Проектирование мероприятий по стабилизации земляного полотна. 2

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

Уральский государственный  университет путей сообщения

 

 

 

 

Кафедра: «Путь  и железнодорожное стороительство»

 

 

 

 

 

Курсовой проект

 

«Проектирование мероприятий по стабилизации земляного полотна»

 

 

 

 

 

 

 

 

Проверил: Выполнил:

преподаватель студент группы СЖД – 418

Парахненко И.Л. Суслов С.Н.

 

 

 

 

 

 

 

Екатеринбург

2011 

Оглавление

Введение 3

1 Проектирование типовых поперечных профилей насыпей и выемок 4

2 Проект пойменной насыпи 5

2.1 Расчет  защитных укреплений откосов от размыва 6

2.1.1 Определение верхней границы укрепления откоса 6

2.1.2 Расчет параметров волнового воздействия 7

2.2 Определение параметров нагрузок, действующих на земляное полотно. 10

2.3 Расчёт потребной плотности грунтов 12

2.4 Расчет напряжений в основании насыпи 13

2.5 Расчет напряжений грунта основания 17

2.6 Расчет осадки насыпи и потребного уширения основной площадки 18

2.7 Расчет устойчивости откосов 25

3 Проектирование мероприятий по стабилизации выемки 27

3.1 Расчет нагорной канавы 28

3.2 Расчет закюветного двухслойного дренажа 31

3.2.1 Определение эффективности дренажа 31

3.2.2 Определение глубины заложения дренажа 32

3.2.3 Определение сроков осушения грунта 33

3.2.4 Определение уровня воды в дренаже (гидравлический расчет) 34

3.2.5 Подбор дрены 35

3.2.6 Подбор дренажного заполнителя 37

3.3 Проектирование теплоизоляционной подушки 40

Литература 44

Приложения 45

 

 

Введение

Земляное полотно железных дорог представляет собой сложный  комплекс грунтовых объектов, функционирующих  в условиях природно-климатической  среды и динамических поездных нагрузок, которые, изменяя состояние грунтовой  среды, влияют на уровень надежности земляного полотна. Особенностями  земляного полотна железных дорог  являются значительные рабочие отметки, наличие верхнего строения, поездных нагрузок. При чем допустимые напряжения на основную площадку земляного полотна в сотни тысяч раз меньше, чем на элементы верхнего строения пути. Сложность объектов земляного полотна, случайный характер проявления факторов природной среды функционирования существенно влияют на темпы строительства, долговременную стабильность земляного полотна и эксплуатационную надежность движения поездов.

Целью данного курсового  проекта является оценить степень  влияния того или иного природного фактора на стабильность земляного  полотна и научится подбирать  наиболее целесообразные меры по предотвращению вредных воздействий окружающей среды на путь.

В процессе выполнения курсового  проекта были изучены теоретические  методы стабилизации земляного полотна, а так же расчетные методы позволяющие точно описать природные процессы происходящие в грунте, а также воздействие на эти процессы тех или иных мероприятий.

 

  1. Проектирование  типовых поперечных профилей насыпей  и выемок

Поперечным профилем земляного  полотна называется сечение, перпендикулярное его продольной оси.

При возведении насыпи на местности  с уклоном 11‰, высота которой 16,1 м, используется глина. Ширину основной площадки выбираем из СНиП 32-01-95 «Железные дороги колеи 1520мм.» которая для железной дороги II категории составляет 7,6м. Откос насыпи принимаем равным 1:1,5 на высоте 6 метров и 1:1,75 на оставшейся высоте так как это рекомендует СНиП. Водоотводную канаву разбиваем на расстоянии 3,0м от подножия насыпи. Канава представляет собой трапецию в сечении, проведенном перпендикулярно ее продольной оси. Глубина и ширина понизу канавы составляют 0.6м, уклон стенок также 1:1,5. сток атмосферных осадков в водоотводную канаву осуществляется по берме, которая начинается у подножия насыпи и заканчивается у края канавы. Уклон необходимый для отвода вод составляет 20-40 ‰ и направлен в полевую сторону. По другую сторону от оси насыпи на расстоянии 8,0 м от ее подошвы также располагается водоотводная канава.

Выемка проектируется  на местности с уклоном 14‰, глубиной 13,8 м. Ширина основной площадки составляет 7,6м. У подножия основной площадки нарезаются трапециевидные кюветы глубиной 0,6м  и шириной понизу 0,4м. После кюветов планируем закюветные полки длиной 2,0 м и уклоном 20-40 ‰, направленным в кювет. Крутизну откосов выемки назначаем согласно СНиП равной 1:1,5 т.к. грунты не скальные. С верховой стороны выемки на расстоянии 1,0 м от края выемки предусматривается устройство банкета, который удаляет воду от края выемки в забанкетную канаву. Забанкетная канава устраивается сразу после банкета, глубиной и шириной понизу 0,6м и уклоном стенок 1:1,5. С низовой стороны, никакие водоотводные сооружения не предусматриваются, так как вода там удаляется самотеком и ее застоя быть не может.

Все элементы земляного полотна  тщательно планируют и защищают от различных вредных воздействий. Основание под насыпь необходимо подготовить: снимается растительный покров, а при высоте насыпи более 1м вспахивают грунт и уплотняют  его с первым слоем отсыпаемой насыпи.

Типовые поперечники насыпи и выемки приведены в приложениях 1 и 2.

 

  1. Проект  пойменной насыпи

Исходные  данные

    1. Категория дороги II
    2. Участок дороги 1
    3. Характеристика пути:
      1. Тип рельсов Р65
      2. Материал шпал Деревянные
    4. Высота пойменной насыпи 16,1 м
    5. Тип укрепления откосов Каменное мощение
    6. Скорость течения воды в русле реки 0,95 м/с
    7. Высота подпора воды  0,19 м
    8. Средняя глубина водоема  4,8 м
    9. Максимальная скорость ветра 18,6
    10. Угол между направлением ветра и урезом воды  35°
    11. Угол между направлением ветра и направлением потока воды  55°
    12. Расчетный разгон волны  1,85 км
    13. Глубина водоема у подошвы насыпи в период половодья (ГВВ)  5,8 м
    14. Поперечный уклон основания насыпи 20 ‰
    15. Характеристики грунта насыпи:
      1. Наименование Супесь
      2. Номер компрессионной кривой 27
      3. Удельный вес частиц грунта  26,4 кН/м3
      4. Влажность  21 %
      5. Угол внутреннего трения  22°
      6. Удельное сцепление  23 кН/м2
      7. Средний уклон кривой депрессии  40 ‰
      8. Высота капиллярного поднятия 0,4 м
      9.  0,18 мм
    16. Характеристика грунта основания:
      1. Наименование Суглинок
      2. Номер компрессионной кривой 50
      3. Удельный вес частиц грунта  26,8 кН/м3
      4. Влажность  21 %
      5. Угол внутреннего трения  22°
      6. Удельное сцепление  50 кН/м2
    17. Реализация полной осадки основания в процессе строительства 68 %

 

    1. Расчет  защитных укреплений откосов от размыва

      1. Определение верхней границы укрепления откоса

Параметры волнового воздействия  определяются согласно нормативным  положениям и методам расчёта  по СНиП 2.06.04-82.

Параметрами волнового воздействия  являются:

Высота волны  - расстояние от гребня до подошвы волны с заданной вероятностью превышения

Длина волны − горизонтальное расстояние между двумя соседними вершинами (впадинами) волны.

Период волны  − время в течении которого волна пройдет расстояние .

Крутизна волны отношение  высоты волны к ее длине.

Пологость волны отношение  длины волны к ее высоте.

Разгон волны  − это протяженность по направлению ветра водной поверхности охваченной ветром вызывающим волну.

Проектирование условно  можно разделить на три части:

    1. Определение высоты присыпной бермы, которая устраивается в целях поддержания откосов в силу того, что их протяженность слишком велика, чтобы быть самоустойчивой;
    2. Определение толщины щебеночной (песчаной) подготовки, которая устраивается в целях предотвращения суффозии грунта насыпи при обратной фильтрации воды в период прекращения половодья и толщины защитного покрытия откоса насыпи каменным мощением;
    3. Определение обратной фильтрации воды из тела насыпи.

Рисунок 1. Расчетная схема определения отметки, неподтопляемой бермы.

 

 

      1. Расчет  параметров волнового воздействия

Определение высоты ветрового нагона воды.

Высота ветрового нагона воды, как правило, принимается по данным натурных наблюдений, а при их отсутствии, без учета конфигурации береговой линии и при постоянной глубине воды по направлению ветрового нагона, определяется методом последовательных приближений по формуле:

 

где –разгон волны;

– средняя глубина водоема;

– предыдущее значение;

– угол между направлением ветра и потоком воды.

− коэффициент учитывающий параметры ветрового потока, принимается по таблице 5.4. для ветра со скоростью 20 м/с.

В первом приближении принимаем  :

 

Во втором, приближении принимаем :

 

Т.к. в результате итераций полученные значения различаются менее чем на 5%, считаем, что расчет ветрового нагона волн выполнен.

Определение глубинной зоны водоема.

В основе расчета лежит сравнение средней глубины водоема у подножия насыпи с половиной длинны волны.

 

где − ускорение свободного падения;

− разгон волны;

− скорость ветра на высоте 10 над поверхностью воды.

По полученному в выражении значению определим с помощью графика (СНиП 2.06.04-82 (1995) прил. 1 рис. 1) следующие выражения:

 

 

Выразив из данных выражений средние высоту и период волн получим:

 

 

Длина волны определится как:

 

Сравнивая глубину водоема у подножия насыпи в период половодья, с половиной средней длины волны делаем вывод о глубоководной зоне водоема:

 

Следовательно, зона у подножия насыпи является глубоководной.

Определение вероятностных характеристик волны для глубоководной зоны.

Определение вероятностных характеристик волны производят для ее высоты  по формуле:

 

 

Для расчета высоты укрепления принимается вероятность превышения средней высоты 1% (1 раз в 100 лет), а для толщины крепления откоса 2% (1 раз в 50 лет). При этом значения коэффициентов принимаются по графику 5.3 для глубоководной зоны, следующими:

 

 

 

 

Определение высоты наката волны.

При ударе волны о крепление откоса вода за счет кинетической энергии, которую она приобрела при разгоне волны поднимается по откосу. При этом кинетическая энергия расходуется на удар волны об откос, преодоление сил трения по поверхности откоса и на преодоление потенциальной энергии на поднятие по откосу.

В общем виде высоту наката воды можно выразить как:

 

где: и − коэффициенты, определенные по табл. 5.5. в зависимости от , которые характеризуют материал и шероховатость поверхности откоса.

− коэффициент зависящий от скорости ветра и крутизны откоса насыпи, определяется по табл. 5.6 интерполяцией для скорости ветра 18,6 м/с.

− коэффициент учитывающий пологость волны и крутизну откоса определяется по табл. 5.7 интерполяцией при:

 − коэффициент учитывающий изменение высоты наката в зависимости от угла подхода фронта волны к сооружению, из таблицы 5.8 интерполяцией при угле подхода в 27°=0,932.

Подставив эти величины в выражение  имеем:

 

Определение высоты бермы.

Определение высоты присыпной бермы, которая делается для поддержания откосов насыпи для придания им большей устойчивости производится исходя из условия чтобы площадка бермы была на 0,25 м выше уровня вод в самом неблагоприятном случае:

 

где: − запас по высоте;

− высота подпора воды в период половодья.

Тогда высота бермы:

 

Расчет укрепления

Тип укрепления – каменное мощение (Приложение 3).

При применении каменного мощения в качестве защитного слоя от волноприбоя необходимо их устраивать на подготовке, работающей как обратный фильтр. Для его устройства применяют щебенисто-гравийно-песчаные грунты, а также геотекстиль в слое гравийно-песчаного грунта.

Масса камней определяется по формуле:

 

где - плотность камня;

- плотность воды;

-  крутизна откоса укрепления.

 

Диаметр камня определяется по формуле:

 

Допустимая скорость наката волны:

 

Фактическая скорость наката волны:

 

где - скорость течения воды в русле реки.

Опыт проектирования и эксплуатации укреплений с обратными фильтрами позволил выявить следующие требования, к зерновому составу фильтров исходя из их назначения. При однослойном фильтре должно быть:

    1. Диаметр частиц мельче, которых в данном грунте содержится 50 % от общего веса:

 

 

где  - диаметр частиц мельче которых в данном грунте содержится 30 % от общего веса.

 

 

    1. Коэффициент разнозернистости:

 

Толщину обратного фильтра принимаем как:

 

где в свою очередь коэффициент, зависящий от крутизны откоса и пологости волны можно определить как:

 

Коэффициент принимаем равным 0,1388 по таблице справочника в зависимости от его показателя и высоты волны интерполяцией.

 

Коэффициент междуслойности принимаем равным:

 

Подставив полученные значения получаем:

    1. Определение параметров нагрузок, действующих на земляное полотно.

Напряжения, возникающие  на поверхности земляного полотна, вычисляются по формуле:

 

где - напряжения от подвижного состава;

- напряжения от верхнего  строения пути;

- напряжения от веса  грунта (в т.1 =0).

Для однопутных линий характерна схема напряжений:

Рисунок 2. Схема нагрузок

Напряжения определяем по формуле:

 

где – коэффициент рассеивания нагрузки, определенный при интенсивности нагрузки .

 

где и – координаты точки по отношению к осям нагрузки.

 – ширина нагрузки.

Напряжение от подвижного состава:

 

 

Напряжение от верхнего строения пути:

 

 

Напряжения на поверхности насыпи:

 

Рассчитываем те же нагрузки на глубине  (т. 2):

Напряжение от подвижного состава:

 

 

Напряжение от верхнего строения пути:

 

 

Напряжения на поверхности насыпи:

    1. Расчёт потребной плотности грунтов

Определяем удельный вес  грунта в т. 1:

 

где - удельный  вес частиц  грунта;

- весовая  влажность;

   – расчётный коэффициент пористости.

 

где - коэффициент, учитывающий многократность приложения  нагрузки;

Из графика компрессионной кривой земляного полотна находим :

 

 

 

 

 

Для нахождения удельного  веса грунта в i-ом слое под мощностью грунта ,необходимо воспользоваться формулой:

Принимаем:

 

 

Задавшись , находим по формуле:

 

 

 

Из графика компрессионной кривой земляного полотна находим :

 

 

 

 

 

Сравнивая полученные значения получаем, что разница не превышает 0,05. Т.к. проверка выполнена, то в дальнейший расчет принимаем значение удельного веса 19,4685 кН/м3.

    1. Расчет  напряжений в основании насыпи

Напряжения в основании  насыпи рассчитываются от действия нагрузки от подвижного состава, верхнего строения пути и собственного веса грунта слагающего насыпь.

Расчет напряжений по подошве насыпи.

Таблица 1.

Точка

Показатели

Нагрузки от, кПа

hi, м

σϒ

∑σ

Pвсп

Pпс

а

y

0,00

0,00

16,10

313,44

325,22

z

16,10

16,10

b

4,53

2,75

y/b

0,00

0,00

z/b

3,55

5,85

I

0,18

0,11

σi=I*P

2,74

9,04

б

y

3,80

3,80

16,10

313,44

324,34

z

16,10

16,10

b

4,53

2,75

y/b

0,84

1,38

z/b

3,55

5,85

I

0,17

0,11

σi=I*P

2,49

8,42

в

y

12,80

12,80

10,10

196,63

200,95

z

10,10

10,10

b

4,53

2,75

y/b

2,83

4,65

z/b

2,23

3,67

I

0,04

0,05

σi=I*P

0,56

3,76

г

y

17,26

17,26

7,55

146,99

147,56

z

7,55

7,55

b

4,53

2,75

y/b

3,81

6,28

z/b

1,67

2,75

I

0,00

0,01

σi=I*P

0,00

0,58

д

y

23,26

23,26

7,55

146,99

146,99

z

7,55

7,55

b

4,53

2,75

y/b

5,13

8,46

z/b

1,67

2,75

I

0,00

0,00

σi=I*P

0,00

0,00

е

y

38,36

38,36

0,00

0,00

0,00

z

0,00

0,00

b

4,53

2,75

y/b

8,47

13,95

z/b

0,00

0,00

I

0,00

0,00

σi=I*P

0,00

0,00


 

 

Рисунок 3: Расчетная схема для определения осадки основания насыпи и потребного уширения основной площадки.

Рисунок 4: Расчетная схема для определения осадки основания насыпи и потребного уширения основной площадки.


 

    1. Расчет  напряжений грунта основания

Расчет напряжений в массиве  грунта основания выполняют для  подготовки материалов к расчету  осадки грунта основания под воздействием всех нагрузок.

В качестве нагрузки на основание  принимают эпюру напряжений на подошве  насыпи так как:

С одной стороны:

 

С другой все нагрузки, приходящиеся на 1 погонный метр насыпи:

 

Откуда:

 

Т.е. эпюра учитывает нагрузку от подвижного состава, верхнего строения пути и собственного веса грунта.

Эпюра разбивается на элементарные нагрузки (треугольные и прямоугольные) и напряжения грунта основания вычисляются  для каждой нагрузки по отдельности. При этом считают, что элементарные нагрузки приложены к подошве  насыпи.

Напряжения в грунте определяются на глубинах в 0 (точка а), 2, 5, 10 м. – названия точек соответствуют их глубине.

Рисунок 5. Расчетная схема участков треугольной и прямоугольной нагрузок.

Расчет производим в табличной  форме (таблица 2.).

Расчет напряжений грунта основания.

Таблица 2.

Точка

№ фигуры

z, м

y, м

b, м

z/b

y/b

I

Pi, кН/м

σi, кПа

∑σi, кПа

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

а

1

0.00

38.36

15.10

0.00

2.54

0.000

150.74

0.00

331.20

2

0.00

0.00

46.52

0.00

0.00

1.000

150.74

150.74

3

0.00

38.36

15.10

0.00

2.54

0.000

150.74

0.00

4

0.00

23.26

6.00

0.00

3.88

0.000

2.51

0.00

5

0.00

0.00

34.52

0.00

0.00

1.000

2.51

2.51

6

0.00

23.26

6.00

0.00

3.88

0.000

2.51

0.00

7

0.00

17.26

4.46

0.00

3.87

0.000

51.57

0.00

8

0.00

0.00

25.60

0.00

0.00

1.000

51.57

51.57

9

0.00

17.26

4.46

0.00

3.87

0.000

51.57

0.00

10

0.00

12.80

9.00

0.00

1.42

0.000

124.79

0.00

11

0.00

0.00

7.60

0.00

0.00

1.000

124.79

124.79

12

0.00

12.80

9.00

0.00

1.42

0.000

124.79

0.00

13

0.00

3.80

3.80

0.00

1.00

0.500

1.59

0.80

14

0.00

3.80

3.80

0.00

1.00

0.500

1.59

0.80

2

1

2.00

38.36

15.10

0.13

2.54

0.000

150.74

0.00

337.03

2

2.00

0.00

46.52

0.04

0.00

1.000

150.74

150.74

3

2.00

38.36

15.10

0.13

2.54

0.000

150.74

0.00

4

2.00

23.26

6.00

0.33

3.88

0.000

2.51

0.00

5

2.00

0.00

34.52

0.06

0.00

1.000

2.51

2.51

6

2.00

23.26

6.00

0.33

3.88

0.000

2.51

0.00

7

2.00

17.26

4.46

0.45

3.87

0.000

51.57

0.00

8

2.00

0.00

25.60

0.08

0.00

0.999

51.57

51.51

9

2.00

17.26

4.46

0.45

3.87

0.000

51.57

0.00

10

2.00

12.80

9.00

0.22

1.42

0.080

124.79

9.98

11

2.00

0.00

7.60

0.26

0.00

0.898

124.79

112.01

12

2.00

12.80

9.00

0.22

1.42

0.080

124.79

9.98

13

2.00

3.80

3.80

0.53

1.00

0.091

1.59

0.15

14

2.00

3.80

3.80

0.53

1.00

0.091

1.59

0.15

5

1

5.00

38.36

15.10

0.33

2.54

0.001

150.74

0.15

323.41

2

5.00

0.00

46.52

0.11

0.00

0.997

150.74

150.29

3

5.00

38.36

15.10

0.33

2.54

0.001

150.74

0.15

4

5.00

23.26

6.00

0.83

3.88

0.000

2.51

0.00

5

5.00

0.00

34.52

0.14

0.00

0.994

2.51

2.49

6

5.00

23.26

6.00

0.83

3.88

0.000

2.51

0.00

7

5.00

17.26

4.46

1.12

3.87

0.000

51.57

0.00

8

5.00

0.00

25.60

0.20

0.00

0.995

51.57

51.29

9

5.00

17.26

4.46

1.12

3.87

0.000

51.57

0.00

10

5.00

12.80

9.00

0.56

1.42

0.112

124.79

13.98

11

5.00

0.00

7.60

0.66

0.00

0.725

124.79

90.44

12

5.00

12.80

9.00

0.56

1.42

0.112

124.79

13.98

13

5.00

3.80

3.80

1.32

1.00

0.205

1.59

0.33

14

5.00

3.80

3.80

1.32

1.00

0.205

1.59

0.33

10

1

10.00

38.36

15.10

0.66

2.54

0.012

150.74

1.78

280.12

2

10.00

0.00

46.52

0.21

0.00

0.973

150.74

146.70

3

10.00

38.36

15.10

0.66

2.54

0.012

150.74

1.78

4

10.00

23.26

6.00

1.67

3.88

0.000

2.51

0.00

5

10.00

0.00

34.52

0.29

0.00

0.938

2.51

2.36

6

10.00

23.26

6.00

1.67

3.88

0.000

2.51

0.00

7

10.00

17.26

4.46

2.24

3.87

0.000

51.57

0.00

8

10.00

0.00

25.60

0.39

0.00

0.884

51.57

45.57

9

10.00

17.26

4.46

2.24

3.87

0.000

51.57

0.00

10

10.00

12.80

9.00

1.11

1.42

0.144

124.79

17.97

11

10.00

0.00

7.60

1.32

0.00

0.366

124.79

45.61

12

10.00

12.80

9.00

1.11

1.42

0.144

124.79

17.97

13

10.00

3.80

3.80

2.63

1.00

0.122

1.59

0.19

14

10.00

3.80

3.80

2.63

1.00

0.122

1.59

0.19


 

    1. Расчет  осадки насыпи и потребного уширения основной площадки

Расчеты осадок оснований  производятся:

– в случае необходимости  назначения запаса на осадку в размере  при разработке индивидуальных проектов насыпей. Придание насыпи при сдаче в эксплуатацию полного или частичного запаса на осадку возможно, если сочетание продольных уклонов пути i1 и i2 при проектном уклоне i является допустимым;

– в случае необходимости  определения требуемого уширения основной площадки

 

При разработке индивидуального проекта уширение нужно предусматривать у насыпей на мостовых переходах через крупные водотоки (на подходах к большим мостам) ;

– в случае необходимости  определения дополнительного объема земляных работ, производимых при сооружении насыпей в слое толщиной αSOCH (по оси земляного полотна), где α - доля строительной осадки;

– в случаях анализа  причин деформаций (осадок) высоких  эксплуатируемых насыпей. Путем  сопоставления расчетной величины SOCH и фактической SOCH.Ф, произошедшей со времени сдачи насыпи в эксплуатацию, устанавливается одна из причин осадок основной площадки: если SOCH.Ф< SOCH, то осадка основания еще продолжается.

Для расчета SOCH применяется известный метод послойного суммирования осадок, который заключается в следующем.

Основание насыпи по глубине  делится на ряд слоев горизонтальными  плоскостями произвольно при  однородном грунте или в соответствии с литологическим строением основания  при разнородных грунтах; так  как осадка формируется в большей  степени в верхних слоях, то их толщина назначается меньшей, чем  нижних (всего необходимо иметь не менее трех слоев). Основание считается  весомым полупространством, задача плоская, двухмерная, статическая. Основание  считается загруженным эпюрой вертикальных составляющих нормальных напряжений, определяемых по формуле:

 

Сжатие (осадка) каждого слоя толщиной hi, м, будет выражаться формулой:

 

где – средние в слое величины коэффициентов пористости,

соответственно природные (до возведения насыпи) и расчетные (после возведения насыпи и полной реализации осадки основания); hi – толщина слоя, м.

До возведения насыпи величины находятся по компрессионной кривой грунта основания по напряжениям от собственного веса грунта основания , действующим по нижней границе расчетного слоя  и определяемым по формуле:

 

После реализации осадки грунт  будет иметь в слое коэффициенты пористости , которые берутся по той же компрессионной кривой, но при напряжениях от измененного (грунт уплотнился) собственного веса плюс напряжения от воздействия нагрузки от насыпи (воздействия эпюры). Это напряжение находится по формуле как сумма напряжений от воздействий прямоугольных и треугольных нагрузок, на которые разбивается эпюра.

Суммарную осадку всех слоев  найдем для рассматриваемого вертикального  сечения как сумму осадок всех расчетных слоев. Это будет приближенная осадка точки контакта насыпи с основанием для данного сечения:

 

где: п – количество расчетных слоев.

Однако сжатие основания  может распространяться ниже уровня , намеченного проектировщиком, или может закончиться выше этого уровня. Поэтому полная искомая осадка основания:

 

где – дополнительная осадка толщи основания, реализуемая ниже

или не реализуемая выше уровня , м.

Для ее определения вводится понятие относительной осадки . Относительная осадка любого i-го слоя:

 

или абсолютная осадка i-го слоя:

 

Дополнительную осадку основания  определяют графическим путем по нижеприведенным правилам:

– строят график зависимости η=f(z) в определенном масштабе по осям;

– отрезок графика между  точками с глубиной 5 и 10 м делят пополам и опускают из полученной точки линию на ось z;

– отрезок графика между  точками 2 и 5 м продляют до пересечения с прямой полученной при построении в предыдущем пункте;

– полученную точку пересечения  отрезков соединяют с точкой графика, которая соответствует глубине  10 м и продляют до пересечения с осью z;

– точка пересечения даст глубину на которой закончится осадка основания;

– относительную добавочную осадку определим как площадь  треугольника заключенную между  достроенной линией графика, осью z и линией с абсциссой в 10 м.

 

В итоге полная осадка основания  определится как:

 

Осадка основной площадки с учетом упругой переработки  деформаций основания телом насыпи и долей нереализованной осадки в процессе строительства:

 

где α – доля осадки основания, реализуемая в процессе строительства насыпи, α=0,65;

i – погашение осадки основания в теле насыпи, являющемся не совсем упругим принимаем i=0,001;

H – высота насыпи.

В процессе эксплуатации насыпи в нормальном режиме нереализованная  осадка в процессе строительства  компенсируется деформациями тела земляного  полотна т.е. проектная отметка головки рельса изменяется. Постановку головки рельса в проектное положения проводят путем досыпки балласта под подошву шпалы с последующей его подбивкой. В итоге балласт начинает скапливаться у откоса насыпи и в конечном итоге ссыпаться с него. Для предотвращения всего вышеперечисленного основную площадку следует уширять на расстояние:

 

где:=1,5 – показатель откоса балластной призмы.

Расчет осадки основания  производим в табличной форме (таблица 3) по методике изложенной выше.

Расчет осадки основания.

Таблица 3.

№ точки

zi

σпр-i

eпр-i

ϒпр

∑σi

σ0-i

e0-i

ϒ0-i

ηi

Δh

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

a

0

0

0.726

18.788

331.2

331.2

0.6364

19.18113

0.05191

  

0.095

2

2

18.888

0.707

18.997

337.03

355.918

0.6339

19.21048

0.04282

0.117

5

5

77.069

0.689

19.199

323.41

400.479

0.63

19.25644

0.03493

0.132

10

10

181.742

0.657

19.57

280.12

461.862

0.6271

19.29076

0.01804

 
                 

∑Δh

0.344

Проектирование мероприятий по стабилизации земляного полотна. 2