Материал: МУ практических занятий_Возведение ЗП в сложных условиях _СЖД

Значение коэффициента следует принимать в соответствии с данными, приведенными ниже:

Рассмотрим слой щебня. По рис. 2.3 для г. Якутска находим:

Нормативная влажность – 3 %, тогда (рис. 2.3)

Значение коэффициента принимаем равным 1,25. Тогда:

Аналогичным образом определяем нормативную глубину сезонного оттаивания слоя песка средней крупности:

По рис. 2.3 для г. Якутска находим:

Нормативная влажность – 7 %, тогда (рис. 2.3)

Значение коэффициента принимаем равным 1,0. Тогда:

Найдем нормативную глубину оттаивания всей дорожной конструкции. Поскольку имеем два слоя, воспользуемся формулой:

Тогда расчетная глубина сезонного оттаивания дорожной конструкции будет равна

где - коэффициент теплового влияния сооружения, принимается при проектировании земляного полотна равным 1,0.

Тогда:

6. Определение оптимальной высоты насыпи

Оптимальная высота насыпи рассчитывается по формуле

где

– расчетная глубина сезонного оттаивания дорожной конструкции, м;

– расчетная глубина сезонного оттаивания грунтов основания (до сооружения насыпи), м

– расчетная осадка основания насыпи, м;

– относительное сжатие грунтов основания при оттаивании под нагрузкой;

– суммарная толщина балласта, включая засыпку в шпальном ящике, м;

– коэффициент, учитывающий экспозицию склона для участков дороги, проходящих по склонам южной экспозиции, принимается в соответствии с данными приведенными ниже:

При основания IV категории по просадочности (просадочное основание) осадка насыпи не допускается, т.е. используется I принцип строительства зданий и сооружений на вечномерзлых грунтах и оптимальная высота насыпи принимается равной и более .

Для нашего случая имеем:

Северный Полярный круг находится на широте 66 град. 33 мин., а г. Якутск между 62 и 64 параллелью. Тогда:

Относительное сжатие грунтов основания при оттаивании под нагрузкой принимается по данным инженерно-геологических изысканий. При оттаивании грунтов в основании наибольшие осадки будут происходить из-за наличия текучих суглинков, при наших условиях задачи .

Следовательно, оптимальная высота будет равна

Занятие № 4.

Порядок проведения занятия.

1. До начала проведения занятий преподаватель готовит комплект исходных данных. Каждому студенту выдается вариант исходных данных для решения задачи в ходе проведения практического занятия. Продолжительность – 10 минут.

2. Преподаватель приводит краткие теоретические сведения по рассматриваемому вопросу. Продолжительность – 15 минут.

3. Приводятся пояснения о методике и ходе решения задачи. Продолжительность – 25 минут.

4. Время, отводимое на самостоятельное решение задачи обучающимися в соответствии с выданными исходными данными. Продолжительность – 25 минут.

5. Контроль хода решения практической задачи обучающимися. Продолжительность – 15 минут.

Условие задачи и состав исходных данных для решения практической задачи.

Требуется определить глубину замены грунта в основании выемки при следующих исходных данных:

1. Район проектирования – г. Якутск.

2. Поверхностный сток слабоорганизован.

3. Рельеф местности – слабохолмистый.

4. Геологическое строение основания:

5. Глубина выемки – 5 м, устраивается на склоне северной экспозиции.

6. Железная дорога II категории по СП 119.13330.2012 «Железные дороги колеи 1520 мм».

7. Количество путей – 1.

8. Местные грунты для строительства - песок средней крупности.

Порядок решения задачи.

1. Назначение конструкции земляного полотна и балластного слоя

В соответствии с таблицей 5.1 СП 119.13330.2012 «Железные дороги колеи 1520 мм» ширина основной площадки земляного полотна железной дороги II категории принимается равной 7,6 м, поскольку в основании выемки залегает глинистый грунт.

В соответствии с п. 5.14 СП 119.13330.2012, а также п. 6.3.1 СП 238.1326000.2015 «Железнодорожный путь» требуется устройство защитного слоя. В соответствии с п. 6.3.2 СП 238.1326000 защитный слой выполняют из специально подобранной щебеночно-песчано-гравийной смеси (ЩПГС) с размером фракций до 40 мм. Ниже подошвы укладки защитного слоя из ЩПГС предусмотрим устройство слоя из привозного песка средней крупности мощность которого должна быть установлена из условия не превышения в период эксплуатации допустимых осадок основания. Т.е. таким образом, мы регулируем положение верхней границы залегания вечномерзлых грунтов, предусматривая наличие слоя талого глинистого грунта под подошвой слоя из песка средней крупности.

Конструкция балластного слоя назначается в соответствии с таблицей 6.1 СП 119.13330.2012.

Рельсы – Р65 новые термоупрочненные, шпалы – железобетонные, в соответствии с примечанием к табл. 6.1 принимаем балластную призму однослойную из щебеночного балласта, поскольку основная площадка выемки будет сформирована из ЩПГС (защитный слой). Толщину щебня под шпалой принимаем в соответствии с СП 238.1326000.2015. Толщина балласта под подошвой железобетонной шпалы – 0,40 м, ширина плеча балластной призмы – 0,45 м, крутизна откосов балластной призмы 1:1,5.

2. Выбор принципа проектирования земляного полотна на вечномёрзлых грунтах

Для установления принципа проектирования следует руководствоваться таблицей 3.3.

Подзона распространения многолетнемерзлых грунтов устанавливается по карте дорожно-климатического районирования (рис. 3.1). Тип местности по условиям увлажнения устанавливается в соответствии с таблицей 3.4.

По таблице 3.1 устанавливаем, что тип основания по просадочности – III (слабое), так как у суглинка относительное сжатие при оттаивании под нагрузкой составляет .

Также в нашем случае имеем: для г. Якутска – подзона распространения вечномерзлых грунтов – I₂, тип местности по условиям увлажнения – 3 тип, поскольку поверхностный сток не организован вследствие слабохолмистого рельефа местности. Наблюдается избыточное увлажнение грунтов основание (суглинки при оттаивании приобретают мягкопластичную консистенцию).

Таким образом, при проектировании следует выбирать II принцип строительства земляного полотна на вечномерзлом основании, предусматривающий использование талых грунтов в основании при условии не превышения допустимых осадок грунтов основания.

Как известно из решения предыдущей задачи обеспечение надежности земляного полотна обеспечивается определенной высотой насыпи, при которой верхняя граница вечномерзлой толщи грунта сохраняется на определенном уровне и осадка основания насыпи в оттаявшее основание не будет превосходить допустимой величины. Высота насыпи, при которой осадка основания при оттаивании слагающих его грунтов не будет превосходить допускаемых величин, называется оптимальной высотой насыпи . Высота насыпи не должна быть меньше оптимальной. Если по условиям продольного профиля нельзя обеспечить насыпь высотой или более, то производят замену грунта в основании насыпи. Глубина замены и высота надземной части в сумме должны составлять .

Т.е. при строительстве выемки несущая способность основной площадки земляного полотна, как и ее деформативность, обеспечивается путем замены слоя глинистого грунта на дренирующий. При этом возможны два варианта: выемка разделывается под насыпь (рис. 4.1) или на дне выемки заменяется грунт (рис. 4.2). И в том и в другом случае мощность дренирующего грунта не должна быть меньше оптимальной высоты насыпи. Выбор способа устройства выемки определяется на основании технико-экономических расчетов.

Рассмотрим в рамках нашей задачи устройство выемки с разделыванием ее под насыпь, таким образом отметка дна выемки должна быть определена с учетом требуемой высоты слоя дренирующего грунта, равной .