Проект эксплуатируемого земляного полотна, страница 4

E_ah = E_a ∙ cos(α + φ₀)

Для этого примем удельный вес засыпки  γ = 20 кН/м³ и найдем коэффициент К_а активного давления на стену по формуле:

При φ_о = φ = 38° и при крутизне откоса перед стеной 1:1,5 угол (φ - ε) = 4. В этом случае Ка=0,374.

При этих данных найдем соответственно по формуле:

Е_а = 134.64 кН/м и Е_аh = 94.2 кН/м. Значит, расчет стены на сдвиг и опрокидывание производится по величине Е_оп.

Для проверки устойчивости стены против опрокидывания найдем момент М_уд удерживающих сил по выражению M_уд = G_o - x_o и момент М_оп опрокидывающих сил по выражению М_оп = Еу_о. При этом Х_о = В/2 = 4/2 = 2 и плечо у_о = Н/2 = 6/2 = 3.

Сводка всех расчетов при проверке устойчивости стены на сдвиг и опрокидывание приведены в таблице:

Показатели	Величины	Показатели	Величины
H	6.0	Eah	94.2
B	4.0	T = Eоп	325,14
ω	24	k = R/T	1.57
N	655,2	Муд	873,6
R	511,71	Моп	975.42
Ea	134,64	k = Муд/Моп	0,90

При γ_n = 1.2, γ_s = 1.0. При этих данных .

Рис. 1.5. Схема к проверке габионной стены на сдвиг и опрокидывание:

H – высота стены, м; В – ширина стены, м; G₀ – вес габионной стены, кН; N – нормальная реакция, кН; R – равнодействующая удерживающих сил; ε – угол наклона откоса, град; Е_ah – активное давление (горизонтальная составляющая), кН/м³; Е = Е_оп – оползневое давление, кН/м

Расчетная схема к проверке устойчивости стены на сдвиг приведена на рис. 1.5. Найдем равнодействующую удерживающих сил:

R = Nf + сВ

Для этого примем, что габионная стена будет устанавливаться на щебеночную подготовку толщиной 0,10 м. Тогда f = tgφ = tg38 = 0.781 (для щебня).

Нормальная реакция основания N равна весу габионной стены:

где G_g – вес габиона, который найдем по формуле:

G_g = ω_g γ_g

Коэффициент устойчивости против опрокидывания меньше допустимого |к| = 1,20.

Устойчивость подпорной стены не обеспечивается. Увеличиваем ширину подпорной стены до 6,0 м. Повторно производим расчет.

Усиление насыпи гравитационной габионной стеной. Исходными данными являются следующие:

6.  Инженерно-геологический разрез насыпи;

7.  Расчетные характеристики грунтов по инженерно-геологическим элементам. Величина оползневого давления на стену Е_оп = 325,14 кН/м определенная по формуле:

  (1.6)

Рис. 1.6. Инженерно-геологический разрез

Е_оп – оползневое давление, кН/м; i – номер инженерно-геологического элемента

С учетом досыпки откоса по очертанию и найденному в результате расчетов устойчивости откоса.

8.  Высота стены Н = 6 м;

9.  Ширину  стены принимаем равной 6,0 м, исходя из условия возможности прохода по ней механизмов при сооружении;

10.  Для устройства стены используются коробчатые габионы высотой 1,0 и 0,5 м и шириною 1,0 м.

Проверим устойчивость стены против сдвига и опрокидывания.

Устойчивость стены против сдвига по поверхности основания CD обеспечивается при выполнении условий k ≥ |k|.

Допустимый коэффициент запаса |k| определяется по формуле.

Площадь сечения стены ω = ВН = 6,0 ∙ 6 = 36 м².

Удельный вес габиона определим по формуле:

γ_г = γ_s (1 - n)

При γ_s = 26,0кН/м³ n = 0,30 тогда γ_г = 26(1 — 0,30) = 18,2 для щебня с = 0

Далее найдем равнодействующую сдвигающих сил Т, которая равна наибольшей из двух сил: оползневого давления Е_оп = 325,14 кН/м и максимальной величины горизонтальной составляющей активного давления E_ah которое находиться по формуле:

E_ah = E_a ∙ cos(α + φ₀)