Материал: ПЗ_мое

1. Описание района строительства – Республика Карелия

Республика Карелия — субъект Российской Федерации, входит в состав Северо-Западного Федерального округа, образована 28 мая 1938 года. На юге граничит с Вологодской и Ленинградской областями, на западе — с Финляндией, на севере — с Мурманской областью, на востоке – с Архангельской областью.

Климат мягкий с обилием осадков, меняется на территории Карелии от морского к умеренно — континентальному. Зима снежная, прохладная, но обычно без сильных морозов; если морозы наступают, то только на несколько дней. Лето непродолжительное и тёплое, с большим количеством осадков. Даже в июне в республике иногда бывают заморозки (крайне редко). Жара бывает редко и наступает на две-три недели по южным районам, но из-за высокой влажности она ощутима и при 20°С. В северных районах жара бывает крайне редко и длится не более нескольких дней.

Для г. Петрозаводск:

Климатические параметры холодного периода года:

• Температура воздуха наиболее холодных суток – -35^оС;

• Температура воздуха наиболее холодной пятидневки – -31^оС;

• Абсолютная минимальная температура воздуха – -43^оС;

• Средняя суточная амплитуда температуры воздуха наиболее холодного месяца – 6,4^оС;

• Средняя месячная относительная влажность воздуха наиболее холодного месяца –86%;

• Количество осадков за ноябрь-март – 169 мм;

• Преобладающее направление ветра за декабрь-февраль – З.

Климатические параметры теплого периода года:

• Барометрическое давление – 999 гПа;

• Температура воздуха – 23^оС;

• Средняя максимальная температура воздуха наиболее теплого месяца – 21 ^оС;

• Средняя суточная амплитуда температуры воздуха наиболее теплого месяца – 9 ^оС;

• Средняя месячная относительная влажность воздуха наиболее теплого месяца – 74 %;

• Количество осадков за апрель-октябрь – 403 мм;

• Суточный максимум осадков – 68 мм;

• Преобладающее направление ветра за июнь-август – З.

Республика Карелия расположена в Северной Европе, в северо-западной части России, омывается Белым морем на северо-востоке.

Основной рельеф республики — холмистая равнина, переходящая на западе в Западно-Карельскую возвышенность. Ледник, отступая на север, сильно изменил рельеф Карелии — появились во множестве моренные гряды, озы, камы, озёрные котловины.

Высочайшая точка Республики Карелия — гора Нуорунен.

Основные полезные ископаемые: железная руда, титан, ванадий, молибден, благородные металлы, алмазы, слюда, строительные материалы (граниты, диабазы, мраморы), керамическое сырьё (пегматиты, шпат), апатит-карбонатные руды, щелочной амфибол-асбест.

На 1 сентября 2004 г. распределённый фонд недр в Республике Карелия включал 606 действующих лицензий: на драгоценные металлы и алмазы — 14, твердые необщераспространённые полезные ископаемые — 16, блочный камень — 94, строительный камень для производства щебня — 76, другие общераспространённые полезные ископаемые (в основном песчано-гравийные материалы) — 286, подземные воды — 120.

Активно добываются железная руда, слюда, полевой шпат, кварц, облицовочный камень, а также разнообразные строительные материалы – граниты, диабазы, мраморы.

Встречаются золото, серебро, алмазы, редкоземельные металлы. Разведаны месторождения урановых руд («Карку», «Птицефабрика» — с ураном в качестве основного полезного ископаемого; «Средняя Падма», «Верхняя Падма», «Царевское», «Космозеро», «Весеннее» — с ураном как попутным полезным ископаемым), титана, ванадия, молибдена.

Проектируемая насыпь – индивидуальная конструкция земляного полотна, под двухпутную железную дорогу I категории проектируется на слабых грунтах на участке в р. Карелия. Насыпь, высотой 7,5 метров, возводится на болоте I типа.

Конструкция насыпи проектируется в зависимости от категории дороги, местных природных условий, состояния и свойств грунтов основания, а также опыта эксплуатации дорог в данном районе и необходимости обеспечения бесперебойного и безопасного движения при оптимальном сочетании строительных и эксплуатационных показателей.

В качестве грунта насыпи для отсыпки земляного полотна будет использован песок средней крупности, с плотностью 1,84 г/см³, удельным сцеплением 0,14 т/м² и углом внутреннего трения 33^о.

Грунт основания составляет среднеразложившийся торф.

Мощность слоя торфа – 8,4 метров, плотность – 1,24 г/см³, удельное сцепление – 1,15 т/м² и угол внутреннего трения 14^о. Срок строительства составляет 11 месяцев.

2. Назначение конструктивного решения

Земляное полотно – элемент нижнего строения пути, необходимое для:

• восприятия нагрузки от подвижного состава, распределение и передача ее на основание;

• размещения верхнего строения пути.

Современная тенденция проектирования предусматривает сооружение верхнего строения пути на стабилизированное земляное полотно. Однако, повышение скорости, нагрузки на ось подвижного состава выдвигает более жесткие требования к обеспечению его надлежащей прочности (устойчивости) и деформативности, по причине увеличения уровня динамического воздействия. Опыт эксплуатации земляного полотна железных дорог и наблюдения за его работой показывают, что в обозначенных выше условиях эксплуатации резко повышаются процессы накопления деформаций рельсовой колеи, в том числе по причинам дестабилизации земляного полотна, а иногда и его основания. При строительстве земляного полотна на слабом основании могут возникать:

• деформации, связанные с повышением касательных напряжений

• упругие деформации в результате воздействия на основание насыпи транспорта

• деформации, связанные с воздействием на грунт сжимающих напряжений.

Известно, что динамические нагрузки, передающиеся грунтам земляного полотна, приводят к снижению их прочностных и деформативных характеристик. Это в конечном итоге оказывает негативное влияние на несущую способность земляного полотна и в большей степени на его деформативность. Таким образом, для учета деформаций необходимо:

• обеспечить устойчивость основания;

• установить величину конечной осадки насыпи;

• обеспечить завершение интенсивной части осадки в заданный срок;

• исключить недопустимые упругие деформации насыпи при движении транспорта.

Объект земляного полотна – насыпь, относится к объектам индивидуального проектирования. Индивидуальное проектирование обусловлено наличием в основании насыпи слабых грунтов (в данном случае – торф).

В соответствии с исходными данными расчетная ширина основной площадки определяется из условий обеспечения минимальных обочин земляного полотна.

Назначаем следующие геометрические параметры для расчета ширины основной площадки В:

Ширина балластной призмы поверху, l_бп = 7,7 м;

Толщина балластной призмы h_щ = 0,55 м;

Ширина обочины b_об = 0,5 м

В= l_бп + 2*1,5*h_щ + 2*b_об = 7,7 + 2*1,5*0,55 + 2*0,5 = 10,35 м.

К дальнейшему расчету принимаем насыпь с шириной основной площадки 10,40 м.

1. Расчет конечной осадки насыпи на слабом основании

Расчет делаем на основании следующих предпосылок: 1) Несущая способность основания насыпи обеспечена

2) Поскольку несущая способность обеспечена, рассматриваются только деформации уплотнения грунта и деформации ползучести.

Графоаналитический метод

Для определения конечной осадки насыпи необходимо построить график зависимости осадки грунта основания от нагрузки Р =f(S) и определить его точку пересечения с прямой расчетного давления Р_р.

В пределах однородного слоя может возникнуть необходимость выделить слои, однородные с точки зрения напряженного состояния.

Выполним проверку необходимости делить слой торфа на несколько слоев, отличающихся по величине вертикальных нормальных напряжений.

Если на поверхности слоя торфа приложить нагрузку кг/см², на нижней грани слоя вертикальные нормальные напряжения составят:

Определение коэффициента

Для низа слоя торфа:

По номограммам, приведенным в [2], определим значение коэффициента

при

Нагрузка от насыпи заданной высоты составит:

т/м²

Для построения графика зависимости осадки грунта основания от нагрузки S = f(P) необходимо несколько значений Р. Зададимся следующими значениями Р:

Р₁ = Р_о =13,80 т/м²

Р₂= 2Р_о = 27,60 т/м²

Р₃= Р_о / 2 = 6,90 т/м²

Р₁ =13,80 т/м²

/м²

Р₂= 27,60 т/м²

Р₃ = 6,90 т/м²

/м²

По расчетной компрессионной кривой слоя торфа находим модули осадки от нагрузки . Значения сводим в таблицу 1.

Таблица 1.