Строительство земляного полотна в Ташкентской области

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Введение

Одной из крупнейших железнодорожных компаний в Центральной Азии является Акционерное Общество "Узбекистон темир йуллари" ("Железные дороги Узбекистана"), она была образована в 1994 году, к ней перешли все активы и подвижной состав Среднеазиатский железной дороги на территории Республики Узбекистан

Общая протяженность железных дорог превышает 7 тыс. км, из которых 4600 км являются общемагистральными. Для дальнейшего развития комплекса ведется строительство новых железнодорожных участков, модернизация существующих магистралей, электрификация железнодорожных линий, обновление парка подвижного состава.

В рамках Постановления главы государства от 21 декабря 2010 года "Об ускорении развития инфраструктуры, транспортного и коммуникационного строительства в 2011- 2015 годах" ведется реконструкция железнодорожных путей, проведены работы по модернизации 240 километров железнодорожных путей, изготовлению собственными силами 550 грузовых и 30 пассажирских вагонов

В 2013 году узбекские железнодорожники приступили совместно с китайскими партнерами к реализации крупного проекта в сфере транспортных коммуникаций, имеющего стратегическое значение для развития экономики Узбекистана. В рамках данного проекта выполнено строительство новой электрифицированной железной дороги Ангрен-Пап с прокладкой 19-километрового железнодорожного тоннеля, которая не только надежно связала центральную часть Узбекистана с областями Ферганской долины, обеспечило завершение формирования единой по всей территории республики железнодорожной транспортной системы, но и будет служить важнейшим звеном транспортного коридора, соединяющего Европу с Азией.

25.05.2016г произведено торжественное открытие электрифицированной железнодорожной линии Ангрен-Пап

О динамичном развитии отрасли свидетельствуют показатели объемов грузо- и пассажироперевозок за 2015 год. По итогам 2015 года, доля железных дорог в перевозке грузов составил 70%, доля от общего объема грузоперевозок импортного и экспортного назначения 90% и доля от перевозки пассажиров составил 60%..

Услугами АО «УТЙ» воспользовались более 23 миллионов пассажиров, а пассажирооборот составил 4,5 миллиарда пассажиро-километров. Кроме этого активно ведутся работы по электрификации железнодорожных линий, благодаря чему повышаются их пропускная способность, надежность работы и сокращаются эксплуатационные расходы. В частности, в 2012 году на основе соответствующей Государственной программы были завершены работы по электрификации железнодорожной линии Ташкент-Самарканд на участках «Янгиер-Даштобод-Зарбдор-Джизак и Галляарал-19-разъезд-Маржанбулак».,выполнена работа по электрификации железнодорожных участков «Мараканд-Карши» и «Карши-Термез», благодаря которым появится возможность проложить высокоскоростное сообщение от столицы и Самарканда до южных регионов страны. Данные проекты имеют огромное значение для дальнейшего развития экономического потенциала южных областей страны.

В целом проделанная работа и реализация инвестиционных проектов позволит повысить уровень безопасности движения поездов, что повысить позицию АО «Узбекистон темир йуллари» в мировом рейтинге.

В целях обеспечения должного уровня безопасности движения поездов, особое внимание уделяют проектированию и расчету устойчивости откосов насыпи, а также обеспечению стабильной работы земляного полотна.

Земляное полотно является одним из самых ответственных элементов железнодорожного пути, его несущая конструкция. Обеспечение безопасности движения поездов, сокращение потерь пропускной и провозной способности дорог в значительной степени зависят от состояния земляного полотна.

При правильном проектировании, тщательном исполнении и нормальной эксплуатации земляного полотна можно надежно обеспечить его стабильность даже в самых тяжелых условиях.

Земляное полотно как долговременное сооружение примерно на 90% эксплуатационной длины сети железных дорог работает удовлетворительно, в целом обеспечивая требования перевозочного процесса. Опыт эксплуатации железных дорог свидетельствует о том, что к наиболее тяжелым последствиям приводят сплывы и разрушения откосов высоких насыпей из глинистых грунтов.

Состояние основной площадки в значительной степени определяет стабильность земляного полотна и надежность железнодорожного пути для движения поездов.

Целью данной выпускной работы является обоснования и выбор размеров и требований при индивидуальном проектировании земляного полотна, проведены расчеты требуемой плотности грунтов насыпи, ее устойчивости. Также в выпускной работе приведены требования предъявляемые к земляному полотну, грунтам, приведены дефекты и деформации земляного полотна, а также укрепительные сооружения и защитные устройства предохраняющие насыпи от оседания, провалов, расползания, сдвигов и размывов. В конце выпускной работы освещен раздел связной с охраной труда.

1.Экономико-географическая характеристика Ташкентской области

1.1Геграфическая характеристика, климат

Ташкентская область расположена на северо-востоке Республики Узбекистан. Граничит на севере с Республикой Казахстан, на северо-востоке - с Кыргызстаном и Наманганской областью, на юге - с Таджикистаном, на западе - с Сырдарьинской областью. Территория области составляет 15,3 тыс. кв. км. грунт земляной полотно насыпь

Ташкентская область образована 15 января 1938 года. В состав области входят 15 районов Аккурганский, Ахангаранский, Бекабадский, Бостанлыкский, Букинский, Зангиатинский, Кибрайский, Куйичирчикский, Паркентский, Пскентский, Ташкентский, Уртачирчикский, Чиназский, Юкарычирчикский и Янгиюльский. Административный центр - город Ташкент.

В области расположены три крупных водохранилища Чарвакское - 2010 млн. куб. м, Ташкентское - 250 млн. куб. м, Ахангаранское - 250 млн. куб. м. Основные реки - Сырдарья (ее протяженность в Ташкентской области равна 125 км) и ее притоки Чирчик (вместе с Пскемом) и Ангрен.

Северо-восточную и восточную часть области занимают Чаткальский, Кураминский, Пскемский и Угамский горные гряды. Большая часть территории представляет постепенно снижающуюся к югу и юго-западу до реки Сырдарьи предгорную равнину. В горах до высоты 1200-1400 метров встречаются горные «степи», выше их арчовые леса, а на высоте 2000 метров субальпийские и альпийские пастбища.

Климат Ташкентской области - резко континентальный, характерными чертами являются засушливость, обилие тепла, света. Самый холодный месяц- январь. Самым жарким месяцем является июнь, в горах - июль-август. Вегетационный период на равнине составляет 210 дней в году.

1.2 Социально-экономическое развитие

Объём внутреннего регионального продукта (ВРП) Ташкентской области возрос 5571,1 млрд.сум. В общем объеме ВРП объём производства промышленной продукции составил 27,8, сельского хозяйства - 24,4, строительства - 4,1, торговли и общественного питания - 8,0, транспорта и связи - 14,5, других отраслей материального производства - 14,9 , налогов - 6,3 .

В общем объёме ВРП доля малого бизнеса составляет 54,7, доля услуг- 37,4. ВРП на душу населения составил 2133,8 тыс.сум.

Объём производства промышленной продукции по области. составил 6209,12 млрд.сум или по сравнению с 2014г. увеличился на 26,9.

1.3 Население

Численность населения года составляет 2610,9 тыс. человек (без г.Ташкента). Плотность населения - 171,1человек на 1 кв. км. По численности населения область занимает четвертое место в республике. Население Ташкентской области составляет 9,0 населения республики.

Самыми крупными являются города Алмалык, Ангрен, Ахангаран, Бекабад, Чирчик, Янгиюль.

Национальный состав многолик узбеки (65,3), казахи (13,3), русские (6,4), таджики (5,3), корейцы (2,3) и другие нации (7,4 - киргизы, уйгуры, татары, украинцы, другие предс­­тавители более 80 наций и народностей).

Из общей численности населения занято в народном хозяйстве 1177,7 тыс. человек, в том числе 253,1 тыс. человек в сельском и лесном хозяйстве, 157,2 тыс. человек - в промышленности, 86,9 тыс. человек в народном образовании и культуре, 65,3 тыс. человек - в здравоохранении и социальном обеспечении, 36,1 тыс. человек в строительстве, 27,4 тыс. человек - транспорте и связи, 22,1 тыс. человек - в коммунальном хозяйстве и бытовом облуживании, 458,4 тыс. человек - в остальных сферах народного хозяйства.

1.4 Развитие аграрного сектора

Сельскохозяйственные земли составляют813,9тыс. га, из них425,4 тыс. га выпасы, 305,1тыс. поливные земли, 35,7тыс. га -богарные, 38,5тыс. га-сады, виноградники - 11,7 тыс. га.

Валовой продукт на аграрном секторе составил 3073,6 млрд.сум и по сравнению с 2014 годом возрос на 23,0.

Валовой продукт дехканских хозяйств составил 2219,9 млрд.сум и по сравнению с прошлым годом возрос на 27,6 и 58,8всего объёма произведённой продукции.

Валовой продукт животноводства составил 953,7 млрд.сум или по сравнению с прошлым годом возрос на 4,1, и 41,2всего объёма произведённой продукции.

В области действуют 6034 фермерских хозяйств, занимающие 453,8 тыс. га земли, на которых трудятся 121,0 тыс. человек. Фермерские хозяйства, занимаются производством продуктов растениеводства - хлопка-сырца, зерноколосовых, фруктов, винограда, бахчевых культур, коконов. Также в области имеется 418,0 тыс. дехканских хозяйств.

Фермерскими и дехканскими хозяйствами произведено166,0 тыс.тн мяса, 568,0 тыс. тн молока, 871,0 млн. штук яиц, 255,4 тн хлопка-сырца, 627,2 тыс.тн зерна, 268,8 тыс. тн картошки, 1299,1 тыс.тн овощей, 102,0 тыс.тн бахчевых культур, 140,1 тыс.тн фруктов, 115,5 тыс.тн винограда.

1.5 Минерально - сырьевой потенциал

Область обладает большими запасами минерально-сырьевых ресурсов. На её территории имеются залежи бурового угля, каолина, запасы железа, меди, свинца и цинка, висмута, лития, асбеста, стекольного сырья, сырья для производства цемента, облицовочных камней и многие другие.

В области имеется 88 залежей природно-сырьевых ресурсов, из которых 43 месторождения разрабатываются, 45 месторождения не разрабатываются и разработка двух месторождений считается нерентабельной.

Запасы ценных видов полезных ископаемых включают в себя

- железо в западных отрогах Чаткальского хребта в объеме 120 млн. тонн руды;

- меди в Кальмаккырском месторождении, запасы которого составляют 18,1 млн. тонн;

- молибдена - 220,4 тыс. тонн;

- свинца и цинка в Лашкерекском и Кургашинканском месторождениях, запасы свинца составляют 240,7 тыс. тонн, цинка - 239,2 тыс. тонн;

- висмута - 701,7 тонн;

- лития - на Шавазсайском месторождении - 12,1 млн. тонн;

- урана - 18,2 тыс. тонн;

- серебра в Кучбулакском и Кизилолмасайском месторождениях - 13,5 тыс. тонн;

- угля в Ангренском, Шаргунском и Байсунтаусском месторождениях - 1 965,3 млн. тонн;

- каолина в Ангренском месторождении - 1 338,2 млн. тонн;

- асбеста в Сарычекиском месторождении с прогнозными ресурсами 5 819 тонн.

На базе указанных ресурсов в городах и районах области получили развитие такие отрасли промышленности, как топливная энергетика, машиностроение, горная металлургия, химическая промышленность, промышленность строительных материалов и другие.

1.6 Промышленный потенциал

Ташкентская область является крупным промышленным регионом республики. Её промышленный потенциал занимает одно из ведущих мест в стране. Область производит 20 всей промышленной продукции, выпускаемой в республике, 45 электроэнергии, 98 угля, 43 цемента, 100 металлопроката, основную часть цветных металлов. В области действуют 87 крупных, из них 51 предприятий по производству товаров народного потребления.

В 2015году произведено промышленной продукции на 6209,2 млрд. сум, из них товаров народного потребления на 1115,5 млрд.сум, что по сравнению с 2014 годом возросли соответственно на 26,9 и 48,4.

Ведущими отраслями промышленности области являются легкая (13,6), пищевая (15,3), химическая промышленность (12,7 от общего объема промышленного производства), производство строительных материалов (7,9), машиностроение и металлообработка (5,5), топливная промышленность (2,4).

1.7 Внешнеэкономические связи

Внешнеторговый оборот области составил 2881,6 млн.долл., из них экспорт - 1741,7 млн. долл., импорт - 1139,9млн. долл. Внешнеторговое сальдо внешнеторгового оборота положительное и составило 601,9 млн. долл. По сравнению с 2014 годом внешнеторговый оборот снизился на 65, в т.ч. экспорт - на 64,7, импорт - на 41,0.

Внешняя торговля была осуществлена с 86 странами, в том числе с 76 странами дальнего зарубежья и 10 странами ближнего зарубежья. Наибольшая доля во внешнеторговом обороте приходится на Россию - 27,7, Турции - 19,7, Казахстан - 8,7, Китай - 8,6, Иран - 7,4, Афганистан - 6,9, Украину - 4,0.

Экспортируется из Ташкентской области цветные и черные металлы (47,4 от общего объема экспорта), хлопковое волокно (16,9), продовольственные товары (14,4), химическая продукция (6,7), промышленное оборудование и машины (1,5), энергоносители (0,02), услуги (0,7) и прочие 12,4.

В структуре экспорта увеличился объём экспорта хлопка-волокна - на 251,8, промышленного оборудования и машин (67,2), цветных и черных металлов (50,7), продовольственных товаров на 46,4, услуг- на 64,2, прочей продукции- на 52,9.

В структуре импорта наибольший удельный вес приходится на машины и оборудование (37,9), химическую продукцию (7,3), черные и цветные металлы (12,1), продовольственные товары (9,1), энергоресурсы (3,7). По сравнению с периодом прошлого года в структуре импорта увеличился импорт энергоносители и нефте продукты - на 10,5р, услуг - на 9,3р, машин и оборудования - на 62,6, цветные и черные металлы на 25,6, продовольственных товаров - на 19,5, химической продукции - на 17,5.

1.8 Транспортная инфраструктура и связь

По территории области проходит железнодорожный транспортный узел, связывающий Узбекистан с республиками Центральной Азии и государствами Восточной Европы. Протяжённость железных дорог составляет 249,0 км.

Общая длина автомобильных дорог области - 3960 км (с учетом международных магистральных), в том числе областных и местных - 2324 км. Главные автодороги Большой Узбекистанский тракт и дорога, соединяющая Ташкент с Ферганской долиной, осуществляется строительство транснациональной автомобильной магистрали «Великого Шелкового пути» по маршруту Ташкент-Андижан-Ош-Кашгар через перевал Камчик / Кураминский хребет / в г. Ош Республики Киргизстан и Синцзяно-Уйгурский автономный край Китая.

В Ташкентской области функционирует электросвязь, почтовая связь, телефонная связь (в том числе сотовая), спецсвязь, государственная фельдъегерная связь

1.9 Инвестиционный потенциал

Наиболее рентабельными сферами вложения капитала в области являются легкая и пищевая промышленность, черная и цветная металлургия, химическая промышленность, производство строительных материалов, топливно-энергетический комплекс.

Общее количество зарегистрированных предприятий с иностранными инвестициями (ПИИ) составило 394, из них действующих - 375 предприятий. Основными иностранными учредителями ПИИ являются компании и фирмы Республики Корея, Великобритании, Турции, Германии, США, России, Китая и Италии.

Внешнеторговый оборот ПИИ в 2015 году составил 803,9 млн. долл. Экспорт ПИИ составил 517,9 млн. долл., доля экспорта продукции ПИИ в общем объеме экспорта области составила 24,0. Рост экспорта ПИИ по сравнению с 2014г. составил 275,6. Импорт ПИИ составил 386,0 млн. долл., доля в общем объеме импорта - 16,3.

2. Назначение земляного полотна и требования предъявленные к нему

2.1 Назначение земляного полотна

Земляное полотно является одним из основных элементов железной дороги. Земляное полотно железной дороги представляет собой комплекс инженерных грунтовых сооружений, служащих основанием для верхнего строения пути.

3емляное полотно воспринимает нагрузку от рельсо-шпальной решётки, балласта и подвижного состава, равномерно распределяя её на ниже лежащий естественный грунт.

Конструкция земляного полотна должна сохранять прочность и устойчивость при многократных проездах транспортных средств, воздействиях атмосферы и других природных явлениях. На протяжении всего срока службы дороги геометрическая форма земляного полотна должна оставаться неизменной.

Основными параметрами конструкции земляного полотна являются ширина, высота насыпи или глубина выемки, крутизна откосов, уклоны поверхности.

Конструкции земляного полотна разрабатывают на основе данных о рельефе местности, почвенно-грунтовых, геологических, гидрологических и климатических условиях, руководствуясь типовыми поперечными профилями, технологическими указаниями и нормами.

Основное назначение земляного полотна это выравнивание поверхности земли; упругое восприятие давлений от верхнего строения пути и передача давлений на основание.

2.2 Требования предъявленные к земляному полотну, принципы его

проектирования

Требования, предъявляемые к земляному полотну:

-Прочность, т.е. земляное полотно должно работать в упругой форме без остаточных деформаций;

-устойчивость, т.е земляное полотно должно быть устойчивым против воздействия сдвигающих нагрузок и природно-климатических факторов;

-экономичность;

-долговечность;

-постоянное исправное состояние.

К основным сооружениям земляного полотна железной дороги относятся основная площадка и откосы. Земляное полотно железной дороги имеет также устройства, непосредственно связанные с ним: у насыпей -- бермы, продольные канавы или. резервы (из резервов берётся грунт для возведения насыпи), у выемок -- кюветы, банкеты и забанкетные канавы (для отвода воды с обреза выемки), кавальеры, нагорные канавы. Высота насыпи или глубина выемки обычно от 1--2 до 25-- 30 м. При необходимости иметь большие рабочие отметки продольного профиля пути насыпи заменяют виадуками, а вместо выемок устраивают тоннели. Полунасыпи, полувыемки и полунасыпи-полувыемки применяют в основные в горных р-нах. У полунасыпи основная площадка располагается полностью на насыпном грунте, а в полувыемке на естественном грунте.

Поверхность земляного полотна и полосы отвода должны быть спланированы так, чтобы вода нигде не застаивалась, а имела свободный и быстрый отток от земляного полотна, в противном случае земляное полотно подвергнется деформации, которая может создать угрозу безопасности движения поездов.

Земляное полотно сооружается по типовым и индивидуальным проектам.Основными документами проекта являются продольные и поперечные профили.

Продольным профилем называют разрез земляного полотна по трассе , развернутый на плоскость.

Поперечным профилем земляного полотна называется разрез плоскостью, перпендикулярной его продольной оси.

Трассой называется ось земляного полотна на уровне его бровок.

Поверхность земляного полотна, на которую укладывается верхнее строение, называется основной площадкой, а линии пересечения основной площадки с откосами - бровками земляного полотна. Расстояние между бровками определяет ширину основной площадки. Боковые части основной площадки, не прикрытые балластом, называются обочинами.

В зависимости от положения основной площадки относительно поверхности земли различают несколько видов поперечных профилей: насыпи, выемки, полунасыпи, полувыемки, полунасыпи-полувыемки, нулевые места (рис 2.1)

рис 2.1

Поперечные профили земляного полотна бывают типовыми и индивидуальными. Типовые в свою очередь подразделяются на нормальные и специальные.

Типовые нормальные профили - это проверенные многолетним опытом эксплуатации профили, применяемые без расчетов, привязываемые к конкретным местным условиям при сооружении земляного полотна из обычных грунтов в обычных условиях.

Типовые специальные профили применяются при наличии некоторых местных особенностей. Однако их используют сравнительно часто, например, при сооружении земляного полотна в горных местностях.

Индивидуальные поперечные профили проектируются:

при высоте насыпей и глубине выемок более 12 м;

при крутых или неустойчивых косогорах;

при устройстве выемок в переувлажненных грунтах, на болотах;

в сложных мерзлотных условиях;

в районах с сейсмичностью 7 баллов и более;

на косогорах с крутизной откоса круче 1:3;

при возведении насыпей способом гидромеханизации;

Применяются также групповые поперечные профили.

3емляное полотно на участках со сложными, но многократно повторяющимися подобными условиями.

2.3Требования к грунтам при сооружении земляного полотна

Материалами для строительства земляного полотна служат грунты в виде скальных или осадочных массивов (для выемок) и круппообломочные, песчаные и глинистые грунты нарушенной структуры (для насыпей). Для насыпей должны использоваться грунты, состояние которых под воздействием природных факторов практически не изменяется. Для обеспечения достаточной плотности грунтов насыпей при сооружении земляного полотна грунты подвергаются обязат. послойному уплотнению. При использовании глинистых грунтов тугопластичной консистенции (наз. переувлажнёнными) крутизна откосов насыпей уменьшается для обеспечения их устойчивости, основная площадка уширяется, и на ней укладывается подушка из дренирующего грунта для предотвращения пластических деформаций от воздействия динамического нагрузки при движении поездов и возникновения пучин земляногополотна.

Земляное полотно является долговременным сооружением (расчётный срок службы 500 лет). Его состояние зависит от мн. факторов и изменяется во времени. При неблагоприятном сочетании прочности, устойчивости земляного полотна и воздействующих факторов появляются деформации земляного полотна и его дефекты. Длительно эксплуатируемые насыпи требуют особого внимания, т. к. от них в значит, степени зависит перевозочный процесс на железных дорогах.

Грунты, применяемые при сооружении земляного полотна, подразделяются на скальные, получаемые посредством разрушения скальных пород, залегающих в естественных условиях в виде сплошного или трещиноватого массива; крупнообломочные, залегающие в естественных условиях в виде аллювиальных и делювиальных отложений или россыпей; песчаные и глинистые.

К дренирующим по условиям работы земляного полотна следует относить грунты, имеющие при максимальной плотности по стандартному уплотнению коэффициент фильтрации не менее 0,5 м/сут, [21] содержащие менее 10% частиц по массе размером менее 0,1 мм. Допускается с согласия заказчика при соответствующем технико-экономическом обосновании применять в качестве дренирующего грунта пески мелкие и пылеватые с коэффициентом фильтрации не менее 0,5 м/су

Таблица 1. Подразделение грунтов по гранулометрическому составу

Разновидность грунтов	Размер зёрен, частиц d, мм	Содержание зёрен, частиц, % по массе
Крупнообломочные:
валунный (при преобладании неокатанных частиц - глыбовый)	Св. 200	Св. 50
галечниковый (при неокатанных гранях - щебнистый)	»10	»50
гравийный (при неокатанных гранях - дресвяный)	»2	»50
Пески:
гравелистый	»2	»25
крупный	» 0,50	»50
средней крупности	» 0,25	»50
мелкий	»0,10	75 и св.
пылеватый	»0,10	Менее 75

Таблица 2. Значения коэффициентов уплотнения грунта земляного полотна[21]

Вид земляного полотна	Глубина расположения слоя от основной площадки, м	Коэффициент уплотнения К  для дорог
I, II категории дополнительные главные пути	III, IV категории	I, II категории и дополнительные главные пути	III, IV категории
Насыпи: верхняя часть нижняя часть	До 1,0 Более 1,0	До 0,5 Более 0,5	0,92,0,95* 0,95; 0,92*
Выемки, основания, насыпи высотой до 0,5 м	0-0,5	0-0,5	0,98; 0,95	0,95; 0,92

* Для насыпей из однородных песков.

** На участках с сильно пересечённым рельефом, на участках периодического подтопления насыпей, а также в пределах участков длиной до 100 м на подходах к мостам.

*** Для подъездных путей коэффициент уплотнения по всей высоте насыпи устанавливается 0,90. Для скоростных и особогрузонапряжённых линий коэффициент уплотнения определяется расчётом. Для скоростных и особогрузонапряжённых линий коэффициент уплотнения назначается для верхнего полуметрового слоя под основной площадкой 1,03, для нижележащих 0,98-1,0.

Возведение насыпей без уплотнения допускается в следующих случаях:

-при сооружении насыпей из слабовыветриваюшихся скальных и близких к ним по свойствам грунтов;

-при отсыпке грунтов в воду и при сооружении насыпей методом гидронамыва.

Грунты, а также шлаки и золошлаковые смеси, состояние и свойства которых существенно изменяются под воздействием природных факторов, допускаются к использованию в качестве материала для насыпей с учетом ограничений. К таким грунтам относятся:

скальные из легковыветривающихся размягчаемых горных пород

мелкие недренирующие и пылеватые пески;

глинистые грунты;

некоторые грунты особых разновидностей.

Возможность и целесообразность применения этих грунтов, а также шлаков и золошлаковых смесей устанавливаются в зависимости от местных условий и технико-экономических соображений с учетом обоснованного выбора конструкции насыпи, а также способов защиты земляного полотна от разрушающего воздействия природных факторов. При этом глины мергелистые, сланцевые и жирные, грунты меловые, тальковые и трепельные, а также шлаки и золошлаковые смеси разрешается применять только для верхней части пойменных и подтопляемых насыпей.

Не допускается, как правило, применять для насыпей следующие грунты:

-глинистые избыточно засоленные;

-глинистые с влажностью, превышающей допустимую;

-торф, ил, мелкий песок и глинистые грунты с примесью ила и органических веществ;

-верхний почвенный слой, содержащий в большом количестве корни растений (для насыпей высотой до 1 м);

-грунты, состояние и свойства которых существенно изменяются под воздействием природных факторов, допускаются к использованию с учетом ограничений. 

Для насыпей, возводимых средствами гидромеханизации, применяют гравийно-галечниковые, песчано-гравелистые и песчаные грунты. Использование мелких, пылеватых песков и супесей разрешается при условии, что в теле возводимой насыпи будет не более 15% частиц размером менее 0,1 мм.

Для нижней части постоянно подтопляемых насыпей, при сооружении которых требуется отсыпка грунта в воду, необходимо применять скальные или крупнообломочные грунты, песок крупный или средней крупности, а также супесь легкую крупную с содержанием в ней глинистых частиц не более 6%.

Необходимо предусматривать работы по уплотнению насыпей из грунтов всех видов, за исключением скальных из слабовыветривающихся горных пород (для железнодорожных насыпей). Для верхней части насыпей из скальных грунтов слабовыветривающихся пород следует применять щебенистый материал.

Уплотнение в железнодорожных насыпях скальных грунтов из легковыветривающихся пород (аргиллитов, алевролитов, глинистых сланцев и т. п.), а также крупнообломочных грунтов, в том числе с глинистым заполнителем, обеспечивается посредством:

-назначения необходимого числа проходов уплотняющих машин, устанавливаемого на основе предварительного пробного уплотнения;

Для насыпей, возводимых из глинистых грунтов и песков с коэффициентом уплотнения К =0,95, [21] насыпей, сооружаемых способом гидромеханизации, а также из скальных и крупнообломочных грунтов, следует предусматривать запас на осадку за счет уплотнения грунтов тела насыпи по нормам (табл.3).

В случаях невозможности отсыпки насыпей с полным запасом на осадку на участках, где это приводит к превышению руководящего уклона более чем на 0,002 (на подходах к мостам и др.), следует предусматривать уширение основной площадки, обеспечивающее возможность подъемки пути до проектных отметок после завершения осадки

Таблица 3.Запасы на осадку за счет уплотнения грунтов

Характеристика грунтов и условия возведения насыпей	Запас% высоты насыпи
Пески и глинистые грунты, отсыпаемые с коэффициентом уплотнения
К = 0,95	0,5
К = 0,90	1-2,5
Глинистые грунты повышенной влажности	2-3
Пески и песчано-гравелистые грунты, укладываемые в насыпи способом гидронамывами	0,75- 1,5
Легковыветривающиеся и выветривающиеся размягчаемые скальные и крупнообломочные	1-3
Скальные слабовыветривающиеся грунты	3

Влажность песчаных и глинистых грунтов, подлежащих уплотнению, необходимо учитывать при оценке возможности использования их в насыпях, а также при установлении коэффициента уплотнения. Для насыпей следует применять преимущественно грунты, имеющие оптимальную влажность W0 или близкую к ней.

Если естественная влажность используемых глинистых грунтов окажется (в резерве, карьере, выемке) ниже 0,9 Wс и песков - менее 4%, необходимо предусматривать искусственное увлажнение их до получения оптимальной влажности.

Максимальная влажность Wпр, при которой будет обеспечена требуемая плотность грунта в насыпях для железных дорог, устанавливается по кривой стандартного уплотнения данного грунта

3.Проектирование высокой насыпи

Высокие (более 12 м) пойменные насыпи проектируются индивидуально для конкретных объектов земляного полотна, обосновываются данными детальных инженерно-геологических обследований и необходимыми расчетами.

Проектирование земляного полотна базируется на ряде расчетов, включающих в себя определения:

-напряженного состояния земляного полотна;

-необходимой плотности грунта, деформаций уплотнения;

-устойчивости земляного полотна и его элементов;

3.1 Расчет тела насыпи на недопущение остаточных деформаций уплотнения

Для того, чтобы насыпи имели минимальную деформативность, предъявляются специальные требования к плотности грунтов, из которых они сооружаются. Грунты насыпей должны послойно уплотняться до достижения нормируемой минимальной плотности сложения сухого грунта сd , г/см3.

При надлежащем уплотнении грунта можно достигнуть следующего эффекта:

-исключить недопустимые остаточные деформации грунта и обеспечить практически упругую работу грунта под воздействием динамических поездных нагрузок;

-создать практическую водопроницаемость или существенно снизить инфильтрацию поверхностной воды в грунт;

-обеспечить достаточное сопротивление грунтов сдвигу;

-предупредить тиксотропные явления (разжижение грунтов под воздействием волн)

3.2Проектирование поперечного профиля насыпи

Поперечный профиль насыпи запроектирован и на основании данных и в соответствии с [2] ,представлен на рис.(3.1).

Рис. (3.1)

3.3 Определение временной нагрузки от заданного локомотива и постоянной от веса верхнего строения пути на земляное полотно

В расчетных моделях, используемых в современных условиях, рассматриваются внешние нагрузки от проходящих поездов и от веса верхнего строения пути (и те и другие считаются статическими).

За внешние нагрузки принимаются эпюры вертикальных составляющих нормальных напряжений, действующих на горизонтальную (расчетную) плоскость, проходящую через бровки основной площадки (сливная призма для упрощения модели не учитывается).

Поездные нагрузки передаются через шпалы и балластный слой на расчетную плоскость в виде эпюры напряжений прямоугольной формы.

СХЕМА ВНЕШНИХ НАГРУЗОК НА РАСЧЕТНУЮ ПЛОСКОСТЬ

Рис (3.2.)

Так как земляное полотно и верхнее строение пути являются протяженными (вытянутыми в длину) сооружениями, загруженным поездом, то внешние нагрузки рассматриваются как полосовые.

Интенсивность поездной нагрузки (высота эпюры рп) может определяться несколькими способами .

Величина распределенной поверхностной нагрузки от подвижной нагрузки определяется методом в соответствии с [3], представленным по формуле:

рп1 = , кПа

где, bш- длина шпалы, bш =2,75м;

qhi - погонная нагрузка (распределенная линейная нагрузка), определяемая по формуле:

qhi = , кН/м

где, УРi - суммарная статическая нагрузка на путь от группы осей, размещающих на длине участка 1* Pст=106,25 , Кн;

ДLhi - длина участка пути, дополнительная к l , на которую распространяется влияние нагрузки от группы осей УРi , м.

Для насыпей h < 3 м (или верхней части более высокой насыпи в нашем случае) ДL = 2,2 м; для насыпей при 9 м ? h ? 3 м ДLh = 4,5 м; для насыпей при h > 9 м ДLhi = 6,0 м.

В группу осей включаются все оси, расстояние между которыми не превышает ДLhi . Группами осей могут быть оси отдельных тележек, двух ближайших тележек и т.д.

В случаях, когда расстояние между любыми соседними осями в поезде (или части его) не превышает размер ДLhi, интенсивность погонной статической нагрузки определяется как отношение веса поезда к его длине (или полного веса вагона к его длине по осям сцепок).

Напряжения и погонные нагрузки определяют с учетом динамического характера и поездных воздействий. При вычислении поездных воздействий вводится коэффициент кд , ориентировочно равный кд = 1,5-1,7.

Погонная нагрузка (распределенная линейная нагрузка) будет равна:

при h < 3 qh<3=, кН/м;

при 9 м ? h? 3 q3? h ?9 = ,кН / м;

при h > 9 м qh>9 = ,кн/м.

Следовательно, распределенная поверхностная нагрузка от подвижной нагрузки будет равна:

При h < 3 и qh<3 =кН/м

Рп = КПа

При 3 м ? h ? 9 м и q3 м ? h ? 9 = кН/м

Рп = кПа

При h > 9 м и qh> 9 = кН/м

Рп = кПа.

Внешняя нагрузка от веса верхнего строения пути выражается эпюрой вертикальных составляющих нормальных напряжений от собственного веса элементов верхнего строения пути, действующих на расчетную плоскость. Так как основную часть этого веса создает балластный слой, то эпюра имеет трапециидальную форму балластного слоя; для уширения задачи она может быть принята прямоугольной формы, эквивалентной по площади. Для заданного типа верхнего строения пути интенсивность постоянной нагрузки Рвс = 19кПа; высота эпюры и ее ширина bвс =4.6м приняты в зависимости от рода шпал, количества путей.

3.4 Составление схемы расчета напряжений при полосовой нагрузке

РАСЧЕТНАЯ СХЕМА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЙ И ПЛОТНОСТИ ГРУНТА НАСЫПИ

Рис.(3 4.)

Расчет напряжений произведен по оси земляного полотна, где они будут наибольшими.

3.5 Определение напряжений в теле земляного полотна от действия временной поездной нагрузки и постоянной - от веса верхнего строения пути и собственного веса грунта тела насыпи

Расчеты напряжений производятся для определения требуемой плотности грунтов насыпей, осадок насыпей и оснований, стабильности (сопротивляемости выпиранию) грунтов основной площадки выемок и оснований насыпей. В отдельных случаях расчеты могут явиться основой для оценки устойчивости откосов и склонов. Напряжения необходимо так же знать при проектировании некоторых защитных и укрепительных сооружений земляного полотна.

Земляное полотно насыпей, а также верхние слои грунтов под основной площадкой выемок в настоящее время специально уплотняются до степени, обеспечивающей практически упругую работу грунтов под нагрузкой. Поэтому для расчета напряжения в земляном полотне и его основании можно использовать некоторые решения задач теории упругости.

Любые внешние воздействия на земляное полотно или его основание можно представить в виде совокупности отдельных полосовых нагрузок прямоугольной и треугольной формы и затем суммировать напряжения от каждой элементарной нагрузки. В нашем случае от двух нагрузок: временной от локомотива и постоянной от веса верхнего строения пути.

Из теории упругости известно, что для равномерной полосовой нагрузки (рис.3 5) напряжение в любой точке «М» определяются по формуле

уi = -[в1 + sin2 в1- в2 - sin2 в2], кПа

СХЕМА ДЕЙСТВИЯ НА ПОЛУПРОСТРАНСТВО ВНЕШНЕЙ

ПРЯМОУГОЛЬНОЙ НАГРУЗКИ

Рис. (3.5)

Знак «минус» показывает, что напряжения сжимающие. Углы в1 и в2 считают положительными, если отсчитывают их от вертикалей, ограничивающих нагрузку, по часовой стрелке.

В практических расчетах обычно используются не выше указанным уравнением, а таблицами значений Ji, составленными на основании этого уравнения для Рi = 1 (табл.№4) в соответствии с [5]Тогда искомое:

уi = - J2 * Pi ; Jz = f ( yi / bi , Ji / bi)

Здесь Jz - доля вертикальной составляющей напряжения, приходящаяся на единицу интенсивности равномерно распределенной нагрузки;

Yi - расстояние по горизонтали, от центра тяжести прямоугольной полосовой нагрузки до точки, в которой определяется напряжение.

Напряжения от собственного веса грунта земляного полотна уг определяется в полупространстве по формуле

уг = -г hi , кПа

где: г - удельный вес грунта, кН/м3;

hi - толщина слоя грунта, м.

В нашем случае, при послойном (многослойном массиве) определении:

угЯ = - У гi hi

Таким образом, сжимающие напряжения в любой точке насыпи (рис3.5)

Определяется по формуле:

упЯ = уni + уbci + угЯ

где уbc - напряжение от веса верхнего строения пути, кПа;

уni - напряжения от локомотивной нагрузки, кПа;

угЯ - напряжение от собственного веса грунта насыпи, кПа.

Расчет напряжений уni и уbc определен в табл. 4.

Расчет напряжений угЯ выполняется в ходе расчета плотности грунта насыпи.

3.6 Расчет тела насыпи на уплотнение

При возведении насыпей по индивидуальным проектам плотность их грунтов принимается в соответствии с установленными нормами. Однако, в некоторых случаях при индивидуальном проектировании и особенно при разработке проектов высоких насыпей или возводимых из переувлажненных или других специфических грунтов плотность грунтов может приниматься по расчету как функция действующих в насыпи сжимающихся напряжений. Требуется минимальная плотность сложения сухого грунта сd, т/м3., в любом слое уплотняемой насыпи может быть определена как [5]

сd =

сd =

с = сd (1+W) = (1+W)

где сs - плотность частиц грунта, т/м3 ;

с - плотность сложения грунта, т/м3;

W - весовая влажность грунта в долях единицы, согласно заданию;

ТАБЛИЦА 4 РАСЧЕТ НАПРЯЖЕНИЙ УBCИУПВ ТЕЛЕ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА.

РАСЧЕТ ТОЧКИ		ХАРАСТЕРИСТИКИ ПОСТОЯННОЙ НАГРУЗКИ ОТ ВЕСА ВЕРХНЕГО СТРОЕНИЯ ПУТИ.	ХАРАСТЕРИСТИКИ ВРЕМЕННОЙ НАГРУЗКИ ОТ ЛОКОМОТИВА	PПI*JZП
	ZIM	Zi/Bbc	Yi/Bbc	JrBc	GBci=Pbc*JrBc	PПi	Zi/Bш	Yi/Bш	Jгп
0	0	0	0	1,0	19	29,86	0	0	1,0	29,86
1	3	0,65	0	0,73	13,9	16,78	1,11	0	0,51	8,55
2	6	1,3	0	0,454	8,55	16,78	2,22	0	0,282	4,73
3	9	1,96	0	0,313	5,95	16,78	3,33	0	0,19	3,18
4	12	2,67	0	0,235	4,5	15,01	4,44	0	0,146	2,19
5	15	3,26	0	0,200	3,74	15,01	5,45	0	0,1189	1,8
6	16,9	3,94	0	0,177	3,37	15,01	6,11	0	0,0956	1,43

eoi - расчетный коэффициент пористости грунта в данной точке.

Существуют следующие соотношения [6]:

сd =

где g - ускорение свободного падения, м/с2;

г - удельный вес грунта, кн/м3;гd - удельный вес сухого грунта, кН/м3;гs - удельный вес частиц грунта, кН/м3; согласно заданию.

При расчете требуемой послойной плотности грунта насыпи предварительно определяются напряжения от собственного веса грунта насыпи в зависимости от удельного веса грунта:

гi = , кН/м3

Расчетные значения еoi и гi принимаются одинаковыми по всей ширине уплотняемого слоя насыпи для простоты и удобства производства работ по уплотнению и контролю плотности. Расчетное значение еoi находится приближенно по компрессионной кривой грунта (рис.3.6): в соответствии с [5,6]

еoi = eанi - ке (? еаi - ? еoi)

где eанi - коэффициент пористости грунта на ветви загрузки от постоянного давления уаi в данной точке насыпи. При этом уаi = увсi + угi , кПа

Деа - разница ординат ветвей нагрузки и разгрузки при у = уаi ;

Део - разница ординат ветвей нагрузки и разгрузки при у = уоi ;

ке - коэффициент, учитывающий влияние многократности, продолжительности и способа приложения временной нагрузки, ке = 1,1-1,6

При определении еoi и гi находятся такие их значения, при которых грунты насыпи под воздействием временной поездной нагрузки будут работать практически (с известным приближением) в упругой стадии.

Расчет требуемой плотности произведем по напряжениям, действующим по оси земляного полотна, т.е. та, где ранее были определены напряжения. Расчет выполнен в табл. 5.

ТАБЛИЦА 5 РАСЧЕТ ТРЕБУЕМОГО УДЕЛЬНОГО ВЕСА (ПЛОТНОСТИ) ГРУНТА В ТЕЛЕ НАСЫПИ.

РАСЧЕТНЫЕ ТОЧКИ	УВЕТ, КПА	УH=?ГIHI КПА	УШ=УВ+УП , КПА	EI КПА	?EN=EАЛ-ЕАК КПА	УПI, КПА	УHI=УA+УП КПА	?EOI=EOНI-EOКI КПА	EOI=EAН-K(?EПI-OI)КПА	ГI=ГC/1+EO (1+W)
0	19	0	19	0.782	0.115	29,86	35.16	0.100	0.768	18.65
1	13,9	56.7	68.23	0.741	0.083	8,55	76.17	0.081	0.749	18,85
2	8,5	114.0	121.26	0.720	0.070	4,73	125.62	0.069	0.730	19.05
3	5,95	172.4	177.08	0.689	0.056	3,18	180.04	0.055	0.712	19.25
4	4,5	230.4	234.57	0.681	0.043	2,19	236.26	0.042	0.695	19.44
5	3,74	290.4	293.5	0.666	0.032	1,8	294.88	0.031	0.685	19.61
6	3,37	350.8	352.85	0.654	0.022	1,43	353.96	0.021	0.668	20.12

КОМПРЕССИОННЫЕ КРИВЫЕ ГРУНТОВ НАСЫПИ И ОСНОВАНИЯ

Рис. (3.6.)

Для выполнения расчетов по устойчивости насыпи необходимо знать среднее значение удельного веса пористости грунта тела насыпи.

где Нн - высота насыпи, м; согласно заданию НН = 16.9 м;

еоо, ео1…еоп-1 - пористость грунта в верхней плоскости каждого расчетного слоя грунта насыпи;

Следовательно, среднее значение удельного веса и пористости грунта тела насыпи будут соответственно равны:

гср = 20.3 кН/м3 ;

еоср = 0.729

Для наглядного анализа нагрузок напряжений, удельного веса и пористости грунта насыпи по данным табл. 4 и 5 построены эпюры этих характеристик (рис.3 7).

Рис.(3.7)

3.7 Графоаналитический расчет устойчивости откосов высокой пойменной Насыпи

Пойменные насыпи относятся к инженерным сооружениям, работающим в сложных природных и эксплуатационных условиях, к которым относятся воздействие паводковых вод, сил сейсма и динамики проходящих поездов, поэтому запрос о влиянии паводка и динамического состояния на устойчивость пойменных насыпей играет большую роль в правильной оценке возможных результатов их воздействия и принятия мер для обеспечения устойчивости насыпи. Опыт эксплуатации железнодорожного земляного полотна показывает, что его устойчивость в значительной степени зависит от плотности и влажности слагающих его грунтов.

Факторы, обусловленные подтоплением насыпей, можно разделить на два вида:

а) гидрогеологические - гидрографы паводков (максимальные уровни воды, время спада паводков), гидростатическое давление на откосы насыпи;

б) гидрогеологический - капиллярный подъем воды в теле насыпи, фильтрационное давление.

Фильтрационное и гидростатическое давления оказывают удерживающее влияние на устойчивость насыпи.

При динамическом состоянии, насыпь существенно снижает свою устойчивость [5]

3.8 Сбор исходных данных и составление расчетной схемы

Считается [6]что обрушение связных грунтов при потере устойчивости насыпи происходит по кругло цилиндрической поверхности.

При построении возможных кривых обрушения, учитывают действие временной нагрузки и веса верхнего строения пути с учетом водосливной призмы. Эти нагрузки заменяют фиктивными столбиками грунта на основной площадке земляного полотна.

Высота фиктивного столбика грунта от веса верхнего строения пути, определяется по формуле:

, м

где Рвс - интенсивность равномерно распределенной нагрузки от верхнего строения пути, кПа; Рвс =19 кПа ;

гср - среднее значение удельного веса грунта, кН/м3; согласно расчету = 20.3 Н/м3.

Следовательно, высота фиктивного столбика грунта от веса верхнего строения пути будет равна

0.936 м

Высота фиктивного столбика грунта от подвижной нагрузки определена по формуле :

м

где: Рп - равномерно распределенная погонная нагрузка от заданного локомотива для верхней части насыпи до 3 м, кПа; согласно расчету

Рп1 = 29.86 кПа.

Действующая на основную площадку насыпи поездная нагрузка Рп представляет собой расчетное динамическое напряжение. Значение Рп учитывает действие динамических сил, возникающих при колебаниях обрессоренных и необрессоренных масс экипажа при прохождении по пути. Таким образом, динамический характер поездных нагрузок учитывается только как бы «до уровня основной площадки» и отражается только на величине Рп..

J - интегральный параметр, зависящий от высоты насыпи, рода и состояния грунта, типа основания (прочное или слабое) и равен заданной высоты насыпи Нн = 16.9 м, возведенной из того или иного грунта согласно J =1.6 Этот параметр учитывает сложный колебательный процесс, который происходит в теле насыпи при проходе по ней поезда. Колебательный процесс характеризуется кратковременным (1-2 мин) силовым «обжатием» всей насыпи весом поезда, возникновением низкочастотных колебаний грунтов и высокочастотных вибраций. Все это вызывает колебания масс грунта и виброперемещение частиц. При этом появляются инерционные (динамические) силы колеблющихся масс грунта (пропорциональные ускорению колебания), диссипативные силы (силы сопротивления, пропорциональные скорости колебаний и параметрам вязкого трения), а также происходит снижение сопротивления грунтов сдвигу, обусловленное в основном вибро-перемещенем частиц и агрегатов грунта.

Следовательно, высота фиктивного столбика грунта от подвижной нагрузки будет равна:

hп =2.353 м

Специфика работы пойменной состоит в том, что она подтопляется водами в период затопления поймы. В теле насыпи появляются дополнительные силы, оказывающие влияние на устойчивость насыпи: силы взвешивания, направленные вертикально вверх и гидродинамические силы, действующие в направлении движения воды из тела насыпи при внезапном спаде воды. Кроме того, при обводнении грунта снижаются его сдвиговые характеристики: коэффициент трения и удельное сцепление. Считают, что при паводке происходит полное обводнение насыпи по всему поперечному сечению до максимального внешнего горизонта. В соответствии с этим уровень воды в осевом сечении насыпи принимают равным внешнему максимальному. Далее предполагают, что вода в пойме после достижения максимального уровня внезапно спала. Действительную кривую депрессии заменяют двумя прямыми линиями, проведенными от оси насыпи к откосам со средним уклоном Jо. Так как проектируемая пойменная насыпь высотой более 10 м находится в сейсмическом районе, то при расчете ее устойчивости необходимо учесть влияние сил сейсма. Существует два способа учета сил сейсма: отдельно в каждом отсеке и в целом в блоке возможного смещения. Более точным считается первый способ. В курсовом проекте в учебных целях принят второй способ, как более простой и менее трудоемкий. Сила сейсма, действующая в блоке равна:

Qc = мc : Qg=0.0251*7048.5=177 кН

Где Qg - вес блока обрушения

Qg = У Qi = УУ Qg =7048.5 кН;

мc - коэффициент динамической сейсмичности

мc = пс ? м=1.141*0.022=0.0251

где м = с / g - коэффициент сейсмичности, или коэффициент сотрясения;

Согласно заданию м =0.022

с - ускорение сейсмической волны; м/с2;

g - ускорение силы тяжести. g = 9,81 м/с2;

пс = пк пг пд - коэффициент, учитывающий категорию линии (пк), характеристику грунта (пг) и высоту насыпи (пд), возвышающуюся более 10 м над уровнем земной поверхности;

пк - 1.1 - для линий I и II категорий;

пг - 1,0 - для суглинков и супесей;

пд - динамический коэффициент насыпи:

пд = 1 + б =1+0.069*=0.0376

б = 0,01 (Нн - 10)

Нн - высота насыпи, согласно заданию Нн =16.9м;

б =0.01*(16.9-10)=0.069

Нц - 13м -вертикальное расстояние центра тяжести всей насыпи с учетом верхнего строения и подвижного состава до ее проекции на основание;

hc - 7,1м аналогичное расстояние для блока возможного смещения

Коэффициент пс равен: пс =1.141; коэффициент динамической сейсмичности будет равен: мс =0.0251

Сила сейсма приложена к центру тяжести сползающего блока, угол ее наклона к горизонту при его неизвестности принимается равным нулю, т.е. принимается направление наиболее неблагоприятное, дающее минимальное значение коэффициента устойчивости. Для практических расчетов считают, что сила сейсма приложена к поверхности скольжения сползающего блока, что несколько уменьшает расчетный коэффициент устойчивости против его фактического значения.

Фильтрация (гидродинамическая) сила, действующая в блоке в условиях сейсма, равна:

Дс = ге (Jo + мc) ?=10(0.05+0.0251)*324.74=243.9

где: ге - объемный вес воды; ге = 10.

Jo - средний уклон кривой дипрессии эксфильтрующихся вод, Jo =0,05

? - часть площади блока возможного смещения.

Через которую вода эксфильтрует (вытекает) из насыпи ? =324.74м2

Сила Дс приложена в центре тяжести площади части сползающего клина, насыщенной водой. Однако в практических расчетах принимают, что сила Дс находится на поверхности скольжения.

Согласно принятой расчетной модели Н.С. Ордуянца , грунт в теле пойменной насыпи может быть:

1)природной влажности, на который не влияет пойменная вода, его удельный вес гс. Этот грунт находится в верхней зоне насыпи гс =26.8 кН/м3;

2)сплошного капиллярного насыщения водой, которая является дополнительной нагрузкой, поэтому удельный вес грунта брутто:

гбр = кН/м3

где гs - удельный вес частиц грунта насыпи, согласно заданию

гs =26.8 КН/м3 ;

гв - удельный вес воды, гв = 10 кН/м3 ;

еоср - средний коэффициент пористости насыпи, еоср =0.729

Высота капиллярного поднятия воды dкап для супеси 1,0 м, для суглинка 1,6 м согласно .

гбр =19.72 кН/м3;

3)насыщенной пойменной водой. При водопроницаемом основании будет иметь место противодавление и удельный вес грунта определяется с учетом взвешивающего действия воды:

гсв = ,

гсв =9.7 кН/м3;

4)Грунтом основания, имеющим г = госн

госн = (1+Wосн), кН/м3

где еосн - расчетный коэффициент пористости грунта основания, определенный по компрессионной кривой при уо =, подсчитанном в основании насыпи в еосн = 0.668

гsосн - удельный вес частиц грунта основания, согласно задания гsосн =27 кН/м3;

Wосн - влажность грунта основания, согласно задания Wосн =0.25

гcух = ( 1 +0.25) =20.2 кН/м3 ;

Так как основание насыпи принято водопроницаемым, то удельный вес грунта основания будет равен:

госн = гsвосн = кН/м3

При насыщении грунта тела насыпи и основания снижают сопротивление сдвигу, поэтому в расчетах устойчивости в пределах части поверхности возможного смещения, проходящей в водонасыщенном грунте, его параметры будут следующими:

0,5 С

Таким образом, в расчетах принято: удельное сцепление влажного грунта тела насыпи равное 0,5*С =3,5 кПа.

Коэффициент трения сухого грунта тела насыпи

f = tg 21_=0,383864; влажного грунта

fв = 0,75f = 0,75*0,383864=0,287898 ; влажного грунта насыпи

fвосн = 0,75 tg 21,3_осн = 0,75*0,389884=0,292413 влажного грунта основания насыпи

Расчетная схема представлена. Имея поперечный профиль насыпи запроектированный и зная высоты фиктивных столбиков грунта hвс и hп, можно составить расчетную схему для определения коэффициентов устойчивости насыпи

Опыт показывает, что возможные кривые смещения пройдут через т. А подошвы прямолинейного откоса и одну из точек: по оси земляного полотна т. 1, под концами шпал через т. 2, 3 и в более редких случаях в т. 4, 5, 6 и 7.

Линия центров кривых обрушения по самому распространенному способу определяется следующим образом: из т. Б проводится линия под углом 360 к горизонту (определен на основе многолетнего опыта проектирования земляного полотна), далее проводится хорда А4. Из середины хорды восстанавливают перпендикуляр, точка пересечения перпендикуляра и наклонной линии является центром кривой обрушения.

Далее весь блок возможного смещения делится на ряд таких отсеков, чтобы можно было считать в пределах каждого из отсеков условия его существования практически однообразными, а поверхность смещения - за плоскость. Для каждого i-го отсека определяются внешние действующие на него силы (гравитационные, сейсмические, фильтрационные) и находятся тангенционные Тi и нормальные Ni силы, составляющие равнодействующей этих сил. По поверхности смещения действуют в каждом i-том отсеке силы сцепления Ci li и трения fi Ni.