Расчет толщины защитного слоя по условию обеспечения необходимой прочности подстилающего слоя

Принятая в настоящее время методика расчета представлена в ВСН 61-89, Технических указаниях и Методических рекомендациях [9 - 11] и в другой технической литературе.

Для предотвращения возможности возникновения в грунте деформаций, пластических сдвигов суммарные нормативные напряжения «s» (от поездной нагрузки, собственного веса грунта и веса верхнего строения пути) не должны превышать критической для данного грунта нагрузки - Р _кр.

В указанных нормативах значение Р _кр определяется по формуле

кПа (тс/м²) (В.6)

где С - удельное сцепление, кПа (тс/м²);

j - угол внутреннего трения, рад;

g - удельный вес грунта, кН/м³ (тс/м³);

h - расстояние от основной площадки до рассматриваемого горизонта, м.

Таблица В.1 - Характеристика пучинистости грунтов

Грунты	Интенсивность пучения грунтов f
Основания выемок и естественные основания	Насыпи высотой более 2 м
сухие	сырые	мокрые
Влажность глинистых грунтов
от W p + 0,10 W п до W p + 0,25 W п	от W p + 0,25 W п до W p + 0,50 W п	от W p + 0,5 W п до W p + 0,75 W п	более W p + 0,75 W п	от W p + 0,10 W п до W p + 0,25 W п	от W p + 0,25 W п до W p + 0,50 W п
Суглинки и глины пылеватые	0,03 - 0,05	0,10 - 0,15	0,15 - 0,20	0,20 - 0,30	0,02 - 0,03	0,04 - 0,07
Суглинки, глины, пылеватые супеси	0,02 - 0,04	0,08 - 0,12	0,12 - 0,18	0,18 - 0,25	0,01 - 0,02	0,03 - 0,06
Супеси	0,01 - 0,03	0,06 - 0,10	0,10 - 0,15	0,15 - 0,20	0,01 - 0,2	0,02 - 0,05
Песок пылеватый и мелкий	0,00 - 0,01	0,02 - 0,05	0,05 - 0,10	0,05 - 0,10	-	-
Крупнообломочные с пылевато-глинистым заполнителем, более 30 % по массе	0,01 - 0,02	0,03 - 0,05	0,05 - 0,07	0,07 - 0,10	0,01 - 0,02	0,02 - 0,03

Таблица В.2

Исходные данные	Определяемые величины	Определение h з = mnН др - h б для дорог
Место расположения	Вид сооружения, грунты	Влажность грунтов Показатель текучести, IL	По СНиП 2.01.01-82, W, °С · сут	Коэффициенты по формуле В.2	Интенсивность пучения f по таблице В.1	I - II категорий D = 20 мм	IV категории, D = 35 м
по СНиП 32-01-95 h б, м	требуемая толщина дренирующего грунта по рисунку Б.2, Н др, м	h з, м	h б, м	Н др, м	h з, м
т	n
Москва (Калинин)	Выемка глубиной более 1 м	Сухая 0,1 - 0,25		1,10	0,95	0,03 - 0,05	0,7	0,6		0,6	0,10
Суглинки пылеватые	Сырая 0,25 - 0,50		1,10	0,95	0,10 - 0,15	0,7	1,1	0,45	0,6	0,85	0,29
Мокрая 0,50 - 0,75		1,10	0,95	0,15 - 0,20	0,7	1,15	0,50	0,6	1,0	0,45
Насыпь, Н > 1 м	0,1 - 0,25		1,10	1,05	0,02 - 0,03	0,7	0,2		0,6
Суглинки пылеватые	0,25 - 0,50		1,10	1,05	0,04 - 0,07	0,7	0,8	0,22	0,6	0,4
Челябинск (Свердловск)	Выемка Н > 1 м	Сухая 0,1 - 0,25		1,10*	0,95	0,04	0,7	1,15	0,50	0,6	0,6	0,03
Суглинки пылеватые	Сырая 0,25 - 0,50		1,10*	0,95	0,12	0,7	1,8	1,18	0,6	1,5	0,97
Мокрая 0,5 - 0,75		1,10"	0,95	0,18	0,7	1,9	1,29	0,6	1,65	1,12
Насыпь Н > 1 м	0,1 - 0,25		1,10*	1,05	0,025	0,7	0,7	0,11	0,6
Суглинки пылеватые	0,25 - 0,50		1,10*	1,05	0,055	0,7	1,4	0,92	0,6	0,9	0,44
Примечание - Значения коэффициента т приняты условно.

Значение Р _кр может быть определено по преобразованной - упрощенной формуле

(В.7)

где А и Б - параметры, значения которых устанавливаются по номограмме (рисунок В.4) в зависимости от сдвиговых характеристик грунта.

Во всех случаях для расчетов следует принимать минимально возможные прочностные характеристики грунтов, соответствующие условиям их весеннего оттаивания.

Величину Р _кр необходимо определять для двух значений глубины, например, для h = 0 и h = 1,0 м.

Напряжение в теле земляного полотна устанавливается суммированием напряжений от всех действующих нагрузок (рисунок В.5).

В приведенном примере нормальные напряжения от поезда определены расчетом по программе ЦНИИСа для 4- и 8-осных вагонов (при нагрузке на ось 30 тс и с учетом размещения осей в экипаже).

Влияние динамики отражено по рекомендации [35], при скорости движения поезда 120 км/ч.

Значения критического давления Р _кр представлены на рисунке В.5 прямой А-В. Они приведены для суглинков мягкопластичной консистенции (0,5 < I_L £ 0,75), характеризуемых следующими показателями СНиП 2.02.01-83:

е = 0,75, r _d = 1,56 т/м³, g = 1,94 тс/м³ (19,4 кН/м³);

С_n = 2 тс/м² (20 кПа); С_p = 1,33 тс/м² (13,3 кПа);

j _n = 18°; j _p = 16°.

По формуле В.6

при h = 0 Р _кр = 0,67 кгс/см² = 67,0кПа

при h = 1 м Р _кр = 1,137 кгс/м² = 113,65 кПа.

По точке пересечения суммарной кривой нормальных напряжений s = f (h) и прямой Р _кр = f (h) определяется минимально допустимая (по условиям прочности подстилающих грунтов) толщина защитного слоя.

Примечание - В лаборатории конструкций земляного полотна ЦНИИСа разработан пакет программ для расчета в упруго-пластической постановке напряженно-деформированного состояния земляного полотна и его прочности.

В расчете принята модель динамического воздействия поездной нагрузки с учетом фактического расположения осей в экипаже, осевых нагрузок, характеристик верхнего строения пути и др.

Использование указанных программ в сочетании с пакетом программ расчета водно-теплового режима земляного полотна позволяет проектировать насыпи и выемки при широком наборе факторов воздействия на сооружения в период строительства и эксплуатации.

1 - кривая зависимости А от j; 2 - 7 - кривые зависимости параметра Б от j при С, равном соответственно 0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5; 3,0 тс/м²

Рисунок В. 4 - Кривые зависимости параметров А и Б от прочностных характеристик грунта (ВСН 61-89)

Напряжения от: 1 - собственного веса грунта; 2 - верхнего строения пути; 3, 4 - поездной нагрузки для 4- и 8-осных вагонов при скоростях движения 120 км/ч (Р _ос = 30 тс/ось); 5, 6 - суммарные напряжения при 4- и 8-осных вагонах; 7 - прямая изменения несущей способности грунта Р _кр

Рисунок В. 5 - Распределение по глубине слоя критической нагрузки Р _кр и нормальных напряжений в грунте s _h

Дата добавления: 2015-07-21