Проверка устойчивости слабого основания насыпи

Деформации чаще всего происходят в период строительства или вскоре после возведения насыпи.

Насыпи, возводимые на слабых основаниях, могут значительно проседать из-за уплотнения грунта основания и выжимания его в сто­роны из-под насыпи.

В задачу проверки устойчивости основания входят выявление воз­можности и степени опасности бокового выдавливания грунта из-под подошвы насыпи. На основе результатов расчета устойчивости должен быть сделан вывод о возможности использования слабого основания либо о необходимости выполнения конструктивно-технологических мероприятий по повышению устойчивости основания. Конструктивные мероприятия по повышению устойчивости основания рассматриваются в курсе дисциплины «Изыскания и проектирование автомобильных до­рог в сложных природных условиях».

В качестве критерия обеспеченности устойчивости слабого осно­вания принимается отсутствие областей разрушения, т.е. областей, где сопротивление грунта сдвигу ниже величины опасных касатель­ных напряжений.

Устойчивость основания обеспечивается при величине коэффи­циента безопасности

³1, (3.2)

где – безопасная нагрузка, отвечающая условию устойчивости, кПа; – расчетная (проектная) нагрузка, кПа.

Величины и зависят не только от параметров возводимой насыпи и свойств слабых грунтов в их природном залегании, но и от режима возведения насыпи. В связи с этим величина может устанавливаться применительно к условиям:

- быстрой (условно мгновенной) отсыпки насыпи ;

- медленной (в соответствии со скоростью уплотнения и упрочнения слабой толщи) отсыпки насыпи .

При трапецеидальном очертании насыпи эпюру расчетной нагрузки на основание следует принимать в виде равнобочной трапеции. При этом величина максимальных напряжений на поверхности основания определяется по формулам [6]:

· при расчете на быструю отсыпку

; (3.3)

· при расчете на медленную отсыпку

, (3.4)

где – удельный вес грунта насыпи, кН/м³; – расчетная высота насыпи, м; – удельный вес грунта насыпи ниже уровня подземных вод, кН/м³; – расстояние от поверхности основания до расчетного уровня подземных вод, м; – конечная осадка основания насыпи, м.

Если при расчете на медленную отсыпку , то расчетная нагрузка определяется по формуле (3.3).

Расчет величины конечной осадки насыпи выполняется методом послойного суммирования. Принимается, что на осадку насыпи влияет лишь толща грунтов определенной мощности , называемая сжимаемой толщей. Практически считается, что нижняя граница сжимаемой толщи (НГСТ) находится на глубине, где дополнительные напряжения от веса насыпи составляют 20 % от природного давления.

Сжимаемую толщу делят на слои толщиной £ 0,4 b. При делении сжимаемой толщи границы слоев необходимо со­вмещать с границами естественных слоев грунта, так как их модули деформации чаще всего различны.

Для горизонтальных площадок, лежащих на оси насыпи, вычисляют нормальные сжимающие напря­жения от веса насыпи и от веса грунта основания (природное давление) .

Напряжение от давления, создаваемого насыпью в центре её подошвы на глубине z, вычисляют по формуле [3]

, (3.5)

где – коэффициент, учитывающий изменение напряжений по глубине z, принимаемый по прил. 3 в зависимости от и ; а – длина горизонтальной проекции откоса, м; – нормальное напряжение по подошве насыпи, кПа.

Природное давление на глубине для основания, состоящего из m слоев грунта, вычисляется по формуле

. (3.6)

При расчете природного давления грунтов, расположенных ниже уровня подземных вод, необходимо учитывать взвешивающее действие воды. В этом случае вместо используют , определяемый по формуле (1.3).

При определении природного давления на кровле слоя водонепроницаемого грунта (глина, суглинок твердый и полутвердый) необходимо учитывать дополнительное гидростатическое давление:

, (3.7)

где – удельный вес воды, кН/м³, =9,81 кН/м³; – расстояние от уровня подземных вод до кровли слоя водонепроницаемого грунта, м.

После этого строят эпюры и (рис. 3.1) и находят НГСТ (нижняя граница сжимаемой толщи), т.е. глубину на которой соблюдается условие . Эту глубину находят графически путем наложения уменьшенной в пять раз эпюры природного давления на эпюру напряжения от веса насыпи .

Суммарную осадку насыпи определяют путем суммирования осадок отдельных слоев сжимаемой толщи по формуле

, (3.8)

где – среднее вертикальное напряжение в i -м слое грунта от веса насыпи, кПа; – толщина i -го слоя грунта, м; – модуль деформации грунта i -го слоя, кПа.

Расчетная высота насыпи определяется по формуле

, (3.9)

где – удельная нагрузка на поверхности проезжей части от колеса расчетного автомобиля, кН, = 100 кН; – коэффициент приведения подвижной нагрузки к эквивалентной статической при расчете устойчивости.

Величина коэффициента приведения устанавливается по формулам:

– при

; (3.10)

– при

, (3.11)

где – мощность слабой толщи, м; – диаметр отпечатка расчетного колеса, м, D = 0,37 м.

Безопасная нагрузка определяется по формулам:

– при расчете на быструю отсыпку

, (3.12)

где – начальное приведенное сцепление, т.е. то, которое грунт имеет до приложения расчетной нагрузки, кПа.

; (3.13)

– при расчете на медленную отсыпку

, (3.14)

где – конечное приведенное сцепление, т.е. то, которое грунт будет иметь после завершения процесса уплотнения под расчетной нагрузкой, кПа,

. (3.15)

В формулах (3.13) и (3.15) и – соответственно начальное и конечное удельные сцепления грунта; и – соответственно начальный и конечный углы внутреннего трения грунта. В данной курсовой работе допускается принимать, что ; ; и (см. табл. 1.3).

В зависимости от степени устойчивости основания делят на три типа (табл. 3.3).

Таблица 3.3

Дата добавления: 2015-08-05