Обеспечение устойчивости основания откосной дорожной насыпи

Таблица1.2 Механические характеристики грунтов основания

Таблица1.3 Характеристики насыпи

Примечание. Грунт насыпи считать связным

По исходным данным для грунта каждого слоя основания вычисляются:

-удельный вес грунта по группам предельных состояний

кН/м3 (1.1)

-плотность грунта во взвешенном состоянии

т/м3 (1.2)

где где - плотность воды, =1,0 т/;

- удельный вес грунта во взвешенном состоянии

кН/м3; (1.3)

Для глинистого грунта каждого слоя дополнительно определяют:

-число пластичности

(1.4)

-показатель текучести

 (1.5)

Вывод: Согласно классификации первый слой основания сложен суглинком мягкопластичным.

Второй слой основания - песок мелкий.

кН/м3;

кН/м3;

т/м3;

кН/м3;

Третий слой основания - глина.

кН/м3;

кН/м3;

т/м3;

кН/м3;

;

.

Вывод: Согласно классификации третий слой основания сложен глиной твердой.

Вычисляем удельный вес грунта насыпи

кН/м3.

2. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ОБЩЕЙ УСТОЙЧИВОСТИ ОТКОСНОЙ ЧАСТИ НАСЫПИ (ЗАДАЧА 1)

2.1 Проверка общей устойчивости откосной части насыпи

Откосы насыпей под влиянием собственного веса стремятся принять более пологое очертание. Как правило, оползающий массив грунта смещается по криволинейной поверхности, которую для практических целей можно принимать за круглоцилиндрическую поверхность скольжения (КЦПС). При проектировании насыпей автомобильных дорог для определения местоположения центров наиболее опасных КЦПС в частности пользуются графическим методом Феллениуса.

Таблица 2.1.1 Значения углов и

Оценка устойчивости грунтового массива против сдвига сводится к проверке условия , в котором - фактический коэффициент устойчивости, характеризующий отношение моментов суммарной силы, удерживающей оползающую часть массива и сдвигающей силы :

(2.1)

Требуемый коэффициент устойчивости определяется по формуле:

(2.2)

где - коэффициент надежности по назначению сооружения для IV категории дороги = 1,10;- коэффициент сочетания нагрузок, =0,9; коэффициент перегрузки, = 1,2; - коэффициент условий работы, =0,85.

1) При R=8,9 м, длина дуги КЦПС:

Таблица 2.1.2 Моменты сдвигающих и удерживающих сил при R=8,9 м

Вывод: так как = 1.0 = 1.40 то откосная часть насыпи будет не устойчива.

откосный дорожной насыпь грунтовой

2) При R=9.3 длина дуги КЦПС:

Таблица 2.1.3 Моменты сдвигающих и удерживающих сил при R=9,3 м.

Вывод: так как = 0,91 = 1.40 то откосная часть насыпи будет не устойчива.

3) При R=9,9 длина дуги КЦПС:

Таблица 2.1.4 Моменты сдвигающих и удерживающих сил при R=9,9

Вывод: так как = 0,84 = 1.40 то откосная часть насыпи будет не устойчива.

4). При R=10,8 длина дуги КЦПС:

Таблица 2.1.5 Моменты сдвигающих и удерживающих сил при R=10,8

Вывод: так как = 0,86 = 1.40 то откосная часть насыпи будет не устойчива.

Наименьший коэффициент устойчивости откосной части насыпи получен при радиусе R = 9,9 м. Эта КЦПС соответственно считается наиболее опасной.

Так как устойчивость откосной части насыпи не обеспечена, принимается решение об армировании откосной части насыпи.

2.2 Расчет параметров армирования откосной части насыпи геотекстильным материалом

Армирование откосной части насыпи позволяет обеспечить общую устойчивость. Геотекстильными материалами (ГМ) называют рулонные водопроницаемые преимущественно синтетические текстильные материалы, предназначенные для различного использования в земляных сооружениях.

В курсовой работе предлагается использовать геотекстильный материал «дорнит» с минимальной прочностью на растяжение = 70 Н/см и толщиной  = 4 мм.

В процессе расчета определяют положение центра КЦПС и разбивают сползающую часть массива на призмы.

Для армирования ГМ откосной части насыпи должны быть рассчитаны следующие параметры:

1. количество прослоек ГМ;

2. длина заделки прослойки ГМ;

3. распределение прослоек ГМ по высоте насыпи.

1) Расчет числа армирующих прослоек.

Предельное растягивающее напряжение грунта находим по формуле

кПа (2.3)

где значение найденное методом интерполяции при  = 160 составляет 0,875.

Значение допустимого растягивающего напряжения для ГМ определяем по формуле:

 МПа

= 10,694 Мпа (2.4)

Таблица 2.2.1 Расчет момента сдвигающих сил

Определим число необходимых прослоек ГМ при требуемой величине коэффициента устойчивости откоса = 1,40.

=

(2.5)

Принимаем 4 прослойки

2) Длину заделки ГМ в тело насыпи определим по формуле:

м (2.6)

3. Обеспечение устойчивости основания откосной насыпи (Задача 2)

3.1 Определение продолжительности завершения интенсивной части осадки насыпи

Находим ширину насыпи по средней линии

= B + 2 (Hн/2) = 10 + 2 (5,9/2) = 15,9 м

Так как мощность слоя слабого грунта H = 1,6 м меньше, чем ширина насыпи по средней линии , прогноз длительности осадки может быть осуществлен по схеме одномерного сжатия.

Время достижения заданной величины относительной осадки насыпи допускается определять упрощенным способом (в условиях неполного объема испытаний слабого грунта) по формуле

(3.1)

Где: -коэффициент, величина которого зависит от величины относительной осадки ;

Таблица 3.1.1 Зависимость от

Si - величина осадки на какой-либо момент времени, м;

Sк - конечная осадка насыпи, м;

-расчетный путь фильтрации воды, отжимаемой из слоя, принимаемый равным мощности слоя слабого грунта, см;

-коэффициент консолидации, определяемый путем консолидационных испытаний (в данной работе принимается =610-2 см2/мин)

Таблица 3.1.2 Результаты расчёта

Вывод: Капитальное покрытие на данной насыпи можно устраивать не ранее, чем через 252 суток после отсыпки. Устройство облегченного покрытия возможно через 169 суток со времени отсыпки насыпи.

3.2 Проверка устойчивости слабого основания насыпи

Находим удельный вес грунта насыпи (плотность грунта принимается по первой группе предельных состояний)

кН/м3.

Расчет конечной осадки насыпи выполняем по II группе предельных состояний в табличной форме:

Таблица 3.2.1 Расчёт конечной осадки насыпи

Далее рассчитываем осадки для каждого слоя основания и суммарную конечную осадку насыпи:

м

м

м

Расчетную высоту насыпи определяем по формуле:

м

Величину коэффициента приведения устанавливаем по формуле:

- (4,2 м > 12/4 = 3 м)

Максимальное напряжение на поверхности основания находим по формуле:

кПа

Так как (0,145 м < 5,0 м), то принимаем = 127,29 кПа.

Рассчитываем начальное и конечное приведенные сцепления:

кПа;

кПа.

Определяем безопасную нагрузку :

при расчете на быструю отсыпку

кПа;

при расчете на медленную отсыпку

кПа.

Степень устойчивости устанавливается по величине коэффициента безопасности

Вывод: Так как , то в соответствии с классификацией тип основания III. Таким образом, устойчивость не будет обеспечена ни при каких режимах возведения насыпи, необходимо удаление слабого грунта либо изменение конструкции насыпи.

Размещено на Allbest.ru