Ответы на экзаменационные вопроси (Назначение земляного полотна (ЗП) и требования, предъявляемые к нему. Особенности конструкций земляного полотна в сложных условиях. Устойчивость откосов и склонов. Рельсы (назначения и требования к ним)), страница 4

Откосы искусственные ,а склоны естественные наклонные пов-ти и все типы ЗП имеют такие пов-ти кроме нулевых мест. Пов-ти на кот. происходит смещение грунтов криволинейны. В однородных грунтах эти пов-ти в различной степени напоминают чашеобразное или цилиндрическое, а в сыпучих грунтах они приближены к плоскости. Иногда смещение происходит по контакту разнородных слоев грунтов и в этом случае они имеют любую форму. Устойчивость откоса или склона количественно можно оценить коэф-м устойчивости (К) представляет собой отношение факторов сопротивляющихся смещению к факторам его вызывающих. Оценку устойчивости рассматривают в плоской задачи имея ввиду ,что склоны и откосы явл. протяженными в длину грунтовыми массивами. Всё многообразие природных явлений связанных с нарушением устойчивости можно привести к 3-м моделям:

1 Пов-ть смещения имеет произвольную форму т.е. предопределена литологическим строением

 

2 Пов-ть смещения круглоцилиндрическая в плоской задачи круговая кривая

3 Пов-ть смещения плоская

n-кол-во отсеков. Наибольшее распространение получил 2-й метод.

При любой форме возможного смещения на любой отсек действуют ряд сил.Учитывая что в пределах отсека пов-ть смещения принимается плоской. Внешней силой явл. равнодействующей всех сил действующий на i-й отсек. Это м.б. сумма свеса грунта в пределах отсека и давления от веса  ЗП или сейсмической силы.

Влияние воды на устойчивость откосов и склонов (атмосферной, инфильтрующейся в земляное полотно или склон, грунтовой, поймен­ной) многообразно.

Рассмотрим влияние воды на устойчивость откосов на примере вли­яния пойменной (паводковой) воды на устойчивость пойменных насы­пей. Паводковая вода оказывает комплекс воздействий на грунты зем­ляного полотна. По мере подъема и стояния паводковых вод в пой­ме вода инфильтруется в грунт насыпи. Изменение уровня воды в пой­ме за время паводка характеризуется гидрографом паводка. В зависи­мости от рода грунта, его плотности, водопроницаемости грунта насы­пи и основания, геометрических размеров насыпи и гидрографа павод­ка могут быть различные случаи насыщения пойменной водой попереч­ного сечения насыпи. Расчетным для учета наиболее неблагоприятного сочетания условий принят случай, когда водопроницаемый грунт на­сыпи после длительного подъема и стояния воды в пойме оказывается насыщенным водой до отметки наивысшего уровня воды (НУВ). Предполагается, что при начале спада паводка вода из поймы ухо­дит мгновенно и здесь же начинается эксфильтрация пойменной воды из грунта насыпи под воздействием сил гравитации, при этом верхний уровень очерчивается кривой депрессии. Над ним располагается зона сплошного капиллярного насыщения. Такая расчетная модель предло­жена К. С. Ордуянцем.

Влияние воды при использовании этой модели учитывается в из­менении следующих параметров.

1. Изменение удельного веса грунта у в зоне полного водонасыще-ния\и сплошного капиллярного насыщения, что учитывается при рас­чете веca грунта Q. Например (см. рис.1),  рассмотрим 4-й отсек:

в верхней зоне грунт природной влажности, его удельный вес Y. площадь, занимаемая этим грунтом в отсеке, w;

в зоне сплошного капиллярного насыщения вода является допол­нительной нагрузкой, поэтому удельный вес грунта брутто

где γ_s — удельный вес частиц грунта, Н/м³; γ_b — удельный вес воды, Н/м³.

Площадь, занимаемая этим грунтом в отсеке, w¹¹. Обычно высота капиллярного поднятия d_Kan = 0,2--0,3 м для песков и d_кan = 2--3 м для глин;

в зоне насыщения грунта пойменной водой при водопроницаемом основании будет иметь место противодавление и удельный вес грунта определяется с учетом взвешивающего действия воды:

Площадь, занимаемая этим грунтом в отсеке, w′′′. Если основание водонепроницаемое, то в этой части отсека γ = γ_бр.

Площадь w^iv занята грунтом основания, имеющем γ_осн.

Изменение веса грунта существенно влияет на устойчивость отко­са или склона.

Расчет ведется на 1 м длины откоса или склона.

 

рис1-Схема расчетной модели К. С. Ордуянца

2. Учет фильтрационного (гидродинамического) давления, возни­кающего при высачивании пойменной воды из насыпи или фильтра­ции грунтовой воды в склоне. Это силы давления на частицы грунта движущейся в порах воды. Движение воды в насыпи, как известно, ха­рактеризуется гидродинамической сеткой, параметры которой (зна­чения гидравлического градиента I в каждой расчетной точке) долж­ны при

ниматься в расчет. Однако для простоты и удобства при расчетах устойчивости пойменных насыпей расчет фильтрационного давления dj производится по среднему значению I_i для любого отсека  или среднему I₀ для данного грунта при учете равнодействующей D_o элементарных гидродинамических сил/

Значения I₀ колеблются от 0,003 до 0,200 для песков и глин соот­ветственно.

Силы d_i и D_o считаются целиком сдвигающими.

3. Учет изменения сил сопротивления сдвигу при водонасыщении необходим в связи с тем, что при заполнении пор грунта паводковой водой сопротивление его сдвигу значительно падает. При влажности полного водонасыщения w_sat удельное сцепление c_sat может быть меньше на 30—40 % по сравнению с с грунта в состоянии природной влажности, а угол внутреннего трения φ_sat — на 15—25 % по срав­нению с φ.

17. Деформации и болезнь ЗП.

Наибольшее распр-е по бывшему Союзу имеют деформации осн-й площадки ЗП и пучины. На сети ж\д(в РБ) протяжённость больных мест доходит до 15% и если эти 15% принять за100%, то деформ-и можно распред-ть след-м обр-м: оседание и выпирание-3%, деформ-и осн-й площадки ЗП-36%, пучины-34%, расползание, провалы, осыпи, лавины, оползни и сдвиги-10%, размывы и подмывы-12%, повреждение и заграмождение-5%.   Оседание и выпирание-это сравнит-но медленно протекающие во времени опускание осн-й площадки ЗП на значительные протяжения. Они происходят в рез-те уплотнения грунта под нагрузкой веса насыпи и поездов из-за выпирания грунта из-под основания насыпи. Деф-ции осн-й площ-и ЗП образуются в следствие: уплотнение грунта под осн-й площ-й, выпирание грунта в подшпальной части, неправильного возведения ЗП. Кним относятся балластные корыта, ложа и мешки. Расползание-это последствие грубых нарушений тех=х условий на сооружаемом ЗП(отсыпка насыпи мокрыми грунтами). Провалы-могут случиться в следст-и размыва торфяной корки на болотах, из-за размыва кровли над горными выработками при её оседании. При обвалах происходит падение и опрокидывание грунтовых масс, к кот. относятся камни, глыбы, снег, снежные завалы, осыпи. Сдвиги происх-т из-за увлажнения грунтов осн-я под насыпью поверхност-ми водами, выходящими на пов-ть склонов под насыпью, также могут быть по наклонному дну болота. Оползни- перемещение грунта по грунту без падения или опрокидывания смещающихся грунтовых масс. Деформ-и ЗП и устройства при нём из-за размывов и подмывов встреч-ся как в горных, так и в равнинных районах. Они хар-ся быстрым развитием и опасными последствиями. Различают размывы соор-й постоян-и и врем-ми  потоками(реками, ручьями), также волновым возд-м(моря, озёра).