Обеспечение устойчивости дорожной насыпи

Федеральное агентство по образованию

Сибирская государственная автомобильно-дорожная академия

(СибАДИ) 

Кафедра инженерной геологии, оснований и  фундаментов. 
 
 
 
 
 

Курсовая  работа. 

По дисциплине «Основы инженерной геологии и механики грунтов»

Тема  «Обеспечение устойчивости дорожной насыпи». 
 
 
 
 
 
 

                                                                                                          Руководитель работы:                                                      Туякова А.К.                                                                             Работу выполнила ст. гр.                                                                               ЭУД-09Э1 Коневец Е.Н. 

                                                                               
 
 
 

Омск 2011

Содержание 

  1. Исходные  данные к курсовой работе…………………………………..3
  2. Обеспечение общей устойчивости откосной части насыпи………….5
    1. Проверка общей устойчивости откосной части насыпи……………...5
    2. Расчет параметров армирования откосной части насыпи геотекстильным материалом…………………………………………………...8

    3. Обеспечение устойчивости основания насыпи…………………………....11

    3.1. Определение  продолжительности завершения интенсивной  части осадки насыпи. ……………………………………………………………..…..11

    3.2. Проверка  устойчивости слабого основания  насыпи…………………….12

    Список  используемой литературы…………………………………………….15

    Приложения. 
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     
     

     
 
 

 

  1. Исходные  данные к курсовой работе.

    Рис. 1.1. Расчетная схема насыпи и ее основания.

    Исходные  данные согласно заданию приводим в  табл. 1.1. – 1.3. 

Таблица 1.1.

Физические  характеристики грунтов  основания

№ варианта Разновидность грунта
, т/м3
, т/м3
, т/м3
е
5 1.Супесь 

2.Суглинок 

3.Глина

 1,96

1,91

2,00

 1,98

1,97

2,05

 2,72

2,71

2,75

 0,17 0,30 0,32 0,21 0,36 0,51 0,15 0,21  0,27 0,61

0,79

0,77

 

Таблица 1.2.

Механические  характеристики грунтов  основания

№ варианта Разновидность грунта
, град		 Е, МПа
5 1.Супесь 

2.Суглинок 

3.Глина

 9/14

12/18

35/52

 22/25

15/17

17/19

 14,0

8,5

16,2

 

Таблица 1.3.

Характеристики  насыпи

№

варианта

 Высота насыпи
, м		 Плотность

, т/м3

 Угол внутреннего  трения
, град		 Удельное

сцепление

, кПа

3 5,8 2,05 18 9,6
 

    Вычисляем физические характеристики грунта слоев  основания и определяем консистенцию глинистого грунта:

    1-й  слой основания – супесь:

      кН/м3;

      кН/м3;

      т/м3;

       кН/м3;

      

      

    Вывод. Согласно приложению 2, 1-й слой основания сложен супесью твёрдой.

    2-й  слой основания – песок мелкий:

      кН/м3;

      кН/м3;

      т/м3;

       кН/м3;

    3-й  слой основания – суглинок:

      кН/м3;

      кН/м3;

      т/м3;

       кН/м3;

      

      

    Вывод. Согласно приложению 2, 3-й слой основания сложен суглинком полутвердым.

    Вычисляем удельный вес грунта насыпи:

      кН/м3; 
 
 
 
 
 
 
 

 

2. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ОБЩЕЙ  УСТОЙЧИВОСТИ ОТКОСНОЙ  ЧАСТИ НАСЫПИ. 

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 пользуются методом Фаллениуса.

    Откладываем углы = 28º и = 37º, затем выстраиваем прямые ОА и ОВ. От края подошвы насыпи откладываем перпендикуляр к поверхности основания длиной = 5,8 м (отрезок АС). Из точки С проводим отрезок СD длиной 4,5 × 5,8 = 26,1 м, параллельный поверхности основания. Через точки О и D проводим прямую. Положение центра наиболее опасной кривой определяем последовательным расчетом для нескольких точек на прямой ОD, откладываемых вверх с шагом, равным 0,25 × 5,8 = 1,45 м от точки О. Точка, для которой значение фактического коэффициента устойчивости имеет минимальное значение и будет центром наиболее опасной КЦПС. Значения b, R, , , и находим графическим путем.

Требуемый коэффициент устойчивости определяем по формуле:

,

где – коэффициент надежности по назначению сооружения; – коэффициент сочетания нагрузок ( = 0,9); – коэффициент перегрузки ( = 1,2); – коэффициент условий работы ( = 0,85). 

    

.

    Далее в табличной форме (табл.2.1.-2.4) находим моменты сдвигающих и удерживающих сил при различных радиусах КЦПС и фактический коэффициент устойчивости откоса по формуле:

        где – вес грунтового блока, кН; – тангенс угла внутреннего трения грунта насыпи по первой группе предельных состояний;  – угол наклона поверхности скольжения к горизонтали в пределах выделенного блока, град; – удельное сцепление грунта насыпи по первой группе предельных состояний, кПа; R – радиус образующей поверхности скольжения, м; – абсцисса и ордината проекции центра тяжести грунтового блока на поверхность скольжения, м; – длина образующей поверхности скольжения, м; b – угол раскрытия дуги, ограничивающей оползающий массив.

    При R = 8,6 м(центр кривой совпадает с точкой О) длина дуги КЦПС будет равна:

    

    Таблица 2.1.

№ элемента xi hi yi li γi Pi Pi*xi Pi*yi
1 -1,70 0,90 8,40 1,45 20,11 26,24 -44,61 220,45
2 -0,25 2,50 8,60 1,45 20,11 72,90 -18,22 626,93
3 1,20 3,90 8,60 1,45 20,11 113,72 136,47 978,01
4 2,65 5,10 8,25 1,45 20,11 148,71 394,09 1226,89
5 4,10 5,15 7,65 1,45 20,11 150,17 615,70 1148,81
6 5,55 4,20 6,70 1,45 20,11 122,47 679,71 820,55
7 7,00 2,80 5,30 1,45 20,11 81,65 571,53 432,73
8 8,00 1,00 3,50 0,65 20,11 13,07 104,57 45,75
            Сумма 2439,23 5500,11
 

    

    Вывод. Так как =1,19 < =1,46, откосная часть насыпи не устойчива. 

    При R = 9,0 м длина дуги КЦПС будет равна:

      
 
 
 
 
 

 

    Таблица 2. 2.

№ элемента xi hi yi li γi Pi Pi*xi Pi*yi
1 -0,75 0,75 9,00 1,45 20,11 21,87 -16,40 196,83
2 1,00 2,10 8,95 1,45 20,11 61,23 61,23 548,05
3 2,45 3,35 8,75 1,45 20,11 97,68 239,33 854,74
4 3,90 4,30 8,15 1,45 20,11 125,39 489,00 1021,89
5 5,35 4,20 7,40 1,45 20,11 122,47 655,21 906,28
6 6,80 2,85 6,05 1,45 20,11 83,10 565,11 502,78
7 8,00 1,10 4,30 1,00 20,11 22,12 176,97 95,12
            Сумма 2170,46 4125,69
 

    

    Вывод. Так как =1,11< =1,46, откосная часть насыпи не устойчива.

    При R = 9,7 м длина дуги КЦПС будет равна:

    

    Таблица 2. 3.

№ элемента xi hi yi li γi Pi Pi*xi Pi*yi
1 0,75 0,65 9,70 1,45 20,11 18,95 14,22 183,85
2 2,20 1,90 9,40 1,45 20,11 55,40 121,89 520,79
3 3,65 2,85 9,00 1,45 20,11 83,10 303,33 747,94
4 5,10 3,60 8,20 1,45 20,11 104,97 535,37 860,79
5 6,55 3,30 7,20 1,45 20,11 96,23 630,28 692,83
6 8,00 1,50 5,40 1,45 20,11 43,74 349,91 236,19
            Сумма 1955,00 3242,39
 

    

    Вывод. Так как =1,071< =1,46, откосная часть насыпи не устойчива.

    При R = 10,5 м длина дуги КЦПС будет равна:

      
 
 

 

    Таблица 2.4.

№ элемента xi hi yi li γi Pi Pi*xi Pi*yi
1 2,00 0,50 10,30 1,45 20,11 14,58 29,16 150,17
2 3,45 1,60 9,90 1,45 20,11 46,66 160,96 461,89
3 4,90 2,40 9,30 1,45 20,11 69,98 342,92 650,84
4 6,35 2,90 8,30 1,45 20,11 84,56 536,97 701,87
5 7,80 2,40 7,00 1,45 20,11 69,98 545,87 489,88
6 8,90 0,80 5,50 0,80 20,11 12,87 114,55 70,79
            Сумма 1730,42 2525,43
 

    

    Вывод. Так как =1,072< =1,46, откосная часть насыпи не устойчива.

    Наименьший  коэффициент устойчивости откосной части насыпи получен при радиусе  R = 9,7 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 применения 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:

  • количество прослоек;
  • длина заделки прослойки;
  • распределение прослоек по высоте насыпи.

     Расчет этих параметров основан на методике ВСН 49-86. Расчет числа армирующих прослоек выполняется по формуле

      ,     

    где ; – предельное значение растягивающих напряжений в грунте, кПа; – допустимое значение растягивающего напряжения для прослойки ГМ, кПа; – толщина прослойки ГМ ( = 4 мм).

      – требуемый коэффициент устойчивости откоса.

    Выполняем расчет необходимого числа прослоек ГМ.

    Предельное  растягивающее напряжение грунта находим по формуле

 кПа,

    где значение , при  = 18° составляет 0,915.

    Значение  допустимого растягивающего напряжения для ГМ определяем по формуле:

      МПа £

     = 10,7 МПа.

    Так как условие  выполняется, принимаем МПа.

    Расчет  момента сдвигающих сил приведен в табл. 2. 5.

    Таблица 2.5.

№ элемента
1 0,75 0,08 0,9970 0,0060 18,95 0,23
2 2,20 0,23 0,9739 0,0514 55,40 5,57
3 3,65 0,38 0,9265 0,1416 83,10 22,20
4 5,10 0,53 0,8506 0,2764 104,97 52,69
5 6,55 0,68 0,7376 0,4560 96,23 77,10
6 8,00 0,82 0,5655 0,6802 43,74 51,53
          Сумма 209,31
 

    Определяем  число необходимых прослоек ГМ при требуемой величине коэффициента устойчивости откоса = 1,46. 

    

    

.

    Принимаем 4 прослойки.

    Длину заделки ГМ в тело насыпи определим по формуле:

    

 м

Обеспечение устойчивости дорожной насыпи 📙 Курсовая → 🆔 144318

Обеспечение устойчивости дорожной насыпи 📙 Курсовая → 🆔 144318

Обеспечение устойчивости дорожной насыпи