Особенности проектирования земляного полотна в болотистых районах (Практическая работа № 23)

Практическая работа 23

Особенности проектирования земляного полотна в болотистых районах

Теоретическая часть

Земляное полотно на болотах проектируют в насыпях в соответствии с требованиями к возвышению бровки земляного полотна в местах в длительным стоянием поверхностных вод.

Выбора конструкции земляного полотна на болотах должен быть обоснован расчетами на устойчивость.

Для дорог высших категорий насыпи, возводятся на прочном минеральном дне болота. Однако на дорогах с переходными и низшими типами покрытий целесообразнее можно использовать следующие приемы проектирования земляного полотна: без выторфовывания, с частичным выторфовыванием, устройство насыпи на накатнике.

Расчет начинают с варианта устройства насыпи без выторфовывания. При недостаточной устойчивости рассматриваются другие варианты с повышением затратности и трудоемкости работ.

Основные деформации насыпей в рассматриваемых условиях это выжимание грунта из-под насыпи в стороны. При подошве насыпи, параллельной подстилающему грунту, развитие пластических деформаций во всей толще сжимаемого слабого грунта происходит при давлении:

,                                                     (23.1)

где      с – сцепление грунта, кПа;

 – ширина насыпи понизу, м;

h – толщина деформируемого слоя слабого грунта.

Если низ насыпи имеет выпуклое очертание (насыпь отсыпается непосредственно на мягкий грунт без настила из накатника), предельная нагрузка принимается в 2 раза меньшей.

Для определения р необходимо вычислить площадь сечения насыпи:

,                                       (23.2)

где      Н – высота насыпи, м;

В – ширина насыпи поверху, м;

m – коэффициент заложения.

Треугольник с основанием и площадью, равными насыпи, имеет высоту:

,                                                  (23.3)

Вычисляют предельно допустимую нагрузку р_пред на подстилающий грунт по формуле (23.1).

Коэффициент устойчивости подстилающего грунта против выпирания:

,                                             (23.4)

где      γ – удельный вес грунта, кН/м³;

Полученное значение сравнивают с нормативным показателем устойчивости, равным К_уст.н=1,5.

Если К_уст<К_уст.н, устойчивость насыпи не обеспечивается и произойдет выжимание подстилающего грунта.

Для обеспечения устойчивости может быть проведен ряд мероприятий: отсыпка насыпи из более легких материалов или уменьшение ее высоты, если это допустимо по условиям положения проектной линии; отсыпка насыпи на основание из накатника; удаление части подстилающего слабого грунта.

Рассмотрим эти варианты.

1. При коэффициенте устойчивости К_уст.н=1,5 давление на подстилающий грунт от насыпи не должно превышать значения: , что соответствует весу столба грунта высотой .

Полученная величина h_гр, является высотой треугольника, эквивалентного по площади поперечному сечению насыпи и имеющего с ней равные основания.

Сопоставляют выражения для площадей треугольника и трапеции и приравнивают их друг к другу:

,                        (23.5)

где      Н_доп – допустимая высота насыпи.

Подставляя численные значения и преобразовывая получают квадратное уравнение, решая которое получают максимально допустимую высоту насыпи Н_доп при которой обеспечивается ее устойчивость.

2. При отсыпке насыпи на накатник коэффициент устойчивости:

,                                                   (23.6)

Полученное значение сравниваем с нормативным показателем устойчивости, равным К_уст.н=1,5.

3. Определим, насколько должна быть уменьшена толщина слоя илистого грунта, чтобы коэффициент устойчивости был равен К_уст.н=1,5. Для этого предельная нагрузка, выдерживаемая осевшим слоем грунта, должна быть:

,                                       (23.7)

где      h₁– толщина слоя насыпи, который будет отсыпан для компенсации удаленного илистого грунта при условии сохранения постоянства рабочей отметки насыпи.

Отсюда

, ,                                          (23.7)

где      Н – начальная толщина слоя слабого грунта, м;

Н₁ – толщина оставляемого под насыпью слабого грунта.

Приравнивая значения р, получаим квадратное уравнение, решение которого дает значение h₁, м.

Задание

Определить коэффициент устойчивости насыпи против просадки и если потребуется рассчитать мероприятия по повышению устойчивости.

Таблица 23.1 – Варианты заданий

Высота насыпи H, м	Толщина грунта, м	Удельный вес грунта γ, кН/м3	Расчетное сцепление грунта с, кПа
7+n	3+0,1∙n	12+n	20+n

Примечание: n – номер варианта; для четных вариантов – III техническая категория, заложение откосов – 1,5; для нечетных – IV техническая категория, заложение откосов – 2

Вопросы к практической работе

1. Какие приемы устройства насыпи используют для дорог высших и низших категорий?

2. Какие виды деформаций наиболее вероятны при устройстве насыпи на слабых основаниях?

3. Какие мероприятия проводят для повышения устойчивости?

Литература [1 – 4, 7 – 12].