Материал: Проектирование индивидуальной конструкции ЗП на болоте

11

Результаты расчета приведены в таблице 5. Таблица 5 – Общая осадка слоя

Полученные значения , & и о наносим на сетку координат (график 1) и через точки проводим кривые >.2 /; & >.2 / и о >.2 /.

На ту же сетку координат необходимо нанести линию, выражающую зависимость нагрузки на основание от величины осадки.

Поскольку в данном случае уровень грунтовых вод совпадает с поверхностью земли, зависимость 2 >. / выражается формулой:

Наносим эту зависимость на график и по точке пересечения ее с кривой о >.2 / определяем конечную нагрузку от веса насыпи (рисунок 1).

12

Рисунок 1 –Расчет осадки графоаналитическим методом

расч 3,9 м

2расч 16,8 т/м&

4. Расчеты несущей способности слабого основания

Осадка основания, связанная с уплотнением грунта за счет фильтрации, носит название фильтрационной осадки. При приложении внешней нагрузки наблюдается мгновенное сжатие грунта – дофильтрационная осадка, затем возникает процесс фильтрационного уплотнения, затем, несмотря на то, что напоры в воде становятся близкими к нулю, осадки продолжают нарастать – вторичная консолидация, обусловленная ползучестью скелета грунта.

Деформация основания насыпи, рассчитанная в разделе 3, будет соответствовать полной стабилизировавшейся во времени осадке.

Время стабилизации фильтрационной части деформации определим по формуле:

13

Таким образом, срок строительства (17 месяцев) оказался значительно меньше срока фильтрационной консолидации. Отсюда следует, что земляное полотно сооружается в режиме быстрой отсыпки, то есть темп отсыпки насыпи опережает скорость консолидации и эффект взвешивания ее нижней части не успевает проявиться.

Определим степень фильтрационной консолидации торфа за срок строительства равный 17 месяцам.

По таблице 4.3 приведенной в [7] устанавливаем, что найденной величине N соответствует степень консолидации U=46,5%. В рамках курсового проекта будем условно считать, что фильтрационная осадка составляет 92% от общей конечной осадки слоя насыпи на слабом основании, тогда при общей конечной осадке слоя торфа 2,75 м под расчетной нагрузкой 16,8 т/м2 получим значение фильтрационной осадки 0,92∙2,75=2,53 м. За период строительства будет реализовано 0,465 ∙ 2,53=1,18. На период эксплуатации приходится 2,53–1,18=1,35 м. Согласно таблице 3 [3] расчетная допустимая осадка основания насыпи для III категории дороги составляет 60 cм. То есть условие не соблюдается.

По заданию установлена допустимая скорость осадки 22 мм/год, необходимо

вычислить относительную осадку и сравнить с заданной.

∆торф 27509 305,6 годмм W 22 мм/год

Условие не выполняется, необходимы дополнительные конструктивные решения.

Определим степень фильтрационной консолидации суглинка текучего за срок строительства равный 17 месяцам.

По таблице 4.3 приведенной в [8] устанавливаем, что найденной величине N соответствует степень консолидации U=9,3%. В рамках курсового проекта будем условно считать, что фильтрационная осадка составляет 92% от общей конечной осадки слоя насыпи на слабом основании, тогда при общей конечной осадке слоя суглинка текучего 1,2 м под нагрузкой 16,8 т/м2 получим значение фильтрационной осадки 0,92∙1,2 = 1,104 м. За период строительства будет реализовано 0,093 ∙ 1,104= 0,103 м. На период эксплуатации приходится 1,104 – 0,103 = 1,001 м.

Согласно таблице 3 [3] расчетная допустимая осадка основания насыпи для II категории дороги составляет 60 cм. То есть условие не соблюдается.

По заданию установлена допустимая скорость осадки 22 мм/год, необходимо вычислить относительную осадку и сравнить с заданной.

14

∆торф 1200218 5,5 годмм [ 22 мм/год

Условие выполняется.

Для определения необходимости в мероприятиях по обеспечению несущей способности земляного полотна рассчитывается коэффициент безопасности:

Величину безопасной нагрузки "без на глубине z толщи вычисляют по формуле:

(− плотность грунта рассматриваемой толщи, г/см3;

_− угол внутреннего трения, град.;

`− некоторая функция, определяемая по графикам в зависимости от очертания насыпи относительной глубины расположения рассматриваемого горизонта и величины угла внутреннего

трения грунта на данном горизонте.

Величина безопасной нагрузки для основания в целом определяется величиной безопасной нагрузки такого слоя, для которого "без оказывается минимальным.

В случае быстрой отсыпки величина расчетной нагрузки на основание определяется по формуле:

Определим величину коэффициента безопасности для каждого из слоев (см. приложение Б). Для этого необходимо определить величину β по номограммам из [1] с помощью двойной интерполяции по углу внутреннего трения и по величине 2a/B. Чтобы воспользоваться номограммами нужно определить величину b –

половину подошвы насыпи.

10,4 -210,5 ∙ 2 15,7 м

При расчете на быструю отсыпку за расчетные величины сцепления и угла внутреннего трения принимаются значения, отвечающие природной влажности грунта при отсутствии нагрузки от веса насыпи. Эти характеристики и результаты расчетов приведены в таблице 6.

15

Таблица 6 – Определение безопасной нагрузки

Проверка в учебной программе «Стабильность» также показала, что при заданной конструкции минимальный коэффициент безопасности меньше 1, следовательно, условие не выполняется, и конструкция нуждается в изменениях.

Принимаем решение об уположении откосов насыпи до значения 1:2. Таким образом по расчету в программе минимальный коэффициент безопасности будет равен \без=1,054, что больше 1.

5. Расчет устойчивости откосов

В зависимости от объема смещающегося грунта для земляного полотна выделяется потеря общей и местной устойчивости. Потеря общей устойчивости земляного полотна является аварийной деформацией и связана со смещением больших грунтовых массивов, при которой, как правило, исключается возможность эксплуатации земляного полотна до его восстановления. Нарушение местной устойчивости проявляется в смещении небольших поверхностных слоев откоса или склона, либо в захвате части откоса земляного полотна.

Расчет устойчивости производится по методу профессора Г.М. Шахунянца. Устойчивость откоса или склона количественно оценивается с помощью коэффициента устойчивости k, который в общем виде представляет собой отношение факторов, сопротивляющихся смещению, к факторам, его вызывающим. Оценка устойчивости выполняется из условия равновесия массива смещающегося грунта с некоторым запасом, который и является коэффициентом устойчивости k.

Расчет производим в программе GEO5. Полученный коэффициент устойчивости сравнивается с допустимым коэффициентом устойчивости [k], нормирование которого производится в соответствии с таблицей Б.2.1 [3].