Проект эксплуатируемого земляного полотна, страница 3

Устойчивость оценивается коэффициентом устойчивости К. В общем представлении он трактуется как отношение факторов, сопротивляющихся смещению откоса или склона, к факторам, стремящимся их сместить.

В рассматриваемом конкретном случае К определяют по следующей формуле:

где n — число отсеков, на которые разбивается блок возможного смещения;

ƒ N — сила трения, кН/м, действующая по поверхности возможного смещения отсека;

ƒ — коэффициент внутреннего трения грунта на поверхности возможного смещения в отсеке;

φ — угол внутреннего трения;

Ni — нормальная составляющая силы веса отсека с учетом внешней нагрузки на него, кН/м;

C_i l_i— сила сцепления, кН/м, действующая по поверхности возможного смещения в отсеке;

с_i — удельное сцепление грунта, кПа;

l_i — длина поверхности смещения (заменяемой прямой) в пределах отсека, м;

T_i-уд и T_i-сдв - удерживающая и сдвигающая тангенциальные составляющие силы веса отсека с учетом внешней нагрузки, кН/м;

β_i — угол наклона поверхности возможного смещения в пределах отсека, град.

Тангенциальная составляющая является удерживающей, если она направлена против возможного смещения и наоборот.

N_i = Q_i cos β_i,

T_i = Q_i sinβ_i,

Q_i = ω_i ∙ l_i ∙ g_i, где

Q_i— сила веса отсека с учетом внешней нагрузки, кН/м; ω_i — площадь отсека при однородном грунте, м²;

g_i — удельный вес грунта в отсеке при однородном грунте, кН/м³.

При разнородном литологическом строении в отсеке

m — число разнородных грунтов в отсеке (или число однородных грунтов, но при разном их состоянии влажности и плотности);

g_i— удельный вес каждого из т грунтов или т состояний однородного грунта.

1.4.  Расчет и проектирование мероприятий по усилению земляного полотна.

Габионные стены.

Габионные структуры относятся к классу гибких сооружений: они воспринимают возможные осадки грунта, реагируя на это незначительными прогибами. При этом разрушение самой габионной структуры не происходит и сооружение продолжает выполнять свое основное назначение. Конструкции из габионов более экономичны, чем традиционные жесткие и полужесткие конструкции: экономия средств в случае использования габионов составляет от 10-15% на 1м сооружения, они требуют меньших затрат на эксплуатацию и ремонт. В курсовой работе будем применять габионные стены (ЦПИ № 22/43).

Усиление насыпи гравитационной габионной стеной. Исходными данными являются следующие:

1.  Инженерно-геологический разрез насыпи;

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

  (1.6)

Рис. 1.4. 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.

3.  Высота стены Н = 6 м;

4.  Ширину  стены принимаем равной 4,0 м, исходя из условия возможности прохода по ней механизмов при сооружении;

5.  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 = 4,0 ∙ 6 = 24 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: