Проект эксплуатируемого земляного полотна, страница 5

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 = 6/2 = 3 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	6.0	T = Eоп	325,14
ω	36	k = R/T	1.57
N	655,2	Муд	1965,6
R	511,71	Моп	975.42
Ea	134,64	k = Муд/Моп	2.02

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

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 больше допустимого |к| = 1,20.

Далее оценивается несущая способность основания стены.

Несущая способность основания стены проверяется по условиям:

σ_g ≤ │σ│

Определим форму эпюры нормальных напряжений. Для этого найдем расстояние d от нижнего края подошвы габионной стены до точки приложения реакции грунта основания по формуле:

Эксцентриситет е = 6,0 - 6,0/2 - 1,51 = 1,49.

Поскольку е > В/6 = 6.0/6 = 1 эпюра напряжений имеет треугольную форму и σ_max вычисляется по формуле:

Рис. 1.7. Расчетная схема к определению несущей способности грунта основания:

H – высота стены, м; В – ширина стены, м; Е_оп – оползневое давление, кН/м; d – расстояние от нижнего края подошвы до точки приложения реакции грунта основания; h – высота габиона, м; G_g – вес стены, кН; N – нормальная реакция, кН; z – глубина заделки стены в грунт, м; σ_max – максимальные напряжения на основании стены; R – равнодействующая удерживающих сил; ε – угол наклона откоса, град; Е_а – активное давление (горизонтальная составляющая), кН/м

Для определения |σ| найдем предварительно:

q_lim = c · N_c · d_c + q · N_q · d_q · i_q + B · N_γ · d_γ · i_γ · γ

Грунт основания имеет с = 25 кПа, φ = 22, γ = 18,2 кН/м. Однако стена будет опираться на слой щебня, поэтому в расчете принимаются его характеристики: с = 0, φ = 38, γ = 21,0.

Поскольку с = 0 первый член в формуле отсутствует.

Глубина заделки стены в грунт z = 3.65.

Тогда  q = 18,2 ∙ 3.65 = 66,43

N_q = 48.88

N_y = 1.8(48.88-1)tan38°=67.31

d_y = 1; i_y = 0.24² = 0.6γ = 21

q_lim = 15.1 ∙ 48.88 ∙ 1.07 ∙ 0.24 – 4 ∙ 67.31 ∙ 1 ∙ 0.6 ∙ 21 = 3580.4 кПа

Следовательно, несущая способность грунта основания обеспечивается.

Далее выполняется проверка внутренней устойчивости стены.

Проверим стену на возможность сдвига отдельных слоев габионов по поверхности их контакта внутри стены.

Расчет ведем при Е_оп = 325,14 кН/м и Н = 6 м.

Внутренняя устойчивость проверяется по условиям  и

Найдем для каждого i-слоя (считая сверху) значения  соответственно по формулам:

Рис. 1.8. Расчетная схема к проверке внутренней устойчивости стены.