновенный спад уровня воды при ранее затопленном откосе.
Учет силового воздействия воды (взвешивающий эффект) по первой схеме заключается в том, что учитывают взвешивающий эффект при определении как сдвигающих, так и удерживающих сил. Учет силового воздействия по второй и третьей схемам сводится к определению сдвигающих сил без учета взвешивания, а удерживающих сил с учетом взвешивания. По третьей схеме за расчетный горизонт воды на откосе принимают горизонт подтопления до его мгновенного спада.
Во всех случаях в зоне обводнения значения j и с принимают с учетом обводнения (т.е. при влажности W, соответствующей полному водонасыщению).
Взвешивающее воздействие воды учитывают путем введения в
расчет уменьшенного значения удельного веса
.
Для несвязных грунтов
501
База нормативной документации: www.complexdoc.ru
где
п -пористость в долях единицы;
gо - удельный вес твердой фазы;
gск - то же сухого грунта;
Dв - то же воды.
Для глинистых грунтов
где
gW - удельный вес влажного грунта;
Dв - то же воды,
При расчете по методу Fp учет фильтрационного давления воды осуществляют, вводя в расчет фиктивный угол трения:
где
рв - вес грунта с учетом взвешивания в зоне обводнения;
рi - то же без учета взвешивания;
j - фактический угол трения.
Учет сейсмических воздействий осуществляют, умножая сдвигающие силы на сейсмический коэффициент Кс. Значения Кс принимаются в зависимости от расчетной сейсмичности:
jрас, баллы..................... |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 12 |
502
База нормативной документации: www.complexdoc.ru
Кс................................... |
1,03 1,05 1,1 1,25 1,5 1,5 |
При определении расчетной сейсмичности jрас необходимо учитывать грунтовые условия:
jрас = jо + jт, где
jо - сейсмичность района;
jт - сейсмическая характеристика грунтовой толщи.
Значения jт зависят от вида грунта:
Аллювиальные |
отложения, щебенистые |
или песчаные |
||
грунты........ |
1-2 |
|
|
|
Глинистые, |
мергелистые |
и |
лёссо-видные |
|
грунты............................. |
|
1-3 |
|
|
Болотистые |
и |
|
водонасыщенные |
|
грунты............................................ |
|
3-4 |
|
|
При расчете вновь проектируемых насыпей или выемок необходимо обеспечивать определенное значение коэффициента устойчивости, значение которого зависит от применяемого метода расчета и инженерно-геологических условий и может определяться по табл. 11.23.
Таблица 11.23.
Требуемые значения коэффициента устойчивости, Ку
Метод расчета |
Инженерно-геологические условия |
|
|
Однородный сухой откос, сложенный |
Прочие случаи |
|
песчаными грунтами при прочном |
|
|
основании |
|
1. Метод КЦПС |
- |
1,3 |
503
База нормативной документации: www.complexdoc.ru
2. Метод ППС |
1.2 |
1,3 |
(Маслова - Берера) |
|
|
3. Расчет на |
- |
1,3 |
расползание |
|
|
4. Метод «Fр» |
- |
1,0 |
5. Расчет на |
- |
1,0 |
выдавливание (метод |
|
(коэффициент |
Союздорнии) |
|
безопасности) |
П р и м е ч а н и я : 1. При учете сейсмических сил требуемый коэффициент устойчивости по методам 1-3 принимается равным 1,1.
2. Приведенные значения коэффициентов устойчивости предусматривают введение в расчет гарантированных значений j и
с.
Выбираемое мероприятие по повышению устойчивости высоких откосов должно отвечать механизму и вероятной форме нарушения устойчивости.
Эффект повышения общей устойчивости может обусловливаться либо улучшением напряженного состояния, либо повышением сдвиговых характеристик грунта.
Рекомендуемые мероприятия:
для улучшения напряженного состояния откоса - уположение откоса; устройство разгрузочных берм; устройство контрбанкетов; снижение высоты откоса; использование в откосе легких материалов; защита от насыщения грунта водой с поверхности; дренирование для снижения силового воздействия подземных вод;
для повышения сдвиговых характеристик грунтов откоса - дренирование с целью снижения влажности грунта; защита от проникания воды в грунт откоса с поверхности; использование в насыпи грунтов с повышенными значениями ср и с; укрепление грунта откоса.
504