Проектирование и расчет пойменной насыпи. Определение требуемой плотности грунта в теле насыпи

Содержание

1   Проектирование и расчет пойменной насыпи………………………..............2

1.1  Определение требуемой плотности грунта в теле насыпи...…………………………….2

1.1.1  Исходные данные. Определение нагрузок и составление расчётной схемы ...………2                                                                                                                            

1.1.2  Определение напряжения в земляном полотне ………………………………………..4

1.1.3  Методика определения требуемой плотности грунта в теле насыпи…………………6

1.1.4  Расчёт требуемой плотности в первой точке…………………………………………...6

1.1.5  Расчёт требуемой плотности во  второй точке………………………………………….8

1.1.6  Выводы…………………………………………………………………...…………...…...9 

1.2  Определение параметров волнового воздействия и верхней границы

укрепления откосов насыпи……………………………………………………………….......10

1.3 Проектирование поперечного профиля  пойменной насыпи на основе расчётов                      её устойчивости ………………………………………………………………………………..12

2  Проектирование мероприятий по обеспечению стабильности выемки………………………………………………………………………………………...23

2.1  Проектирование и расчет дренажа………………………………………………………..23

2.1.1  Оценка технической эффективности дренажа…………………………………………23

2.1.2  Выбор типа дренажа и места его заложения…………………………………………...24

2.1.3  Расчет глубины заложения дренажа……………………………………………………24

2.1.4  Определение расхода воды в дренаже………………………………………………….26

2.1.5  Гидравлический расчет дренажа………………………………………………………..28

2.1.5.1  Подбор дренирующего заполнителя………………………………………………….28

2.1.5.2  Подбор дрены и проверочный расчет пропускной способности труб……………..31

2.1.6  Проектирование трассы. Основные положения по проектированию………………..32

2.1.7  Проектирование основных элементов траншеи……………………………………….33

2.2  Проектирование термозащитных покрытий как второго возможного варианта

ликвидации пучин выемки……………………………………………………………………..35

2.2.1  Выбор типа подушки…………………………………………………………………….35

2.2.2  Определение толщины подушки….…………………………………………………….35

2.2.3  Выбор эпюры интенсивности пучинообразования…………………………………....36

2.2.4  Проектирование продольного профиля подушки……………………..........................36

2.2.5  Проектирование поперечного профиля подушки……………………………....……...39

Литература…………………………………………………………………………………..41
1 Проектирование и расчёт пойменной насыпи 1.1 Определение требуемой плотности грунта в теле насыпи 1.1.1 Исходные данные. Определение нагрузок и составление расчётной схемы

На земляное полотно действуют нагрузки от подвижного состава, веса верхнего строения пути с учетом сливной призмы и веса вышележащих слоев грунта самого земляного полотна.

Нагрузка от подвижного состава является временной, а от веса верхнего строения пути и грунта земляного полотна – постоянно действующей.

Нагрузка от подвижного состава на основную площадку земляного полотна передаётся через шпалы и балластный слой и зависит от способа её передачи. В различные периоды работы пути давление на основную площадку может быть разнообразным и иметь максимум под концевыми частями шпалы в подрельсовой зоне или по оси колеи под средней частью  шпалы.

За расчётные схемы нагрузок на основную площадку от подвижного состава принимают равномерную пологую нагрузку (рисунок 1.1).

Рисунок 1.1 – Расчётная схема нагрузки от подвижного состава для шпального                                                                                       подрельсового основания

В практических расчётах нагрузку от верхнего строения пути для определения напряжений в земляном полотне также принимают пологой с шириной В_ВС для однопутного участка (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 – расчётная схема нагрузки от веса верхнего строения пути.

Для проектирования поперечного профиля пойменной насыпи используем следующие исходные данные:

Тип локомотива ТЭ1.

Длина жёсткой базы – 343 см.

Статическая нагрузка – 103,25 кН.

Количество осей жёсткой базы - 3.

Эти данные принимаем согласно [1, стр. 68].

Значение интенсивности полезной нагрузки определяется из выражения:

Pр =,                                             (1.1)

      где ж.б. – длина жесткой базы;

                ш – ширина плиты или длина шпалы, ш  = 2,75

                Рк – статическая нагрузка колеса на рельс;

                - количество осей, входящих в состав жесткой базы.

Рр =  = 65,68 кПа.

Интенсивность от верхнего строения пути принимаем согласно [2, табл. 1.1].

                                  Р_ВС=14,8 кПа;

                                 В₀=4,20 м – ширина пологой нагрузки от верхнего строения пути.

Рисунок 1.3 – схема расчёта насыпи на уплотнение.

1.1.2  Определение напряжения в земляном полотне

Под воздействием поездной нагрузки, веса верхнего строения пути и собственного веса грунта в теле и основании земляного полотна возникают напряжения.

Напряжение в любой точке земляного полотна находят из выражения:

                                            sо = sр + sвс + s ,                                                   (1.2)

   где sр  - напряжение, вызываемое действием поездной нагрузки ;

          sвс – напряжение, вызываемое весом верхнего строения пути ;

          s- напряжение, вызываемое собственным весом грунта.

При расчёте напряжений в земляном полотне применяют теорию линейно деформируемых тел. Из этой теории следует, что напряжения, вызванные действием поездной нагрузки будут равны:

s_р = -(₁+sin 2₁ - ₂ - sin 2₂)                                  (1.3)

Напряжения, вызванные весом верхнего строения пути будут равны:

s_ВС = -(₁ +sin 2₁ - ₂ - sin 2₂)                                (1.4)

Углы ₁ и ₂ считают положительными, если их отсчитывают от вертикалей, ограничивающих нагрузку, по часовой стрелке. Знак минус в формулах указывает на то, что напряжение сжимающее.

Вертикальные напряжения от веса верхнего строения пути s_вс определяются по формулам (рисунок 1.2):

                                      ₁ =  arctg  ;                                                                  (1.5)

                                      ₂ = - arctg  .                                                                (1.6)

Вертикальные напряжения от поездной нагрузки sр определяется по формуле (рисунок 1.1):

                                     ₁= arctg  ;                                              (1.7)

                                     ₂= - arctg  .                                             (1.8)

₁ =   = = 6,85 м ;      ₂ =  Н = 13,7 м .

Найдём ₁ и ₂ от поездной нагрузки sр:

₁¹ = arctg= 0,1918рад;

₂¹ = -arctg= -0,1918рад;

₁² = arctg= -0,1рад;

₂² = -arctg= 0,1рад.

Найдём ₁ и ₂ от веса верхнего строения пути s_вс:

₁¹ = arctg= 0,29747рад;

₂¹ = -arctg= -0,29747рад;

₁² = arctg= 0,1521рад;

₁² = -arctg= -0,1521рад.

Подставив полученные значения в формулы (1.3) и (1.4) получим:

s_р¹  = (0,1981+sin2(0,1981)+0,1981-sin2(-0,1981)) = -16,34 кПа;

s_р²  = (0,1+sin2(0,1)+0,1-sin2(-0,1)) = -8,33 кПа;

s_ВС¹  = (0,29747+sin2(0,29747)+0,29747-sin2(-0,29747)) = -24,16 кПа;

s_ВС²  = (0,1521+sin2(0,1521)+0,1521-sin2(-0,1521