1.3.1 Цель и методика расчета
Цель расчета – оценить сопротивление сдвигу низового откоса насыпи и по величине этого сопротивления назначить оптимальную крутизну откосов и размеры берм.
Расчет ведется графоаналитическим методом в предположении круглоцилиндрической поверхности возможного смещения с использованием формулы К. Терцаги и с учетом подтопления насыпи
(1.7)
где Кст– коэффициент устойчивости при статическом состоянии грунта в теле насыпи;
и
- соответственно сумма моментов
сил, удерживающих откос от смещения и
сдвигающих его;
n – суммарное количество отсеков блоков смещения;
m – количество отсеков блоков смещения, в которых действуют удерживающие касательные составляющие силы веса;
Ciи fi– соответственно удельное сцепление и коэффициент внутреннего трения грунта в основании i – го отсека длиной li;
Niи Ti– нормальная и касательная к основанию i – го отсека составляющие силы его веса, кН;
D0– гидродинамическая сила, возникающая при вытекании воды из насыпи и действующая в центре тяжести водонасыщенной части блока смещения.
1.3.2 Расчетная схема и исходные характеристики
Наносим поверхность основания с заданным поперечным уклоном местности 1:18, показываем ось земляного полотна.
Откладываем высоту насыпи Ннас=15,31 м.
Показываем бровки основной площадки для однопутного участка на расстоянии от оси 0,5b=3,8 м.
Показываем депрессионную поверхность с уклоном J0=0,01 для грунта насыпи от отметки ГВВ.
Проводим
откос нормативной крутизны: от основной
площадки на 6 м вниз – 1: 1,5, ниже до Гб=
– 1:1,75, подтопляемой бермы 1:2.
Ширина бермы принимается равной 5м, крутизна откосов 1:2.
На основной площадке по оси каждого пути строят фиктивный столбик грунта, эквивалентный поездной нагрузке Р0и весу верхнего строения пути Pвс, шириной b0и высотой zф, определяемой по формуле
(1.8)
где bвс-1–ширина полосовой нагрузки от веса верхнего строения пути на однопутном участке.
Находим центр возможной кривой смещения. Затем от верха фиктивного столбика проводим вспомогательную прямую под углом 36º к горизонту.
Точка О пересечения вспомогательной линии с линией центров является центром возможной кривой смещения, из которого проводим дугу радиусом R=49,10м.
Полученный блок смещения необходимо разбить на отсеки, границы которых должны проходить через точки перелома поперечного контура насыпи, точки пересечения кривой смещения с депрессионной поверхностью и поверхностью основания, а так же по вертикальному радиусу.
В случае если ширина какого-либо отсека окажется более 5м, он разбивается на два отсека.
С учетом водонасыщения грунта в зоне подтопления насыпи в блоке смещения выделяют три слоя, границами которых являются депрессионная поверхность и поверхность основания.
В верхнем слое I характеристики грунта насыпи принимают по результатам расчета требуемой плотности.
кН/м3
(1.9)
(1.10)
кПа
где
и
- угол внутреннего трения и удельное
сцепление грунта природного сложения
(приложение А /4/);
1,15 – коэффициент, учитывающий повышение прочностных характеристик при отсыпке и уплотнении грунта.
В среднем слое II характеристики грунта насыпи определяют с учетом взвешивающего действия воды и дополнительного увлажнения после подтопления.
(1.11)
кН/м3
(1.12)
(1.13)
кПа
где
– плотность частиц грунта насыпи
(приложение А /4/);
ρw– плотность воды, равная 1 т/м3;
0,75 и 0,5 – коэффициенты, учитывающие снижение прочности переувлажненного грунта.
В нижнем слое III грунта основания расчетные значения характеристик определяются с учетом его насыщения водой.
(1.14)
кН/м3
(1.15)
(1.16)
где
,
и
- характеристики грунта основания
природного сложения (приложение А /4/);
- коэффициент пористости грунта основания,
принимаемый по ветви нагрузки
компрессионной кривой при напряжении
от веса бермы.
(1.17)
где
м – высота бермы в сечении по ее бровке,
7,85 м.
кПа