1 АНАЛИЗ ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ РАЙОНА
ПРОЕКТИРОВАНИЯ
Природные условия, в которых проектируют трассу и её сооружения, существенно влияют на выбор направления дороги между заданными пунктами, назначение технических нормативов при проектировании. К местным природным условиям относятся: топографические (рельеф); климатические; грунтовые; гидрологические и гидрогеологические (поверхностные и подземные воды); растительность.
-
Климат в районе проектирования
Климат России весьма разнообразен из-за огромной территории страны, хотя на большей части он континентальный или умеренно континентальный с длинной холодной зимой и коротким нежарким летом. В результате долгого изучения погодно-климатических явлений, на территории России были выделены зоны и районы с более однородным климатом.
Строительство ведется в Мамонтовском районе Алтайского края в IV климатической зоне согласно дорожно-климатическому районированию России и включает географическую степную зону с недостаточным увлажнением грунтов. Мамонтовский район находится в Юго-Западной части Алтайского края.
Тип местности по влажности – 1. Средняя температура летом плюс 18 С; зима холодная со средней температурой минус 16.7 С; среднегодовая температура плюс 0,9 С; среднее количество осадков колеблется от 300 до 400 мм, а зимой около 130 мм; средняя дата образования устойчивого снежного покрова приходится на 25-30 ноября, а средняя дата разрушения устойчивого снежного покрова приходится на первую декаду апреля; самые жаркие месяца июль, август, а самые холодные январь, февраль.
Более конкретный климат Мамонтовского района можно увидеть на рисунке 1 климатических характеристик.
Таблица 1- Средняя температура воздуха в градусах Цельсия
Месяц |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
Год |
Средняя температура воздуха ,С |
-18,2 |
-16,8 |
-11,0 |
1,1 |
11,2 |
17,4 |
19,2 |
17,2 |
11,3 |
2,4 |
-8,3 |
-15,2 |
0,9 |
Примечание: Метеостанция находится непосредственно в Мамонтовском районе (с. Мамонтово). |
(с. Мамонтово).
Таблица 2 - Глубина промерзания грунтов в сантиметрах
Месяц |
XI |
XII |
I |
II |
III |
IV |
Макс. |
Глубина промерзания, см |
8 |
52 |
110 |
143 |
149 |
150 |
150 |
Примечание: Ближайшая метеостанция находится в с. Ребриха. |
Таблица 3 - Среднемесячное и годовое количество осадков в миллиметрах
Месяц |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
Холодный период |
Теплый период |
Год |
Осадки, мм |
14 |
11 |
14 |
21 |
32 |
43 |
57 |
50 |
32 |
34 |
29 |
20 |
XII-III 78 |
IV-X 269 |
357 |
Примечание: Метеостанция находится непосредственно в Мамонтовском районе (с. Мамонтово). |
Таблица 4 - Высота снежного покрова по декадам в сантиметрах
Месяц |
Ноябрь |
Декабрь |
Январь |
Февраль |
Март |
Апрель |
Наибольшее за зиму |
||||||||||||||
Декада |
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
1 |
2 |
3 |
сред. |
max |
min |
Высота, см |
3 |
6 |
7 |
9 |
11 |
14 |
15 |
18 |
19 |
20 |
22 |
23 |
24 |
22 |
16 |
9 |
- |
- |
27 |
55 |
7 |
Примечание: Ближайшая метеостанция находится в с. Ребриха . |
Таблица 5 - Среднемесячная и годовая упругость водяного пара Мб
Месяц |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
Год |
Абсолютная влажность, Мб |
1,5 |
1,6 |
2,7 |
5,4 |
7,6 |
12 |
15,2 |
13,3 |
8,8 |
5,4 |
2,9 |
1,9 |
6,5 |
Примечание: Ближайшая метеостанция находится в с. Ребриха. |
-
Рельеф местности
Рельеф Мамонтовского района – возвышенная равнина, расчлененная ложбинами, оврагами, балками. Добывается песок, глина.
На севере района преобладают равнинные ландшафты междуречий: черноземы южные, лугово-черноземные и луговые, пойменные часто засоленные, черноземы обыкновенные. Средний перепад высот 200-400 м.
На северо-западе находится лесо(ель, пихта, лиственница, береза)-кустарниково-лугоболотная степь; почвы – черноземы обыкновенные.
На северо-востоке находятся разнотравно–типчаково–ковыльные степи с черноземными и луговыми часто засоленными почвами.
На юге встречаются предгорные ландшафты холмисто–увалистые на скальном цоколе с лессово–суглинистым покровом, встречаются каменистые сопки.
Район относится к предалтайской провинции; степные, луговостепные, лесостепные предгорья.
-
Почвы
На всей территории Мамонтовского района почвы темно–каштановые, черноземы обыкновенные, имеются солонцы и солончаки.
-
Растительность
На территории района 3 ленточных бора – Кулундинский, Касмалинский и Барнаульский. Растут сосна, осина, береза, тополь, злаково-полынное разнотравье.
На севере: степи распаханные с фрагментами естественной растительности, богаторазнотравно – ковыльные;
На юге: степи распаханные, с фрагментами естественной растительности, разнотравно – типчаково – ковыльные и богаторазнотравно – ковыльные;
На северо-западе: растительность типчаково – ковыльная;
На юго-западе: растительность лесо – кустарниково – болотная по долинам рек, богаторазнотравно-ковыльная.
-
Инженерно-геологические условия
По геологическому строению Мамонтовский район делится на три части:
-
на севере и северо-востоке преобладает кембренская система: песчаники, сланцы, конгломераты, известняки, туфы, порфириты;
-
на западе и юго-западе расположена кайнозойская группа: нижний средний отделы. Субаэральные отложения. Лёссовидные суглинки и супеси с горизонтами погребённых почв, пески, супеси, суглинки, илы, глины, иногда с включениями щебня;
-
на юго-востоке в меньшей степени имеется каменноугольная система, песчаники, аргиллиты, пласты углей, известняки, глинистые сланцы.
Карту четвертичных отложений можно охарактеризовать следующим образом:
-
на юге и юго-западе преобладают эолово-аллювиальные отложения: лёссовидные суглинки, илы, глины;
-
северо-восточнее находятся аллювиальные отложения: суглинки, су-песи, галечники, валунники;
-
северо-восточнее располагаются делювиальные отложения: суглинки, щебень;
Северо-восточнее находятся дефлюкционные отложения: щебнистые су-глинки.
-
Дорожно-климатический график
Данный график (рисунок 1) построен на основании дорожно-климатических характеристик взятых из таблиц 1 – 5.
Анализируя график можно сказать:
-
первый переход температуры с отрицательного значения на положительное приходится на середину апреля;
-
максимальная абсолютная влажность (15,2 Мб) приходится на июль месяц;
-
максимальная средняя положительная температура ( плюс 19,2 С) приходится на июль месяц, а максимальная средняя отрицательная температуры ( минус 18,2 С) приходится на январь месяц.
-
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ОТКОСОВ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА
Устойчивость – сохранение предусмотренного проектом положения насыпи в пространстве без смещения и просадок.
Для того чтобы проверить откосы насыпи на устойчивость, необходимо вычислить коэффициент устойчивости (Куст).
Расчёт Куст ведём в следующей последовательности:
- вычерчиваем на миллимитровке, в масштабе 1:100 поперечный профиль насыпи.
- определяем положение центров кривых скольжения, выполняем следующие построения:
а) задаём центр вращения О откоса АВ: из точки В проводим прямую под углом 35 к горизонту и откладываем на ней отрезок равный:
ВО=0,25+0,4·м·Н (1)
где м – коэффициент заложения откоса;
Н – высота насыпи, м.
ВО=0,25+0,4·1,5·8,1=5,1
б) проводим след круглоцилиндрической поверхности R=ОА, значение которого определяем графически по рисунку 2.(R=14,1м)
в) полученную призму обрушения делим на 6 отсеков.
г) условно принимаем точку приложения веса каждого отсека на пересечении дуги скольжения с линией действия веса отсека.
д) раскладываем вес каждого отсека на 2 составляющие: N=cosδ - нормаль к кривой скольжения, Т=Q·sinδ – касательная, сдвигающая объём грунта, δ – угол наклона отрезков кривой скольжения к вертикали в пределах каждого отсека, пользуясь соотношением:
sinδ=x/R (2)
где x – расстояние до вертикального радиуса, определяется по рисунку 2.
R – радиус кривой скольжения.
sinδ1=x1/R=12.7/14.1=0.901
sinδ2=x12/R=10.2/14.1=0.723
sinδ3=x3/R=6.2/14.1=0.440
sinδ4=x4/R=2.7/14.1=-0.156
sinδ5=x5/R=1.3/14.1=-0.092
sinδ6=x6/R=5.3/14.1=-0.376
е) вносим значения sinδ в таблицу 6, принимаем их со знаком минус , когда расстояние x отмеряем влево от вертикали, и со знаком плюс вправо.
Центры критических кривых скольжения, соответствующих наименьшим значениям коэффициентов устойчивости, расположены на кривой CD.
Для определения точки D откладывают вниз от кромки откоса, устойчивость которого необходимо проверить, расстояние, равное высоте насыпи, затем по горизонтали в сторону насыпи 4,5·Hнас.
Для определения точки С находят угол наклона откоса насыпи. Из концов откоса АВ проводят линии под углами α и β, определяющимися в зависимости от угла наклона откоса насыпи.( Для насыпи с заложением откоса 1:1.5 α=26 , β=35).
На пересечении этих линий получаем точку С.
Определяем вес каждого отсека Q, умножая площадь сечения на удельный вес грунта(y=17 для суглинка тяжёлого). Ширина каждого отсека 3-5 м. Точное значение ширины отсеков и их высота определяется графически по рисунку 2. Результаты заносим в таблицу 6.
Q1=Ω1·y=3.23·17=54.91
Q2=Ω2·y=25.27·17=429.51
Q3=Ω3·y=32.4·17=550.8
Q4=Ω4·y=27·17=459
Q5=Ω5·y=16.4·17=278.8
Q6=Ω6·y=6.58·17=111.86
Таблица 6 – Результаты расчёта
№ отсека |
sinδ |
δ |
cosδ |
Ω, м2 |
Q=Ω·y |
N=Q·cosδ, кн |
T=Q· sinδ, кн |
1 |
0.901 |
64.29 |
0.434 |
3.23 |
54.91 |
23.83 |
49.47 |
2 |
0.723 |
46.30 |
0.691 |
25.27 |
429.51 |
296.79 |
310.54 |
3 |
0.440 |
19.88 |
0.898 |
32.4 |
550.8 |
494.62 |
242.35 |
4 |
-0.156 |
-8.97 |
0.988 |
27 |
459 |
453.49 |
-71.60 |
5 |
-0.092 |
-5.28 |
0.996 |
16.4 |
278.8 |
277.68 |
-25.65 |
6 |
-0.376 |
-22.09 |
0.927 |
6.58 |
111.86 |
103.69 |
-42.06 |
|
|
|
|
|
|
∑N=1650.1 |
∑T=463.05 |
Куст=(f·∑N+c·L)/ ∑T (3)
где f – коэффициент равный 0.45;
c – сцепление грунта, принятое 1.3;
L – длина кривой скольжения, принятая по рисунку равной 27.76 м.
Куст =(0.45·1650.1+1.3·27.76)/ 463.05=1.68
Рассчитанный коэффициент устойчивости удовлетворяет условию >1.2, значит откосы устойчивы.