Материал: Проектирование индивидуальной конструкции ЗП на болоте

6

4. исключить недопустимые упругие деформации при движении транспорта. Необходимо запроектировать конструкцию насыпи на двухпутной железной

дороге III категории с осевой нагрузкой грузового подвижного состава 23 т/ось. Основание насыпи: верхний 5-метровый слой торфа подстилается 5-метровым

слоем текучего суглинка; глубина залегания грунтовых вод совпадает с поверхностью болота.

Всоответствии с [4] проектируемая конструкция насыпи относится к объекту индивидуального проектирования, т.к. располагается в пределах болота I типа глубиной более 4 м.

Всоответствии с исходными данными и согласно [2] принимаем к расчету конструкцию насыпи, представленную в приложении А.

3. Расчет конечной осадки насыпи на слабом основании

Врасчете учитываем осадку за счет сжатия торфа и суглинка, и общая осадка определится как сумма этих составляющих.

Проведем расчет, используя формулу:

− мощность выделенного слоя, м;

Для определения глубины активной зоны вычисляются вертикальные нормальные напряжения в основании по оси земляного полотна. Учитывая, что высота насыпи равна 7 м, действием нагрузки от подвижного состава пренебрегаем, учитываем только нагрузку от веса верхнего строения пути. Разобьем слабую толщу на слои, мощностью 1 м и определим вертикальные напряжения в нижних и верхних точках каждого слоя, расположенных на оси пути.

Вычислим нагрузки от ВСП в точке 0, распределенные равномерно:

8,987 0,78; 8,980 0

По таблицам, приведенным в [6] находим:

0,654

Тогда:

7

Рассмотрим точку 1. Аналогичным образом вычисляем:

Для определения напряжения в точке 1 от собственного веса грунта насыпи

воспользуемся номограммой Остерберга.

1 7 ∙ 1,5 10,5 м; 10,4 м; 1 м 1 10,51 10,5; 10,41 10,4; 2 н 13,3 т/м&

Тогда α = 0,56, следовательно,

Суммарные напряжения в точке 1 составят:

н - всп 7,45 - 1,02 8,47 т/м&

Аналогичным образом находятся напряжения в остальных точках (таблицы 1 и 2). По данным этих таблиц в приложении Б построена зависимость изменения суммарных вертикальных напряжений в основании насыпи от внешней нагрузки по глубине.

Для определения глубина активной зоны определяем также напряжения в основании насыпи от собственного веса грунта основания σρ.

Таблица 1. – Напряжения от внешней нагрузки (от веса ВСП и насыпи)

8

Таблица 1. – Напряжения от внешней нагрузки и собственного веса грунтов основания

Глубина активной зоны находится из условия: 0,2 ∙ σρ = σ. На глубинах, где 0,2 ∙ σρ < σ, величина внешней нагрузки настолько незначительна, что ею можно пренебречь при определении осадки. На схеме в приложении Б построена линия, отражающая изменение величины 0,2 ∙ σρ с глубиной. Из рисунка видно, что условие, при котором нагрузкой пренебрегают, выполняется по всей толще, следовательно, мощность активной зоны определяется глубиной залегания песка пылеватого и составляет 7 метров.

Таким образом, в данном случае слои предопределены, прежде всего, геологическим строением толщи. Однако и в пределах однородного слоя может возникнуть необходимость выделить слои, однородные с точки зрения напряженного состояния.

Проверим, есть ли необходимость делить слой торфа на несколько слоев, отличающихся по величине вертикальных нормальных напряжений. С этой целью найдем по соответствующим данным приложения 8 [1] значение относительной величины напряжения на нижней грани слоя торфа.

При ширине насыпи поверху 10,4 м, высоте 7 м и откосах 1:1,5

1 10,5 м и 216 2.02

Для низа слоя торфа:

9

для 216 3,0 3 0,97 для 216 2,02 3 0,95

Возьмем три различные нагрузки: соответствующую половине нагрузки от насыпи заданной высоты, полную и в два раза большую. Нагрузка от насыпи заданной высоты (7 м) составит:

Соответственно в два раза меньшая и в два раза большая нагрузки будут равны 6,65 т/м2 и 26,6 т/м2.

Если на поверхности слоя торфа приложить нагрузку 6,65 т/м2, на нижней грани

Отсюда видно, что модули осадки для поверхностных и нижних частей слоя торфа в принятом диапазоне нагрузок практически не меняются, различие менее 10%, т.е. слой можно не разделять на отдельные слои.

Аналогично для слоя суглинка: для верхней грани слоя: 3 0,95, для нижней грани:

Различие в модулях осадки для верха и низа слоя не превышает 10%, т.е. нижний слой также может считаться однородным по деформируемости с учетом напряженного состояния.

Определим теперь осадку верхнего S1, нижнего S2 слоя и общую осадку Sобщ при принятых выше трех нагрузках: 6,65; 13,3 и 26,6 т/м2.

Например, при нагрузке 13,3 кг/см2: