3 Розрахунок стійкості насипу графоаналітичним методом

При розрахунку графоаналітичним методом враховується тимчасове гусеничне навантаження типу НГ – 60 та постійне навантаження від власної ваги ґрунту насипу.

3.1 Виконуємо розрахунок по заміні тимчасового навантаження від гусеничних машин на еквівалентне навантаження ґрунтового стовпа висотою h₀ , яка визначається за формулою:

(3.1)

де: – тиск на одну гусеницю

– кількість гусениць, встановлених на земляне полотно по ширині В₀

– кількість встановлених гусеничних машин по ширині земляного полотна

– ширина бази гусеничної машини по наружним розмірам, яка дорівнює 3,3м

– кількість зазорів між гусеничними машинами

– розмір зазору, який приймається між гусеничними машинами

- потрібна щільність грунту з урахуванням оптимальної вологості шарів насипу, т/м³.

3.2 Визначаємо ширину підошви насипу:

,де (3.2)

B- ширина земляного полотна, прийнята раніше, м

h_i- висота i-х шарів насипу, м

3.3 Виконуємо графічну побудову лінії АВ , на якій знаходиться радіус кривої сповзання.

Для визначення положення точки А ломану лінію відкосу заміняємо прямою, з’єднуючи бровку насипу земляного полотна з кромкою підошви.

З країв спрямленого відкосу проводять лінії до їх перетину під кутами і , які приймаємо в залежності від закладення відкосу, кут якого обчислюють за формулою:

(3.3)

Приймаємо значення кутів для

Для визначення точки В на кресленні відкладаємо від лівої кромки підошви насипу вниз розмір, який дорівнює висоті насипу , а потім по горизонталі в сторону насипу відкладаємо розмір і наносимо точку В.

З’єднуємо прямою лінією точки А і В та отримуємо лінію, на якій лежить центр радіусу кривої сповзання О.

3.4 На прямій АВ графопобудовою знаходять центр радіусу кривої сповзання О.

Спочатку намічена в верхній частині насипу точка кривої сповзання з’єднується прямою лінією з лівою кромкою підошви насипу.

Потім з середини цієї лінії проводимо перпендикуляр до перетину з прямою АВ і на перетині отримуємо центр радіуса кривої сповзання.

3.5 З центра проводимо криву, радіус якої визначаємо графічно.

3.6 В межах кривої сповзання розбиваємо тіло насипу включаючи і шар ґрунту еквівалентного навантаження, на рівні вертикальні відсіки шириною по 5м.

3.7 На кривій сповзання всередині кожного відсіку наносимо точки з цифровим позначенням, і для кожної точки в межах відсіку находимо кути нахилу відрізків кривих сповзання до вертикалі за формулою:

(3.4)

де: Х_і – відстань від і-ї точки до вертикальної прямої, проведеної через цент радіуса кривої сповзання

R_i – радіус і-й кривої сповзання, який вимірюється по кресленню

3.8 По розрахованим визначаємо кути та та представляємо в формі таблиці

Таблиця 3.1 – Розрахунок значень по , ,

Номер точки		, град.
1	0,746	48,24°	0,666
2	0,582	35,59°	0,813
3	0,418	24,71°	0,908
4	0,254	14,72°	0,967
5	0,09	5,17°	0,996
6	-0,074	4,23°	0,997
7	-0,164	9,44°	0,986

3.9 Графічним вимірюванням визначаємо площі кожного відсіку, причому, різні шари ґрунтів з різною потрібною щільністю обчислюємо окремо, так як подальше визначення ваги ґрунту у відсіках буде залежати від потрібної щільності ґрунту.

3.10 Визначаємо вагу ґрунту кожного відсіку з урахуванням різної площі та потрібної щільності шарів

(3.5)

Таблиця 3.2 – Розрахунок площ та ваги ґрунту у відсіках.

№ Від.	Потрібна щільність ґрунту з урахуванням вологості		Площі відсіку	Вага ґрунту по шарам відсіку	Сумарна вага ґрунту відсіку
1	1	2,03	7,86	15,59	53,82
	2	1,81	16,12	29,18
	3	1,87	4,84	9,05
2	1	1,81	9,6	17,38	66,42
	2	1,87	20,8	38,9
	3	1,92	5,28	10,14
3	1	1,87	16	29,92	76
	2	1,92	24	46,08
4	1	1,87	2,2	4,11	67,39
	2	1,92	32,96	63,28
5	1	1,92	27,2	52,22	52,22
6	1	1,92	12,8	24,58	24,58
7	1	1,92	0,16	0,31	0,31

3.10 Визначаємо нормальні та дотичні напруження у всіх точках на кривій сповзання за формулами:

(3.6;3.7)

Таблиця 3.3– Розрахунок нормальних та дотичних напружень

Номер відсіку	Номер точки
1	1	10,38	40,15
	2	19,43
	3	6,03
2	1	14,13	38,66
	2	31,63
	3	8,24
3	1	27,17	31,77
	2	41,84
4	1	3,97	17,12
	2	61,19
5	1	52,01	4,7
6	1	24,51	-1,82
7	2	0,31	-0,05

3.11 Виконується розрахунок коефіцієнта стійкості за формулою:

(3.8)

де: – розглядаємо як суму, яка складається по шарам

– довжина кривої сповзання по кресленні

– сумарна величина дотичних сил з урахуванням знаків "+" та "-"

3.13Визначаємо допустимий коефіцієнт стійкості з умови:

де: – коефіцієнт, який ураховує надійність даних про характеристиці грунтів, які залежать від кількості випробуваних зразків, приймається в межах 1,0-1,1

– коефіцієнт, який враховує категорію дороги

– коефіцієнт, який враховує ступінь шкоди для народного господарства в разі аварії спорудження

– коефіцієнт, який враховує відповідність розрахункової схеми природнім інженерно-геологічним умовам.

– коефіцієнт, який враховує вид ґрунту та його роботу в спорудженні

Таблиця 3.4 – Розрахункові параметри третього розділу

Шари ґрунтів насипу для кривої сповзання h, м	Радіус кривої сповзання R, м	Потрібна щільність з урахуванням вологості для кожного шару ґрунту потр.W, т/м^3	Ni для кожного шару, тс/м^2	Ті для всієї кривої сповзання, тс/м	tgni для кожного шару	Спі для кожного шару	L довжина кривої сповзання, м	Коефіцієнт стійкості Кст.	Коефіцієнт стійкості допустимий Кдоп.
0,8	48,8	2,03	10,38	130,53	0,93	0,2	15,4	1,23	1,22
5,2		1,81	51,06		0,42	2,5
6,0		1,87	41,44		0,43	2,8
6,6		1,92	138,02		0,45	3,1
2,7		1,92	138,02		0,45	3,1

Висновок: Розрахункові параметри третього розділу зведені в таблиці 3.4, при яких забезпечується стійкість насипу земляного полотна, так як коефіцієнт стійкості вище допустимого коефіцієнта стійкості.