Проектирование предпортальной выемки глубиной 12,7м

 2 Проектирование предпортальной выемки

2.1 Назначение основных конструктивных элементов

Глубина выемки определяется как разность отметки земли и проектной бровки основной площадки выемки:

где  – отметки земли, м;

 – отметка проектной бровки, м;

где  – отметка профильной бровки основной площадки, м.

Так как р₀ ˃ 80 кПа, то устраивается защитный слой толщиной 0,7 м.

Ширина основной площадки назначается по формуле

Ширина основной площадки назначается на 0,4 м меньше, так как устраивается защитный слой толщиной1  м:

Основная площадка проектируется горизонтальной.

Крутизна откосов назначается для грунтов в районе избыточного увлажнения и составляет 1:2.

Отвод атмосферных вод от выемки осуществляется с помощью кюветов, размером 0,40,6 и нагорной канавы, размером 0,81,0.

При этом дно и откосы канавы укреплены каменной наброской.

Предусматривается устройство закюветных полок шириной 2 м и уклоном 20 ⁰/₀₀ – 40 ⁰/₀₀ в сторону кювета.

Нагорная канава располагается с нагорной стороны выемки на расстоянии 9 м от бровки откоса.

Рисунок 2.1 – Форма основной площадки выемки

Физико-механические характеристики грунтов верхнего слоя откоса и основания выемки приведены в таблице 2.1

Таблица 2.1 – Физико-механические характеристики грунтов

Вид грунта	Номер грунта	, т/	, м	, доли	, м/с	, ,  %	, %	, %	, %	, кПа	, град
Суглинок тяжелый пылеватый	13б	2,72	1,5	0,10	510-10	22	38	16	24	25	18
Суглинок тяжелый	12б	2,71	1,4	0,09	110-9	20	13	6	21	22	20

2.2 Расчет местной устойчивости откоса

Цель расчета – оценить возможность сплыва откосов принятой крутизны и предусмотреть в случае необходимости их уположение в сочетании с тем или иным способом защиты откосов от переувлажнения.

Расчетная схема приведена на рисунке 2.2.

Рисунок 2.2 – Расчетная схема к оценке местной устойчивости откоса выемки

Компрессионная кривая для верхнего слоя грунта приведена на рисунке 2.3.

Удельный вес грунта в верхней части откоса вычисляется как среднее значение  и 1.

В точке 0  = 0.

По ветви нагрузки компрессионной кривой грунта верхнего слоя (рисунок 2.2) при  = 0 находим = 0,910.

Определяем величину :

В точке 1 по опыту проектирования .

Далее определяем :

По ветви нагрузки компрессионной кривой грунта верхнего слоя (рисунок 2.2) при  = 136,35 Па находим = 0,798.

Сплыв откоса, обычно происходит в период стаивания мерзлого слоя, когда снижается его прочность вследствие водонасыщения.

Сплыв происходит при приближении плоскости оттаивания к границе максимального сезонного промерзания, глубина которого определяется по формуле

где  – коэффициент теплопроводности мерзлого слоя, Вт/(м̊С), который определяется по формуле

       

где  – коэффициент, зависящий от вида грунта, для суглинка тяжелого пылеватого принимается равным 1,4;

 – влажность грунта, доли;

 – плотность сухого грунта, т/м³;

 – суммаморозоградусосуток, равная 2040  ̊Ссут;

 – теплота оплавления льда, кДж/м³;

                                                                          

где  – удельная теплота плавления льда, равная 335 кДж/кг;

 – толщина слоя грунта, эквивалентного термическому сопротивлению на поверхности, м;

где  – средняя за зиму толщина снега на откосе, м;

 – коэффициент теплопроводности снега, равный 0,28 Вт/(м̊С).

Коэффициент местной устойчивости определяется по формуле:

где,  – удельный вес грунта и удельный вес воды, кН/м³;

 – заложение откоса;

,  – расчетные прочностные характеристики грунта при его оттаивании;

,  – коэффициенты, принимаемые по номограмме /4, рисунок 2.1/ в зависимости от крутизны откоса и отношения /.

Местная устойчивость , тогда делается вывод о достаточной местной устойчивости откосов выемки принятой крутизне, укрепление которых выполняется традиционным способом посева многолетних трав по местному грунту. Эффективность принятого способа укрепления должна быть обоснована повторным вычислением величины К_м.

где   L – расстояние, равное 4,2 м, при наличии закюветной полки шириной   2 м.

Так как , крутизна откосов удовлетворяет требованиям устойчивости.

       2.3 Проектирование противопучинного устройства

            На концевых участках выемок, где они сопрягаются с нулевыми местами, нередко возникают пучинные деформации.

Основными причинами образования пучин являются:

- высокая влажность;

- наличие пучинистых грунтов (супеси, суглинки, глины);

- сезонное промерзание

Наиболее распространенными способами борьбы с пучинами являются следующие:

1. Замена пучинистого грунта на дренирующий (устройство врезных подушек).

2. Теплоизоляция грунта покрытиями из пенополистирола.

    2.3.1 Расчет глубины промерзания подрельсового основания

Расчет максимальной глубины промерзания основания выемки ведется по формуле

                                    ,                                                    (2.10)

где, M_t – максимальная сумма абсолютных значений отрицательных температур с вероятностью превышения 1 раз в год,

          d_o – эмпирический коэффициент, равный 0,23

                                                м