Определение устойчивости откосов насыпи (Практическая работа № 21)

Практическая работа 21

Определение устойчивости откосов насыпи

Теоретическая часть

Степень устойчивости земляного полотна против сползания, просадки и других деформаций характеризуют коэффициентом устойчивости, которым называют отношение сил или их моментов, удерживающих насыпь, к силам или моментам, сдвигающим насыпь.

Расчеты устойчивости дорожных насыпей ведут на собственный вес грунта и дорожной одежды. Нагрузка от автомобилей является дополнительной. Ее обычно учитывают, заменяя эквивалентным слоем грунта установленные по полосам движения на проезжей части и на обочинах колонны гусеничных нагрузок НГ-60 т/м.

Толщину эквивалентного слоя грунта насыпи определяют из выражения:

,                               (21.1)

где       – нормативная нагрузка на одну гусеницу расчетной машины;

В – ширина базы машины;

 – плотность грунта верхней части насыпи;

 – плотность дорожной одежды;

Н – толщина одежды.

Степень надежности проверки устойчивости откосов зависит от того, насколько точно соответствует поверхность обрушения, для которой было определено минимальное значение коэффициента устойчивости, фактической наиболее опасной поверхности.

Наибольшим распространением в практике дорожных организаций пользуется метод Терцаги-Феллениуса, в котором принято, что центры кривых скольжения, соответствующих наименьшему коэффициенту устойчивости, располагаются вблизи от прямой линии, которая может быть построена следующим образом:

1. Вычерчивают на миллиметровой бумаге в масштабе 1:50 поперечный профиль насыпи по заданным параметрам.

2. Определяют положение центров кривых скольжения, выполняя построения, указанные на рисунке 21.1. Центры критических кривых скольжения, соответствующих наименьшим значениям коэффициентов устойчивости, расположены на прямой линии, проходящей через точки О и В.

Рисунок 21.1 – Схема к нанесению прямой Феллениуса

Для определения точки В откладывают вниз от кромки откоса, устойчивость которого необходимо проверить, расстояние, равное высоте насыпи H, затем по горизонтали, в сторону насыпи 4,5 Н.

Таблица 21.1

Для определяют точку О. Если откос насыпи ломанный, он заменяется постоянным, путем соединения бровки насыпи с кромкой ее подошвы. Далее определяют угол наклона этой линии в градусах. Зная величину наклона откоса, по таблице 21.1 определяют углы α и β, и проводятся из концов спрямленного откоса линии под этими. В пересечении этих линий получается точка О.

Намечают положение трех кривых скольжения, проходящих: 1 – через ось земляного полотна; 2 – через середину расстояния между осью земляного полотна и его правой бровкой;  3 – через бровку дальнего откоса.

Рисунок 21.2 – Схема нанесения кривых скольжения

Центр каждой кривой располагается в пересечении перпендикуляра, возведенного из середины хорды, стягивающей концы намеченной кривой скольжения, с прямой Феллениуса (рисунок 21.2).

Далее разбивают отсеченный кривой скольжения участок земляного полотна вертикальными сечениями на ряд отсеков шириной по 5 м.

Рисунок 21.3 – Схема разметки отсеков

Вычисляют углы δ наклона отрезков кривой скольжения к вертикали в пределах каждого отсека, пользуясь соотношением:

,                                                     (21.2)

где      х – расстояние до вертикального радиуса;

R – радиус кривой скольжения.

Определяют площади каждого отсека, разделяя их на ряд простых фигур и учитывая при этом приведенный слой грунта, которым заменена временная нагрузка. Участки кривых в пределах каждого отсека заменяют прямыми.

Определяют вес Q каждого отсека (рассматривая устойчивость полосы толщиной 1 м), умножая площадь сечения на удельный вес грунта