Материал: PZ_Senkin
гидротехнических работ по сооружению каскадов ГЭС — кемского, выгского и других гидротехнических сооружений.
1.5. Характеристика болота
Карелия один из самых заболоченных регионов мира. Болота и заболоченные леса занимают более 30 % территории Республики Карелия. На открытые болота приходится 3,6 млн. га, на лесные болота и заболоченные леса — 1,8 млн га.
Заболоченность территории в Приладожье составляет 15-20 %, территории прибеломорской низменности — до 80 %.
Болота Карелии соединены в сложные болотные системы со значительными запасами торфа, которые составляют, по оценкам специалистов, 8,7 млрд тонн.
В период 1950—1980-х годов в Карелии было осушено более 700 тыс. га болот для целей развития сельского хозяйства.
Более 130 тыс. га болот, а также ценных ягодников клюквы и морошки взяты под охрану государства в составе особо охраняемых природных территорий Карелии — Водлозерский национальный парк, «Паанаярви», «Кивач» и «Костомукшский». Всего на территории Карелии создано 84 болотных памятника природы.
Водно-болотные угодья
Всписок водно-болотных угодий России на территории Карелии, имеющих международное значение, включены — южная часть Кандалакшского залива и Онежская губа Белого моря, входящих в региональный ландшафный заказник «Кузова».
Вперспективный список водно-болотных угодий России, для придания им международного статуса включены болота Юпяужшуо, Важинское и верховые болота в окрестностях деревни Нюхча
Лист
Пояснительная записка |
8 |
|
Изм. Лист |
№ докум. |
Подпись Дата |
2.Проектирование поперечного профиля
2.1.Назначение предварительного поперечного профиля насыпи
Назначим очертание поперечного профиля земляного полотна в соответствии с СП
119.13330.2012. В соответствии с п. 6.1.11 СП 238.1326000.2015 насыпь должна быть за-
проектирована в индивидуальном порядке (насыпь на слабом основании).
По таблице данного свода правил для линии I категории определим ширину основной площадки земляного полотна для однопутной железной дороги при использовании дренирующих грунтов (песок средней крупности): =6,6 м. Крутизну откосов насыпи в первом приближении принимаю равной 1:1,5 в соответствии с табл.5.3 СП119.13330.2012
и табл.10 СП 238.1326000.2015.
Общая осадка определится как сумма осадок торфа и суглинка. Выполню расчет осадки по формуле:
= 0,001 ∑ − ∙ Hi
где Hi – толщина расчетного слоя, м;
− – модуль осадки в вертикальном направлении при сжатии грунта в компрессионном приборе, мм/м;
n - количество выделенных слоев слабого грунта.
4,0 3,0
4,5 |
6,6 |
4,5 |
|
4,88 |
|
1:1,5 |
1:1,5 |
|
Торф
5,0
Суглинок
Рис. 1. Предварительный поперечный профиль земляного полотна на слабом основании
2.2. Определение напряжений в основании насыпи от внешней нагрузки и от собственного веса грунтов основания
Для начала установим глубину активной зоны. Для ее определения вычислим вертикальные нормальные напряжения в основании по оси земляного полотна. Учитывая, что высота насыпи составляет 3 м, действием нагрузки от подвижного состава пренебрегаем, учитываем только нагрузку от веса верхнего строения пути, которую принимаем на основной площадке земляного полотна равной всп=17 кПа. Ширину площадки, на которой распределяется эта нагрузка, принимаем всп=4,88 м. Разобьем слабую толщу на слои грунта через 1,0 м (рис. 2) и определю вертикальные напряжения в точках 0, 1, 2, 3 … 9 от действия верхнего строения пути и веса насыпи. Рассмотрим точку 0. Используя методические рекомендации, вычисляем для нагрузки от верхнего строения пути, распределенной по закону прямоугольника:
Лист
Пояснительная записка |
9 |
|
Изм. Лист |
№ докум. |
Подпись Дата |
По таблицам, приведенным в [25 (табл. 10.15) или 28], нахожу:
|
−0 = 0,752; |
тогда: |
|
всп−0 = −0 ∙ |
всп = 0,752 ∙ 17 = 12,8 кПа = 1,28 т/м2, |
Напряжения в точке 0 от веса грунта насыпи определю по формуле: |
|
н−0 = |
н ∙ н = 1,88 ∙ 3,0 = 5,64 т/м2, |
где – глубина залегания рассматриваемой точки от поверхности основания, в данном случае = 0,0 м.
Тогда суммарные вертикальные напряжения в точке 0 составят:
0 = |
н−0 + всп−0 = 5,64 + 1,28 = 6,92 т/м2 |
|||||||
Рассмотрим точку 4. Аналогичным образом вычисляем: |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
−0 = 0,416; |
||||
всп−4 = |
−4 ∙ всп = 0,416 ∙ 17 = 7,1 кПа = 0,71 т/м2. |
|||||||
Напряжения в точке 5 от собственного веса грунта насыпи определю по номограмме Остерберга.
Вмоем случае будем иметь:
а= 1,5 * 3,0 = 4,5 м, b = 6,6 м, z = 4,0 м;
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5,64 т/м2 |
|
|
|
Тогда 4 = 0,473, следовательно: |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
н−4 = 4 ∙ |
|
0 = 0,473 ∙ 5,64 = 2,67 т/м2. |
|
|
|
|||||||
Суммарные напряжения в точке 4 составят: |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
4 = |
н−4 + |
всп−4 = 2,67 + 0,71 = 3,37 т/м2. |
|
|
|
||||||||
|
Аналогичным образом находятся напряжения в остальных точках (таблицы 1-2). |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 1 |
|
точки |
От веса верхнего строения пути, b=4,88 м; |
От веса насыпи, а=4,5 м; р0=5,64 т/м2; |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
рвсп=1,7 т/м2 |
|
|
|
|
|
|
b=6,6 м. |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
№ |
z, м |
y, м |
|
z/b |
y/b |
|
Ip |
Ϭвсп, |
z, м |
a/z |
b/z |
a |
Ϭн, |
||||||
|
|
т/м2 |
т/м2 |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
0 |
3,0 |
0 |
|
|
|
0,615 |
0 |
|
|
0,752 |
1,28 |
0,0 |
- |
- |
1 |
5,64 |
|||
1 |
4,0 |
0 |
|
|
|
0,820 |
0 |
|
|
0,634 |
1,08 |
1,0 |
4,50 |
6,60 |
0,84 |
4,74 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
2 |
5,0 |
0 |
|
|
|
1,025 |
0 |
|
|
0,533 |
0,91 |
2,0 |
2,25 |
3,30 |
0,55 |
3,10 |
|||
3 |
6,0 |
0 |
|
|
|
1,230 |
0 |
|
|
0,474 |
0,81 |
3,0 |
1,50 |
2,20 |
0,492 |
2,77 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
4 |
7,0 |
0 |
|
|
|
1,434 |
0 |
|
|
0,416 |
0,71 |
4,0 |
1,125 |
1,65 |
0,473 |
2,67 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
5 |
8,0 |
0 |
|
|
|
1,639 |
0 |
|
|
0,372 |
0,63 |
5,0 |
0,90 |
1,32 |
0,447 |
2,52 |
|||
6 |
9,0 |
0 |
|
|
|
1,844 |
0 |
|
|
0,334 |
0,57 |
6,0 |
0,75 |
1,10 |
0,425 |
2,40 |
|||
7 |
10,0 |
0 |
|
|
|
2,049 |
0 |
|
|
0,300 |
0,51 |
7,0 |
0,64 |
0,94 |
0,405 |
2,28 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
8 |
11,0 |
0 |
|
|
|
2,254 |
0 |
|
|
0,273 |
0,46 |
8,0 |
0,56 |
0,83 |
0,382 |
2,15 |
|||
9 |
12,0 |
0 |
|
|
|
2,459 |
0 |
|
|
0,247 |
0,42 |
9,0 |
0,50 |
0,73 |
0,358 |
2,02 |
|||
Лист
Пояснительная записка |
10 |
|
Изм. Лист |
№ докум. |
Подпись Дата |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 2 |
|
точки№ |
поверхностиот(мz, основания) |
вспϬ, т/м2 |
,нϬт/м2 |
Ϭ,т/м2 |
Напряжения от собственного веса грунта |
|||||
Плотностьгрунта ρ,слоевт/м3 |
Мощностьслоя, мH, |
Напряжениев |
грунтаслоеϬсл, 2м/т |
|
Напряжениев ,рϬточкет/м2 |
|||||
|
|
|
|
|
|
основания |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
0 |
1,28 |
5,64 |
6,92 |
- |
- |
|
0 |
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
1 |
1,08 |
4,74 |
5,82 |
1,29 |
1 |
|
1,29 |
|
1,29 |
2 |
2 |
0,91 |
3,10 |
4,01 |
1,29 |
1 |
|
1,29 |
|
2,58 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
3 |
0,81 |
2,77 |
3,58 |
1,29 |
1 |
|
1,29 |
|
3,87 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
4 |
0,71 |
2,67 |
3,37 |
1,29 |
1 |
|
1,29 |
|
5,16 |
5 |
5 |
0,63 |
2,52 |
3,15 |
1,8 |
1 |
|
1,8 |
|
6,96 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
6 |
0,57 |
2,40 |
2,96 |
1,8 |
1 |
|
1,8 |
|
8,76 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
7 |
7 |
0,51 |
2,28 |
2,79 |
1,8 |
1 |
|
1,8 |
|
10,56 |
8 |
8 |
0,46 |
2,15 |
2,62 |
1,8 |
1 |
|
1,8 |
|
12,36 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9 |
9 |
0,42 |
2,02 |
2,44 |
1,8 |
1 |
|
1,8 |
|
14,16 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Глубина активной зоны находится из условия: 0,2 ∙ = . На глубинах, где 0,2 ∙ > , величина внешней нагрузки настолько незначительна, что ею можно пренебречь при определении осадки. Для этой цели на рис. 2 построена дополнительная линия, отражающая измене-
ние величины 0,2 ∙ |
с глубиной. Как видно из рисунка 2 на глубине 8,2 м, в пределах |
|
которой залегают слабые грунты, величина 0,2 ∙ |
равна величине внешней нагрузки. |
|
Следовательно, мощность активной зоны равна 8,2 м. |
|
|
Таким образом, в моем случае расчетные слои предопределены прежде всего геологическим строением толщи. Однако, и в пределах однородного слоя может возникнуть необходимость выделить слои, однородные с точки зрения напряженного состояния. Проверю, есть ли необходимость делить слой торфа на несколько слоев, отличающихся по величине вертикальных нормальных напряжений. С этой целью найду значение величины вертикальных напряжения на нижней грани слоя торфа.
Лист
Пояснительная записка |
11 |
|
Изм. Лист |
№ докум. |
Подпись Дата |
Рис. 2. Эпюры напряжений в основании насыпи от внешней нагрузки и от собственного веса грунтов основания
2.3.Расчет осадки графоаналитическим методом
По данным нахожу:
|
|
|
|
|
|
|
а = 4,5 м; |
|
|
|
|
1,36. |
|
|
|
|
|
|
|
|
= 1,21. |
||||||
|
|
|
Для низа слоя торфа |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
При |
|
= 1,0 и U = 1,21 для оси симметрии (по оси пути) нахожу ɑ1 = 0,87. Аналогично |
|||||||||||
|
|||||||||||||
при |
|
|
= 1,6 |
и U = 1,21 для оси симметрии (по оси пути) нахожу ɑ1 = 0,83. При моём |
|||||||||
|
|||||||||||||
соотношении |
|
|
= 1,36 с помощью интерполяции нахожу ɑ1 = 0,846. Тогда главное напря- |
||||||||||
|
|
||||||||||||
жение σ1 составит
σ1= ɑ1* 0.
Для оси симметрии первое главное напряжение совпадает с вертикальным, следовательно,
σz = ɑ1* 0.
Возьму три различные нагрузки: соответствующую половине нагрузки от насыпи заданной высоты, полную и в два раза большую. Нагрузка от насыпи заданной высоты (3 м) составит:
0 = н ∙ н = 1,88 ∙ 3,00 = 5,64 т/м2.
Соответственно в два раза меньшая и в два раза большая нагрузки будут равны 2,82 т/м2 и
11,28 т/м 2.
Если на поверхности слоя торфа приложить нагрузку = 2,82 т/м 2, на нижней грани слоя по оси симметрии вертикальные нормальные напряжения составят:
Лист
|
|
Пояснительная записка |
12 |
|
Изм. Лист |
№ докум. |
Подпись Дата |
||
|