Материал: МУ практических занятий_Возведение ЗП в сложных условиях _СЖД

Рассмотрим основание выемки. Основание выемки сложено почвенно-растительным слоем, который при строительстве будет удаляться. Ниже подошвы слоя песка средней крупности при сооружении выемки будет залегать суглинок с суммарной влажностью W_tot = 30 %. Число пластичности суглинка , влажность на границе раскатывания - .

Учитывая исходные данные найдем показатель текучести суглинка в оттаявшем состоянии :

В соответствии с ГОСТ 25100-2011 «Грунты. Классификация» суглинки при оттаивании приобретают мягкопластичную консистенцию.

Классифицируем тип основания, сложенного многолетнемерзлыми грунтами по просадочности. Используем таблицу 3.1 (СП 238.1326000.2015) и таблицу 3.2.

Тогда в соответствии с п. 6.1.11 СП 238.1326000.2015 земляное полотно следует проектировать в индивидуальном порядке, и все конструктивные решения должны быть обоснованы специальными расчетами.

Крутизну откосов выемки определим в рамках решения задачи № 6. На данном этапе сконструируем рабочую зону земляного полотна, в частности определим толщину слоя замены грунта в основании выемки.

Подытожим, в основании выемки производится замена глинистого грунта на дренирующий. Часть этой замены будет сформирована из защитного слоя из ЩПГС, вторая часть из песка средней крупности. Суммарная их мощность должна составлять не менее требуемой глубины замены глинистого грунта. Мощность слоя из ЩПГС и песка средней крупности установим при решении задачи № 5.

3. Определение допустимых осадок основания земляного полотна

Для установления допустимых остаточных деформаций земляного полотна используем данные таблицы 3 СП 238.1326000.2015. Для линий II категории допустимая полная остаточная деформация основания земляного полотна до реконструкции или капитального ремонта линии составляет 0,40 м, интенсивность осадки основания не более 150 мм/год, расчетная допустимая величина деформации равномерного морозного пучения не более 20 мм, допустимая упругая осадка основания насыпи – не более 2 мм.

С учетом этого главным критерием в данной ситуации является интенсивность осадки, поскольку в данном случае она будет реализовываться за счет оттаивания грунтов основания насыпи. Таким образом за допустимую остаточную деформацию насыпи примем интенсивность осадки и определим оптимальную высоту насыпи, при которой осадка основания не превысит ежегодную допустимую деформацию основания.

Определим оптимальную высоту насыпи, исходя из условия расчетной осадки основания земляного полотна .

4. Определение расчетной глубины сезонного оттаивания грунтов основания

В нашем случае в основании выемки будет залегать только суглинок, почвенно-растительный слой удаляется при строительстве. Таким образом основание выемки однослойное.

Воспользуемся для глубины сезонного оттаивания грунтов выемки данными рис. 2.2.

Нормативная глубина оттаивания суглинка определяется по формуле:

где

– глубина сезонного оттаивания, переделяемая по карте, приведенной на рис. 2.1 - 2.4 или в соответствии с методикой, рассмотренной при решении задачи № 1;

– коэффициент, учитывающий фактическую влажность грунта. При аналитическом определении глубины сезонного оттаивания по методике, приведенной в задаче № 1 . При использовании карт изолиний принимается с данными, указанными на рис. 2.1-2.4.

Будем иметь для г. Якутска (рис. 2.2):

Расчетная глубина сезонного оттаивания грунтов основания вычисляется по формуле:

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

Тогда

5. Определение глубины сезонного оттаивания грунтов дорожной конструкции

Дорожная конструкция состоит из трех слоев. Толщина верхнего (первого) слоя - балластная призма составляет 0,40 м. С учетом засыпки шпальных ящиков щебнем и, учитывая высоту шпалы в середине 14,5 см, общая толщина щебня составит 0,55 м. Т.е.

Толщина второго слоя – защитный слой из ЩПГС. Его толщина назначается в соответствии со специальными расчетами из условия обеспечения несущей способности основной площадки земляного полотна и исключения деформаций морозного пучения грунтов. В нашем случае пусть его толщина составляет 0,20 м.

Определим глубины сезонного оттаивания щебня, ЩПГС и песка средней крупности, как для материалов, применяемых для сооружения земляного полотна и балластной призмы.

Нормативная глубина оттаивания каждого слоя определяется по формуле:

где

– глубина сезонного оттаивания, переделяемая по картам, приведенным на рис. 2.1-2.4 или в соответствии с методикой, рассмотренной при решении задачи № 1;

– коэффициент, учитывающий фактическую влажность грунта. При аналитическом определении глубины сезонного оттаивания по методике, приведенной в задаче № 1 . При использовании карт изолиний принимается с данными, указанными на рис. 2.1-2.4;

– коэффициент, учитывающий интенсивность оттаивания балластного слоя железнодорожного пути.

При определении коэффициента влажность грунтов насыпи принимается нормативной (близкой к оптимальной). В первом приближении можно использовать данные приведенные ниже (влажность приведена в %):

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

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

Нормативная влажность – 3 %. С учетом примечания нормативную влажность следует принять для последующих расчетов раной , тогда (рис. 2.3)

Значение коэффициента принимаем равным 1,25. Тогда:

Аналогичным образом определяем нормативную глубину сезонного оттаивания слоя из ЩПГС (щебеночно-песчано-гравийной смеси):

По рис. 2.3 для г. Якутска находим:

Нормативная влажность – 5 %. С учетом примечания нормативную влажность следует принять для последующих расчетов раной 5, тогда (рис. 2.3) Значение коэффициента принимаем равным 1,0. Тогда:

Аналогичным образом определяем нормативную глубину сезонного оттаивания слоя песка средней крупности, учитывая, что он подстилается глинистым грунтом и глубину сезонного промерзания следует устанавливать по рис. 2.4:

По рис. 2.4 для г. Якутска находим:

Поправка на влажность не вводится в соответствии с рис. 2.4. Тогда

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

где

и – толщины первого (верхнего) и второго слоев, м;

, , – нормативные глубины сезонного оттаивания в случаях однородного сложения площадки грунтами соответственно первого, второго и третьего слоев.

Получим:

Тогда расчетная глубина сезонного оттаивания дорожной конструкции будет равна

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

Тогда: