1.2. Проектирование Откосного укрепления

1.2.1. Выбор типа укрепления

Откосы пойменной насыпи необходимо защищать от волнового воздействия в период паводков, с этой целью устраивают бермы, а также укрепляют их откосы в виде плитного покрытия или каменной наброски по слою щебня, гравия или геотекстиля в виде обратного фильтра. Так как супесь пылеватая является пучинистым грунтом, то необходимо рекомендовать укрепление откосов каменной наброской из несортированного камня (рис.1.3).

Незатопляемая часть откосов насыпи выше бермы при глинистых грунтах укрепляется посевом семян многолетних трав по слою растительной земли толщиной 8-10 см.

1.2.2. Назначение крутизны откосов

Первоначально крутизна откосов назначается по нормативам для насыпей типового профиля и затем уточняется расчётом общей устойчивости насыпи с учётом её подтопления. Так как в курсовой работе задан – суглинок лёгкий пылеватый, то из таблицы 1.4 /1/,принимаем значения необходимые для расчетов.

Для назначения крутизны откосов необходимо определить консистенцию грунта по формуле:

J_L= (W-W_p)/J_p, (1.2)

где J_L – показатель текучести грунта;

J_p – число пластичности;

W – природная влажность;

W_p – влажность на границе раскатывания.

Расчет:

J_L = (16-14)/6 = 0,33.

Следовательно, данный грунт является тугопластичным, тем самым назначаем следующие уклоны: ниже основной площадки на расстоянии 6 метров n₁=1:2 и ниже до отметки Г_б n₂=1:2, подтопляемой бермы 1:2.

1.2.3. Размеры берм

Отметка бровки бермы, которая принимается обычно за отметку незатопляемой поверхности бермы, определяется по формуле:

_{Гб = ГВВ + hн + hп + ∆z + а , (1.3)}

где ГВВ - отметка горизонта высоких вод,

h_н - высота наката на откос фронтально подходящих волн, м.

h_п - высота подпора воды у моста, м.

∆z - высота ветрового нагона волны на откос, м.

a - ширина запаса, принимаемая для насыпей у средних и больших мостов равной 0,5 метров.

При каменной наброске:

h_н = 0,5, (1.4)

где - длина волны, м,

- высота волны, м.

h_н = 0,5 = 0,5*2,54 = 1,27 м.

Г_б = 390,93+0,23+1,27+0,06+0,5 = 392, 99 м.

Ширина бермы поверху первоначально принимается равной 5 метров. Её поверхности придаётся поперечный уклон 40 ‰ в сторону бровки бермы.

Схема укрепления откоса бермы каменной наброской привидена на рисунке 1.2

Рис 1.2 Укрепление откоса насыпи двуслойной каменной наброской

1.3. Требуемая плотность грунта насыпи.

Уплотнением грунта при сооружении насыпи добиваются предупреждения остаточных деформаций, повышения прочности грунта и его сопротивления действию нагрузок и природно-климатических факторов.

Для высоких насыпей требуемая плотность грунта зависит от его напряженного состояния и определяется расчётом из условия обеспечения упругой работы грунта в различных точках насыпи.

1.3.1. Методика расчета плотности и напряжений грунта насыпи.

Для высоких насыпей требуемая плотность грунта зависит от его напряженного состояния и определяется расчётом из условия обеспечения упругой работы грунта в различных точках насыпи.Характеристикой плотности грунта является его плотность в сухом состоянии, т.е. масса частиц в единице объёма грунта, т/м³:

ρ_{d. тр.} = ρ_s / (1+е₀ ) , (1.5)

где ρ_s – где плотность частиц грунта, т/м³; е₀ – расчётное значение коэффициента пористости грунта, при котором обеспечивается его работа в упругой стадии под воздействием нагрузок от подвижного состава, веса верхнего строения пути и собственного веса грунта;

е₀ = е_ан – К (∆е_а – ∆е₀), (1.6)

где ∆е_а = е_ан – е_ар и ∆е₀ = е_он – е_ор – определяется из компрессионной кривой (рис. 1.3), которая строится по данным приложения Б /трам-пам-пам /; е_ан и е_ар – коэффициенты пористости грунта, определяемые, соответственно, по ветвям нагрузки и разгрузки при напряжении σ_а = σ_вс + σ_γ; е_он и е_ор – коэффициенты пористости грунта при напряжении σ_о = σ_а + σ_р; σ_вс, σ_р, σ_γ – напряжение от верхнего строения пути, подвижного состава и собственного веса грунта; К – коэффициент, учитывающий многократность, продолжительность и способ приложения нагрузки, равный 1,1 – 1,6 в зависимости от положения расчетного слоя грунта.

Расчет требуемой плотности грунта сводится к определению напряжений в наиболее нагруженном сечении насыпи, каким является ось пути. Величины σ_вс и σ_р вычисляются в соответствии с теорией упругости.

Рис.1.3 Компрессионая кривая для супеси пылеватой.

Напряжение от собственного веса грунта определяется по формуле:

σ_γ=_ср.i h_i (1.7)

где γ_ср.i – средний удельный вес грунта i – го слоя насыпи, кН/м,

h – толщина i – го слоя насыпи, м.

γ_ср.i = (γ_{i-1 +} γ_i)/2 (1.8)

где γ_i-1 и γ_i –удельный вес грунта соответственно в (i-1)-й и i-й точках, кН/м³.

Удельный вес грунта вычисляется по формуле:

γ = ρ_{d тр} (1+ W)g (1.9)

где W – влажность грунта, доли единиц, g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с.

Расчёт напряжений по формулам (1.7)-(1.9) ведётся методом попыток совместно с расчётом требуемой плотности грунта.