2.3 Расчёт устойчивости откосов пойменной насыпи.

Более широкое практическое применение нашел графоаналитический метод расчета устойчивости. При этом установлено, что в однородных связных грунтах поверхность смещения земляных масс близка к круглоцилиндрической.

Устойчивость откосов насыпи принято оценивать коэффициентом устойчивости, который представляет собой отношение моментов сил, удерживающих откос от смещения, к моменту сил, сдвигающих его относительно центра кривой смещения:

Расчеты устойчивости обычно проводят для 1 пог. м длины насыпи, при этом предполагается, что обрушение произойдет по круглоцилиндрической поверхности, имеющей радиус кривой, и сползающий клин является монолитом.

Коэффициент устойчивости определяется по формуле

Здесь — коэффициент внутреннего трения грунта;

— нормальная составляющая веса i-го отсека, т;

T_i — касательная (тангенциальная) составляющая веса i-го отсека, т,

при этом

(2.3.3)

где γ_i — объемный вес грунта, т/м³;

ω_i — площадь отсека, м²;

β_i — угол, образуемый радиусом-перпендикуляром и вектором, соединяющим центр кривой обрушения с точкой приложения сил на поверхности скольжения i-го отсека;

С_i — удельное сцепление грунта, т/м²;

D — гидродинамическая сила, т;

l_i — длина кривой смещения i-го отсека, м,

где — центральный угол, соответствующий дуге l_i.

В отсеках, расположенных левее вертикального радиуса кривой смещения, возникают тангенциальные составляющие веса Т, которые направлены в сторону, противоположную смещению грунта.

Таким образом, одна часть тангенциальных составляющих веса отсеков относится к удерживающим силам T_уд, другая — к сдвигающим силам T_сдв.

В пойменных насыпях одни отсеки окажутся сухими, другие — частично сухими и частично насыщенными водой (под сухими грунтами условно понимают грунты, находящиеся в состоянии естественной влажности). Следовательно, грунты в верхней и нижней частях. Подтопленной насыпи имеют разные сдвиговые характеристики.

Для оценки устойчивости имеет значение критическая кривая смещения, т. е. такая кривая, при которой коэффициент устойчивости К имеет наименьшее значение.

При .построении возможных кривых обрушения учитывают действие временной нагрузки и веса верхнего строения пути с учетом водосливной призмы насыпи. Эти нагрузки заменяют фиктивным столбиком грунта на основной площадке земляного полотна высотой соответственно h_э. Высота столбика h_э определяется зависимостью

где Р₀ — временная нагрузка от подвижного состава и веса ВСП, т/м²;

— расчетный объемный вес грунта насыпи, т/м³.

Основание столбика принимается равным длине шпалы b_вр = 2,75м.

3. Список литературы.

1. Шахунянц Г. М. Железнодорожный путь. М., «Транспорт», 1969.

2. Проектирование железнодорожного пути. Под ред. проф. Г. М. Шахунянца. М., «Транспорт», 1972.

3. Фришман М. А., Хохлов И. Н., Шитов В. П. Земляное полотно железных дорог. М., «Транспорт», 1972.

4. Строительные нормы и правила. СНиП ll-39-76. Железные дороги колеи 1520 мм. Нормы проектирования. Стройиздат, 1977.

5. Амелин С. В, Дановский Л. М. Путь и путевое хозяйство. М., «Транспорт», 1972.

6. Чернышев М. А. Железнодорожный путь. М., «Транспорт», 1979.