Проект высокой пойменной насыпи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Проект высокой пойменной насыпи

1.1 Определение параметров волнового режима в пойме реки и проектирование укрепления откосов

1.1.1 Определение параметров волн

1.1.2 Расчет укрепления откосов насыпи

1.1.3 Определение высоты незатопляемой бермы и верха укрепления откоса

1.2 Определение требуемой плотности грунта в теле насыпи

1.2.1 Определение напряжений в теле насыпи

1.2.2 Определение расчетной плотности грунта в расчетных сечениях

1.3 Расчет устойчивости откосов насыпи графо-аналитическим методом

1.3.1 Учет нагрузок

1.3.2 Определение расчетных характеристик грунта земляного полотна после подтопления

1.3.3 Графические построения и определение коэффициента устойчивости

1.3.4 Анализ результатов расчета устойчивости. Принятие мер по обеспечению устойчивости откосов

1.4 Определение осадки основания насыпи

1.4.1 Определение нагрузки на основание

1.4.2 Определение напряжений в грунте основания

1.4.3 Расчет осадки основания

1.4.4 Определение требуемого уширения основной площадки

2. Проектирование противопучинных мероприятий

2.1 Проектирование дренажа

2.1.1 Определение глубины заложения и установление вида дренажа

2.1.2 Определение срока осушения грунта дренажом

2.1.3 Определение глубины заложения одностороннего дренажа и срока осушения им грунта

2.1.4 Определение расхода воды в двухсторонний дренаж

2.1.5 Подбор диаметра дренажной трубы

3. Гидравлический расчет водоотводной канавы с выбором конструкции ее укрепления

4. Исследовательская часть

Вывод

Список литературы

откос грунт противопучинный насыпь

Введение

Земляное полотно это инженерное сооружение, предназначенное для размещения верхнего строения железнодорожного пути, восприятия нагрузок от него и подвижного состава и упругой передачи их на основание, а также для выравнивания земной поверхности с приданием пути необходимого профиля.

Земляное полотно наиболее ответственный элемент железнодорожного пути, его несущая конструкция. Оно является как бы фундаментом верхнего строения пути. От состояния земляного полотна в значительной мере зависят техническая скорость движения поездов и разрешаемая статическая нагрузка на рельсы от колесных пар вагонов, а через них масса поезда и производительность линий. От надежности земляного полотна (способности работать без отказов) непосредственно зависит выполнение планов перевозок.

Земляное полотно одно из самых сложных инженерных сооружений железнодорожного транспорта. Оно сооружается из грунтов и основывается на грунтах, поэтому указанная сложность обусловливается в первую очередь характерными особенностями основного материала земляного полотна грунта.

В связи с этим любой объект земляного полотна характеризуется сезонной и многолетней изменчивостью своего состояния. Изменение этого состояния во времени., если его описывать некоторой интегральной характеристикой, выражается случайной функцией, а фактически случайным процессом, так как многие параметры, от которых зависят показатели состояния грунта, сами являются случайными величинами и их изменение во времени случайными функциями (например, влажность поверхностных слоев грунта зависит от случайных изменений величин атмосферных осадков и других факторов). Все это необходимо учитывать при проектировании, строительстве и эксплуатации земляного полотна, рассматривая любой его объект как открытую динамическую систему.

Основными требованиями, которым должно отвечать земляное полотно, являются следующие:

земляное полотно должно быть прочным и устойчивым, надежным и долговечным;

конструкция земляного полотна должна быть такой, чтобы расходы на его устройство, ремонты и содержание были минимальными при максимальной возможности механизации и автоматизация работ;

все поверхности земляного полотна, устройств при нем и полосы отвода должны быть спланированы, защищены так, чтобы атмосферная вода нигде не застаивалась, и был бы обеспечен ее максимальный сток в стороны или в специальные водоотводные сооружения при минимальной впитываемости в грунт.

Земляное полотно находится под воздействием проходящих поездов, веса верхнего строения пути и собственного веса. Оно, как и любой грунтовый массив (например, косогор), в различной степени в зависимости от глубины рассматриваемой толщи подвержено колебаниям температуры и влажности, влияниям инфильтрации поверхностных и испарения грунтовых вод, изменения уровня подземных вод, степени агрессивности и насыщенности их электролитами и т. п. Поэтому меняются во времени факторы, сопротивляющиеся деформациям грунтовых массивов (например, силы трения и сцепления, составляющие веса, противодействующие сдвигу и т. п.), равно как и факторы, стремящиеся вызвать деформации (например, сдвигающие составляющие веса, гидродинамических сил и т.п.).

Поэтому необходимо уделять особое внимание проектированию земляного полотна и сопутствующих сооружений и устройств. Этим вопросам и посвящен курсовой проект.

Данный курсовой проект состоит из трех частей. Первая часть содержит проект пойменной насыпи высотой 15,7метров, для которой определяются основные расчетные характеристики (параметры волнового режима, напряжения, плотность). Осуществлено проектирование укрепления откосов каменной наброской. Затем выполнен расчет устойчивости откосов насыпи, в чего принята берма высотой 11,5 м. Также в первой части проекта определяется уширение основной площадки земляного полотна для удобства будущих досыпок насыпи, связанных с осадкой ее основания.

Во второй части проекта в качестве противопучинных принят двухсторонний несовершенный дренаж глубиной заложения 2,49 .

В третьей части проектируется водоотводные канавы.

1. Проект высокой пойменной насыпи

1.1 Определение параметров волнового режима в пойме реки и проектирование укрепления откосов

Схема волнового режима в приоткосной части насыпи и характеристики водоема приведены на рисунке 1.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1. Схема волнового режима в приоткосной части насыпи: Зона 1 глубоководная; Зона 2 мелководная; Зона 3 прибойных волн; Зона 4 приурезовая

1.1.1 Определение параметров волн

Основными параметрами волнового режима является высота волны h, длина волны , период волны Т, разгон ветровых волн L. Расчетной высотой волны hi является такая высота, заданная вероятность превышения которой составляет i %. В данном курсовом проекте необходимо укрепить откосы насыпи плитным железобетонным укреплением, поэтому значение i принимается равным 1%. Определение расчетных высоты и длины волны (hd,i и d) начинают с глубоководной зоны. Высота волны 1-но процентной обеспеченности hd,2 и средняя длина волны определяются по формулам

 (1.1)

где средняя высота волны в глубоководной зоне, м;

k2 коэффициент приведения высоты волны к 1-но процентной обеспеченности;

g ускорение свободного падения, м/с2;

период волны в глубоководной зоне, с;

=3.1416.

Для определения и рассчитывается безразмерная величина ,

где L длина ветрового разгона волны, L=2600 м;

V расчетная скорость ветра, V=22 м/с.

.

В зависимости от по верхней огибающей кривой ([1], рис. 1,2) определяются безразмерные величины и , а по ним и .

=0,013; (м);

=1,3; (с).

Коэффициент k2 определяется по графику ([1], рис.2.2.12) в зависимости от безразмерных величин или .

d глубина воды в глубоководной зоне, определяемая по формуле

где Hст глубина воды над подошвой откоса при статическом уровне;

hподп подпор воды перед насыпью, hподп=0,15 м.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 2 Расчетная схема к определению Hст

Из рисунка 2 видно, что

Hст=ОГГВОПО, (1.3)

где ОГГВ отметка горизонта высоких вод, ОГГВ=89,0 м;

ОПО отметка подошвы откоса, которая определяется по формуле

, (1.4)

где ООН отметка основания насыпи, ООН=85 м;

х расстояние от оси земляного полотна до подошвы откоса;

N поперечный уклон местности, N=13.

х определяется по формуле

, (1.5)

где Н высота насыпи, Н=15 м;

b ширина основной площадки земляного полотна, для однопутного участка b=7,2.

(м);

(м);

(м);

(м);

; k2=1,9; ; k2=2,1;

К дальнейшим расчетам принимаем k2=2,1.

(м);

(м).

Приоткосная часть поймы (у подошвы откоса) находится в мелководной зоне, т.к.

; ; .

Таким образом, для дальнейших расчетов принимается м и м.

1.1.2 Расчет укрепления откосов насыпи

В данном курсовом проекте в качестве укрепления откосов пойменной насыпи используется двухслойная каменная наброска.

Расчетом определяется масса и размер камня, устойчиво находящегося на поверхности откоса при воздействии ветровых волн и скорости течения воды, а также толщина слоя каменного укрепления.

Из условия воздействия ветровых волн размер камня верхнего слоя dш1, приравненный к диаметру шара, для глубины z 0,7h2% =0,7·1,34=0,938 м, определяется по формуле

, (1.7)

где mк1 масса камня верхнего слоя, устойчиво находящегося на откосе;

к плотность материала камня, к=2,45 т/м3.

В зоне обрушения волн величина mк1 равна

, (1.8)

где коэффициент, учитывающий форму камня, =0,025;

в плотность воды, в=1 т/м3;

м; м; ctg=2,6.

(т);

(м).

Из условия воздействия течения воды вдоль откоса средний размер камня верхнего слоя каменной наброски определяется по формуле

, (1.9)

где V скорость течения воды вдоль откоса насыпи, V=2,9 м/с;

А коэффициент, учитывающий обеспечение устойчивости положения камня на откосе, А=1,15;

к удельный вес камня, к=24034,5 Н/м3;

в удельный вес воды, в=9810 Н/м3;

cos=0,934.

(м).

Так как dш1=0,54 м > dк=0,24 м, то принимаем к расчету размер камня dш1=0,54 м.

Размер камня верхнего слоя на глубине z>0,7h2%=0,938 м определяется по формуле

, (1.10)

где mкz масса камня на глубине ниже 0,938 м от уровня воды, определяемая по формуле

, (1.11)

где е показатель натурального логарифма, е=2,71828;

z расстояние от поверхности воды до середины слоя воды, находящегося ниже 0,938м;

(м);

(т);

(м).

Таким образом, размер камня ниже уровня z>0,7h2% принимается равным dш1=0,54м.

Размер камня второго слоя каменной наброски определяется по формуле

, (1.12)

(м).

Минимальная толщина каждого слоя наброски в направлении, перпендикулярном откосу, определяется по формуле

, (1.13)

где а коэффициент, для двухслойной каменной наброски принимаемый равным 2.

Толщина верхнего слоя: (м).

Толщина нижнего слоя: (м).

Схема укрепления откосов пойменной насыпи каменной наброской приведена на рисунке 3.

В качестве обратного фильтра использован геотекстиль.

Рисунок 3 Схема укрепления откосов пойменной насыпи каменной наброской

1.1.3 Определение высоты незатопляемой бермы и верха укрепления откоса

Высота незатопляемой бермы Нб и верха укрепления откоса Нукр определяется по формуле

, (1.14)

где Н высота ветрового нагона волны;

hнак,2% высота наката на откос волн, обеспеченностью 2%;

а запас, принимаемый равным 0,25 м;

Нст=6,6м; hподп=0,15 м.

Н определяется по формуле

, (1.15)

где k коэффициент, зависящий от скорости ветра, k=2,73·10-6 м/с;

dL глубина воды на протяженности разгона волн, dL= 5 м;

угол между направлением ветра и перпендикуляром к продольной оси насыпи, =90 =9069=21;

V=22 м/с; L=2600 м; cos=0,93.

Н находится последовательным приближением. Сначала принимается Н1=0 и находится Н:

(м).

Затем в формулу (1.15) вместо Н1=0 подставляют Н1=0,099 и находят окончательное Н:

(м).

hнак,2% определяется по формуле

, (1.16)

где kr и kp коэффициенты, зависящие от относительной шероховатости поверхности откоса;

ksp коэффициент, зависящий от расчетной скорости ветра и угла наклона откоса к горизонту, для V=22 м/с и ctg=2,6 принимается равным ksp=1,4;

krun коэффициент, зависящий от угла наклона откоса к горизонту и пологости волны, принимается по [2], рис1.2;

k коэффициент, зависящий от угла подхода фронта волны к откосу, при ==21 принимается равным k=0,98;

ki коэффициент, зависящий от обеспеченности по накату, при обеспеченности 2% принимается равным ki=0,96;

Относительная шероховатость поверхности откоса определяется как , где rср расчетный (средний) размер камня равный

(м);

; kr=0,7; kp=0,5;

Пологость волны равна

; krun=2,1;

(м);

(м).

1.2 Определение требуемой плотности грунта в теле насыпи

Цель расчета: определить удельный вес грунта, при котором будут возникать лишь упругие деформации насыпи.

1.2.1 Определение напряжений в теле насыпи

Для расчетов напряжений в теле насыпи использованы некоторые решения теории упругости. Так, земляное полотно заменено упругим бесконечным полупространством. Воздействие подвижного состава заменено прямоугольной полосовой нагрузкой по ширине, равной длине шпалы, т.е. Вр = 2,75 м. Отсутствием грунта за пределами откосов пренебрегают.

Расчетная схема к определению напряжений показана на рисунке 4.

Напряжения от верхнего строения пути в.с. для расчетных точек определены по формуле:

(1.17)

где - единичное напряжение в данной точке земляного полотна (таблица 2, [3]), кПа;

- величина внешней нагрузки от веса верхнего строения пути, = 16 (таблица 4,[3]).

В данном курсовом проекте принимается средний тип строения пути: рельсы Р65 на деревянных шпалах.

Напряжение от воздействия подвижного состава р определены по формуле:

, (1.18)

где Рр - давление от подвижного состава на основную площадку земляного полотна, Рр=77 кПа. Результаты вычислений сведены в таблицу 1.

1.2.2 Определение расчетной плотности грунта в расчетных сечениях

Расчет потребной плотности грунта выполняется методом последовательного приближения.

Постоянно действующие в земляном полотне напряжения а, определяется по формуле:

, (1.19)

где в.с. - напряжения возникающее от веса верхнего строения пути принимаемое по таблице 1, кПа; - напряжения от собственного веса грунта, определяется по формуле (1.20), кПа.

, (1.20)

где - удельный вес (i-го) слоя грунта, в котором определяются напряжения; предварительно принимается равным кПа;

- удельный вес вышележащего слоя грунта, кПа;

hi - толщина i-го слоя грунта, м;

(i-1) - напряжение от собственного веса вышележащего (i - 1) слоя грунта, кПа.

Полное напряжение в расчетной точке 0 определяется по формуле (1.21) или (1.22)

0 = Р + в.с.+ (1.21)

0 = р+а (1.22)

где р - напряжение от подвижного состава, принимается по таблице 1, кПа.

Плотность грунта d определяется по формуле:

, (1.23)

где s - удельный вес частиц грунта, s = 27,1 кН/м3 (по заданию);

e0 - коэффициент пористости грунта определяется по формуле:

e0 = eан - Кe(eа - e0), (1.24)

где eан - начальный коэффициент пористости по ветви нагрузки (рисунок 5), соответствующий напряжению а;

Ke - коэффициент многократности приложения нагрузки Ke = 1,27 (по заданию);

eа, e0 - величины, определяемые по формулам (1.25) и (1.26) соответственно:

eа = eан - eак =0,104, (1.25)

где eак - конечный коэффициент пористости по ветви разгрузки (рисунок 5) соответствующей напряжению а.

e0 = e0н - e0к , (1.26)

где e0н и e0к - соответственно начальный и конечный коэффициенты пористости по ветвям нагрузки и разгрузки (рисунок 5), соответствующие напряжению 0.

Удельный вес грунта 0 определяется по формуле

0 = d (1+W0), (1.27)

где W0 - весовая влажность грунта W0 = 0,24 (по заданию).

Расчет для данной точки можно считать завершенным, если выполняется условие:

, (1.28)

где - удельный вес грунта в i-ой точке подсчитываемый как

кН/м3;

- удельный вес грунта определенный по формуле (1.27).

В противном случае делается перерасчет. При этом новое значение принимается равным .

Ниже приведен расчет плотности грунта для всех расчетных точек.

Точка 0.

(кПа);

(кПа).

По компрессионным кривым (рисунок 5):

;

;

;

;

;

;

;

(кН/м3);

(кН/м3).

Точка 1.

Принимаем (кН/м3)

(кН/м3);

(кПа);

(кПа);

По компрессионным кривым (рисунок 5):

;

;

;

;

;

;

;

(кН/м3);

(кН/м3);

Проверяем условие

,т.е. условие выполняется.

Окончательно для точки 1 принимаем кН/м3.

Точка 2.

Принимаем (кН/м3).

(кН/м3);

(кПа);

(кПа).

По компрессионным кривым (рисунок 5):

;

;

;

;

;

;

;

(кН/м3);

(кН/м3).

Проверяем условие

,т.е. условие не выполняется.

Перерасчет для кН/м3.

(кН/м3);

(кПа);

(кПа).

По компрессионным кривым (рисунок 5):

;

;

;

;

;

;

;

(кН/м3);

(кН/м3).

Проверяем условие

,т.е. условие выполняется.

Окончательно для точки 2 принимаем кН/м3.

Точка 3.

Принимаем (кН/м3).

(кН/м3);

(кПа);

(кПа);

По компрессионным кривым (рисунок 5):

;

;

;

;

;

;

;

(кН/м3);

(кН/м3).

Проверяем условие

, т.е. условие выполняется.

Окончательно для точки 3 принимаем кН/м3.

По полученным данным построены эпюры напряжений , коэффициента пористости е0 и удельного веса грунта 0 (рисунок 6).

Среднее значение 0 определяется по формуле

, (1.29)

где n - количество найденных , n = 4.

(кН/м3).

Среднее значение е0 определяется по формуле

(1.30)

где n - количество найденных , n = 4.

.

1.3 Расчет устойчивости откосов насыпи графо-аналитическим методом

Расчетом определяется устойчивое и рациональное по размерам поперечное очертание земляного полотна

Расчет устойчивости производится графо-аналитическим методом для 1 погонного метра длины насыпи. Устойчивость откосов насыпи принято оценивать коэффициентом устойчивости Куст. Физический смысл этого коэффициента заключается в отношении моментов сил, удерживающих откос от смещения, к моментам сил сдвигающих. Моменты сил берутся относительно центра кривой возможного смещения.

, (1.31)

где - сумма моментов удерживающих сил, кНм;

- сумма моментов сдвигающих сил, кНм;

,- суммарные силы соответственно трения и сцепления, действующие по поверхности смещения, кН;

- сумма тангенциальных составляющих веса частей сползающего массива, направленных против предполагаемого направления сдвига, кН;

- то же, направленных в сторону предполагаемого сдвига, кН;

D - гидродинамическая сила.

Гидродинамическую силу определяют по формуле:

, (1.32)

где - удельный вес воды, в=10 кН/м3;

I0 - средний уклон кривой депрессии, I0 = 0,08 (по заданию);

V - объем грунта, в котором действует сила D, определяется по формуле:

(1.33)

где - площадь части сползающего массива, заключенная между кривой депрессии кривой смещения и поверхностью основания, м3.

В железнодорожном строительстве считается, что насыпь устойчива при значении Куст1,2. Оптимальным значением является Куст=1,2.

1.3.1 Учет нагрузок

При расчете устойчивости временная (поездная) нагрузка и нагрузка от верхнего строения пути заменяются эквивалентными столбиками грунта на основной площадке земляного полотна высотой соответственно hп и hвс. Высоты столбиков hп и hвс определяются по формулам:

, (1.34)

, (1.35)

где Рп - интенсивность равномерно распределенной временной нагрузки от подвижного состава, Рп=78 кПа;

Рвс - интенсивность равномерно распределенной постоянной нагрузки от верхнего строения пути, Рвс=16 кПа;

ср- средний удельный вес грунта насыпи, ср=19,83 кН/м3.

(м);

(м).

Ширина столбика грунта с высотой hп назначается равной длине шпалы т.е. bп=2,75 м, а столбика грунта с высотой hвс принимается равной средней ширине балластной призмы bвс=8,7м.

1.3.2 Определение расчетных характеристик грунта земляного полотна после подтопления

К расчетным характеристикам грунта относятся: удельное сцепление С, коэффициент внутреннего трения f, весовая влажность W, удельный вес грунта .

Характеристики для грунта насыпи, расположенного выше кривой депрессии, равны:

ср = 19,83 кН/м3 ( из п. 1.2.2);

Сн = 19кПа;

fн - определяется по формуле

, (1.36)

где н - угол внутреннего трения грунта насыпи, н = 20, (по заданию).

;

Для грунта насыпи, расположенного между кривой депрессии и основанием насыпи, характеристики грунта, ,,определяются по формулам:

, (1.37)

, (1.38)

, (1.39)

где s и в - удельные веса соответственно скелета грунта и воды, s=26,9 кН/м3, в=10 кН/м3;

е0,ср - средний расчетный коэффициент пористости, е0,ср=0,693.

(кН/м3);

;

(кПа).

Характеристики грунта основания насыпи после подтопления ,, определяются соответственно по формулам:

, (1.40)

, (1.41)

где 0 - угол внутреннего трения грунта основания, 0 = 23 (по заданию).

, (1.42)

где С0 - удельное сцепление грунта основания, С0 = 21 кПа (по заданию).

(кН/м3);

;

(кПа).

1.3.3 Графические построения и определение коэффициента устойчивости

На рисунке 7 показана схема к расчету устойчивости откосов насыпи графо-аналитическим методом.

Кривые смещения проведены через подошву низового откоса и точки 1 и 2 на основной площадке земляного полотна. Точки О1 и О2 - центры этих кривых, R1 и R2 соответственно их радиусы.

Сползающий массив грунта разбит на отсеки, для которых определены:

i - площадь i-го сечения, м2;

хi - измеренное по горизонтали расстояние, от вертикали опущенной из центра кривой смещения до центра тяжести i-го отсека, м;

Li - длина поверхности смещения в i-ом отсеке.

А также производные величины:

i, sini, cosi;

силы: Fi, Qi, Ci, Tуд, Тсдв.

1.3.4 Анализ результатов расчета устойчивости. Принятие мер по обеспечению устойчивости откосов

Расчет выполнен в табличной форме для каждой кривой (таблицы 2 и 3).

Коэффициент устойчивости для каждой кривой смещения определен по формуле (1.31). Так как один из коэффициентов получился менее Ккр=1, то сначала необходимо откорректировать расчетные характеристики грунта насыпи (f и С) таким образом, чтобы Куст=1.

Для грунта, расположенного между кривой депрессии и основанием насыпи, fн/ определяется по формуле (1.38), где fн = tg(20+3), т.е. fн/ = 0,75tg(20+3)=0,318.

Для грунта основания насыпи после подтопления f0/ определяется по формуле (1.41), где 0пр=0 + 3 =23+3=26, т.е.

f0/ = 0,75·tg26= 0,366.

Приняв Сн/ = С0/ = С0, находим эти величины из условия:

, (1.43)

Подставив в уравнение (1.43) соответствующие значения по 2-ой кривой смещения АО2 (таблица 3), получим:

следовательно С0/ = Сн/ = 10,5.

Для того чтобы довести Куст до необходимого значения Куст=1,2 необходимо запроектировать берму. Высота бермы принимается равной 10,8 м (п. 1.1.3.). Ширина бермы поверху 12 метрам. Крутизна откоса бермы принимается 1:2.

Повторяем расчет с учетом измененного поперечного профиля насыпи. По кривой смещения АО2 (рисунок 7) определяем Куст = 1,2 (таблица 3). Следовательно, можно сделать вывод, что откосы новой насыпи устойчивы, но за счет увеличения высоты бермы будут увеличены объемы работ, а следовательно и стоимость.

1.4 Определение осадки основания насыпи

При индивидуальном проектировании земляного полотна осадки насыпей должны прогнозироваться для обеспечения нормальной работы грунтового сооружения. Деформации насыпей в виде осадок могут возникать в результате уплотнения тела насыпи либо вследствие осадки основания из-за его податливости.

Рисунок 8 Схема к определению требуемого уширения основной площадки

Если основание прочное, то его возможная осадка Sосн должна определяться для расчёта требуемого запаса по высоте на осадку основной площадки насыпи S0-0, который необходимо предусмотреть, по условиям допустимого сочетания уклонов продольного профиля пути. Если запас на осадку нельзя реализовать в период строительства, то предусматриваются ежегодные подъёмки пути до суммарной величины S0-0, что требует уширить основную площадку (В0). Величина В0 определится по формуле

, (1.44)

где m - показатель крутизны откоса балластной призмы, m = 1,5;

S0-0 - осадка определяемая по формуле

, (1.45)

где Sнас - регламентируемая нормами величина осадки насыпи Sнас = 0,0119= 0,19 м;

S0 - осадка основной площадки насыпи из-за осадки основания, м;

Осадка основной площадки насыпи S0 из-за осадки основания, остающаяся после возведения насыпи, определяется по формуле

, (1.46)

где d - доля полной возможной осадки основания, которая не реализовалась к моменту завершения строительства, d=0,3;

i - коэффициент погашения осадки основания а теле насыпи, i=0,001;

Н - высота насыпи, Н=19м.

Для расчёта ожидаемой осадки основания Sосн применяется метод послойного суммирования осадок.

При расчете осадок исходят из предпосылки о невозможности бокового расширения грунта при уплотнении основания и о несжимаемости скелета грунта. Нагрузкой на основание считают вертикальное давление, передающееся от тела насыпи.

При выполнении курсового проекта после расчетов на устойчивость окончательно определяется поперечное очертание насыпи и все основные размеры (рисунок 9). Для упрощения расчетов поперечный профиль насыпи размещается на горизонтальной плоскости, без учета поперечного уклона местности.

По оси насыпи, в ее основании, намечают три слоя. Первый слой намечается от точки 0 (основание насыпи) до точки 1, толщина слоя h1=3 м. Второй слой можно назначаем от точки 1 до точки 2, толщина слоя h2=3м. Толщина третьего слоя от точки 2 до точки 3 при выполнении расчетов до глубины 10 м имеет мощность h3=4 м.

1.4.1 Определение нагрузки на основание

В каждой расчетной точке (0-3) определяют напряжения. По этим напряжениям строится эпюра давления насыпи на основание, которая в свою очередь разбивается на элементарные нагрузки (рисунок 9). Интенсивность элементарных нагрузок Рi определяются по формулам (1.47) - (1.50).

, (1.47)

, (1.48)

, (1.49)

где Нб - высота бермы, Нб = 10,8 м;

0,2 м - мощность слоя насыпи находящегося выше бермы с откосом 1:1,75.

, (1.50)

где вс,3, р,3 - соответственно напряжения от верхнего строения пути и от подвижного состава в точке 3 (п. 1.2.2), вс,3 = 4,367 кПа, р,3=16,38кПа.

(кПа);

(кПа);

(кПа);

(кПа).

1.4.2 Определение напряжений в грунте основания

Напряжения в грунте основания в любой расчетной точке определяют от каждого элемента, на который разбита эпюра давлений (рисунок 9), отдельно, при этом каждую элементарную нагрузку считают приложенной в поверхности основания насыпи. Полученные напряжения для каждой расчетной точки суммируют. Все расчеты сведены в таблицу 5.

Напряжения j-i определены по формуле

, (1.51)

где Ipi - величина единичной нагрузки (для Р=1) определяется по ([1], таблицы 2,3 приложения);

Pi - величина элементарной нагрузки для i-го элемента, определенная в п. 1.4.1, кПа;



Рисунок 9 Эпюра нагрузок при расчете осадок

1.4.3 Расчет осадки основания

1.4.3.1 Определение природного коэффициента пористости

Величина природного коэффициента пористости грунта основания еiпр определяется по ветви нагрузки компрессионной кривой (рисунок 5) методом последовательного приближения. Расчет ведется для каждой расчетной точки в следующей последовательности:

Для точки 0 определяется е0пр (-0 = 0). Величина 0/- i определяется по формуле

, (1.52)

Для i-ой точки сначала задается значение кН/м3. Далее по формуле (1.20) определяется величина i. Затем проверяется условие (1.28), где определяется по формуле (1.52). Если условие выполняется, расчет для точки считается завершенным. В противном случае принимается и делается перерасчет по приведенной схеме.

Ниже приведен расчет по определению для т. 0 - т. 3 (рисунок 9):

точка 0

;

;

(кН/м3).

точка 1

(кН/м3);

(кПа);

;

(кН/м3);

.

Перерасчет:

(кН/м3);

(кПа);

;

(кН/м3);

.

точка 2

(кН/м3);

(кПа);

;

(кН/м3);

.

Перерасчет:

(кН/м3);

(кПа);

;

(кН/м3);

.

точка 3

(кН/м3);

(кПа);

;

(кН/м3);

.

Перерасчет:

(кН/м3);

(кПа);

;

(кН/м3);

.

1.4.3.2 Определение расчетного коэффициента пористости грунта основания в расчетных точках

Расчет производится аналогично расчету, учитывая, что для т.0 -0 = 397,607кПа.

точка 0

;

;

(кН/м3).

точка 1

(кН/м3);

(кПа);

(кПа);

;

(кН/м3);

.

Перерасчет :

(кН/м3);

(кПа);

(кПа);

;

(кН/м3);

.

точка 2

(кН/м3);

(кПа);

(кПа);

;

(кН/м3);

.

Перерасчет :

(кН/м3);

(кПа);

(кПа);

;

(кН/м3);

.

точка 3

(кН/м3);

(кПа);

(кПа);

;

(кН/м3);

.

Перерасчет :

(кН/м3);

(кПа);

(кПа);

;

(кН/м3);

.

1.4.3.3 Расчет осадки основания

Сжатие (осадка) каждого слоя грунта основания под воздействием нагрузки определяется по формуле

, (1.53)

где - средние в i-том слое коэффициенты пористости грунта основания, соответственно природные (до возведения насыпи) и расчетные (после возведения насыпи и реализации осадки);

hi - толщина слоя, м.

Суммарную осадку всех слоев найдем для данного сечения следующим образом:

, (1.54)

где n - количество слоев.

Относительная осадка i-го слоя i находится как отношение осадки слоя к толщине этого слоя:

, (1.55)

Значения полученных величин еiпр, еi0, hi, i сведены в таблицу 6.

Таблица 6 Определение средних коэффициентов пористости по слоям грунта

№ точек	еiпр	еi0	№ слоев	еiпр-ср	еi0-ср	hi, м	hi, м	i
0	0,792	0,650	I	0,773	0,656	3	0,198	0,066
1	0,754	0,661
			II	0,742	0,656	3	0,148	0,049
2	0,729	0,651
			III	0,714	0,648	4	0,154	0,039
3	0,698	0,645
			Сумма	0,500

Таким образом, суммарная осадка равна S = 0,198+0,148+0,154=0,5м.

1.4.3.4. пределение полной осадки грунта основания

Зная относительную осадку каждого слоя основания, можно определить полную осадку грунта основания ниже последнего слоя, вплоть до полного затухания осадок:

, (1.56)

где Sдоб - добавочная осадка грунта основания, расположенного ниже последней расчетной точки.

Для определения Sдоб строится график изменения относительных осадок по глубине (рисунок 10).

Добавочная Sдоб равна площади заштрихованного треугольника (рисунок 10). Полная осадка основания определяется по рисунку 10 как площадь треугольника ОАВ:

(м);

(м).

1.4.4 Определение требуемого уширения основной площадки

По формуле (1.46) (м);

По формуле (1.45) (м);

По формуле (1.44) (м).

На рисунке 11 показан поперечный профиль земляного полотна, запроектированного с учетом компенсации осадок за счет последующих подъемок.



Рисунок 11 Поперечный профиль земляного полотна, возводимого при строительстве с учетом осадок

2. Проектирование противопучинных мероприятий

Для перехвата или понижения уровня грунтовых вод, для сбора их и отвода в заранее установленные места в выемках и на нулевых местах проектируются дренажи.

2.1 Проектирование дренажа

Основные принципы проектирования и расчета дренажа и его элементов сводятся к решению следующих вопросов:

выбор типа дренажа и места его заложения;

определение глубины заложения и уточнение типа дренажа;

проектирование трассы и продольного профиля дренажа;

расчет расхода воды в дренаж;

подбор диаметра дренажной трубы.

2.1.1 Определение глубины заложения и установление вида дренажа

Глубина заложения двухстороннего несовершенного закюветного дренажа определяется из условия его нормального функционирования в зимний период при промерзании грунта до наибольшей расчетной глубины промерзания z10 за 10 лет, согласно расчетной схеме, приведенной на рисунке 12.

, (2.1)

где z10 расчетное значение глубины промерзания грунта, максимальное за 10 лет, z10=2,55 м;

е величина возможного колебания уровня капиллярных вод и глубины промерзания, е=0,22 м;

акп величина капиллярного поднятия воды, акп=0,39м;

f стрела изгиба кривой депрессии, м;

hо расстояние по вертикали от верха трубы до дна дренажа, hо=0,3 м;

b расстояние до вертикали от дна кювета до верха балластной призмы, определяемое по формуле

, (2.2)

где hбс толщина слоя существующего балласта, hбc=0,80 м;

(м).

Стрела изгиба кривой депрессии f определяется по формуле

, (2.3)

где mо расстояние от стенки дренажной траншеи до оси земляного полотна, mо=9,05м;

Iо средний уклон кривой депрессии, Iо=0,006.

(м);

(м).

Для уточнения типа дренажа определяется толщина Т водоносного слоя ниже дна дренажа:

Т=ОддОву, (2.4)

где Ову отметка поверхности водоупора, Ову=67,0 м;

Одд отметка дна дренажа, определяемая по формуле

Одд=Обзпhк, (2.5)

где Обзп отметка бровки земляного полотна, Обпз=74,0 м;

h глубина заложения дренажа, м.

Одд=742,560,6=70,84(м);

Т=70,8467=3,84(м).

Так как Т=3,84 м > 0,5 м, то проектируемый дренаж относится к несовершенному типу.

2.1.2 Определение срока осушения грунта дренажом

Срок осушения t определяется по формуле

, (2.6)

где Мо водоотдача, т.е. объем осушенных пор, определяемый по формуле (2.7);

Lо расчетная проекция длины кривой депрессии, определяемая по формуле (2.8), для двухстороннего дренажа Lо=mо=9,05 м;

Кф коэффициент фильтрации грунта, Кф=6*10-4 м/сут

В коэффициент, учитывающий несовершенство дренажа, определяемый по формуле (2.10);

1,2 функции осушения, зависящие от вида дренажа и определяемые по формулам (2.11) (2.13).

, (2.7)

где n пористость грунта, n=0,35;

доля капиллярно-застрявшей воды, =0,7;

Wм влажность максимальной молекулярной влагоемкости, Wм=0,020;

d удельный вес сухого грунта, d=15,5 кН/м3;

в удельный вес воды, в=10 кН/м3.

.

(2.8)

где Н бытовая толщина грунтового потока, определяемая по формуле

, (2.9)

где Оггв отметка горизонта грунтовой воды, Оггв=73,40 м;

Одд отметка дна дренажа, Одд=70,84.

(м);

, (2.10)

где а половина ширины дренажной траншеи, а=0,4 м;

.

Для полевой стороны

;, (2.11)

Для междренажного пространства

, (2.12)

, (2.13)

где А коэффициент, определяемый по таблице 1.1[4], А=0,8459;

, (2.14)

(м).

;

;

(сек)0,72 (суток).

Срок осушения грунта двухсторонним дренажом слишком мал, поэтому далее рассмотрена возможность устройства одностороннего дренажа.

2.1.3 Определение глубины заложения одностороннего дренажа и срока осушения им грунта

Глубина заложения одностороннего несовершенного закюветного дренажа определяется по формуле (2.1) с учетом того, что все величины, входящие в эту формулу, откладываются по вертикали, проходящей через точку, отстоящую от дальнего конца шпалы на 0,25-0,5 м (в данном случае на 0,425 м).

Расчетная схема одностороннего несовершенного закюветного дренажа приведена на рисунке 13.

Стрела изгиба кривой депрессии f определяется по формуле

, (2.15)

где m1=8,05 м; m2=1,725м.

(м);

(м).

По формулам (2.4) и (2.5) определяется толщина подстилающего водоносного слоя Т:

Одд=742,569-0,6 =70,83(м);

Т=70,8367=3,83 (м).

Так как Т=3,83 м > 0,5 м, то проектируемый дренаж относится к несовершенному типу.

По формулам (2.6) (2.11) рассчитывается срок осушения грунта данным дренажом:

.

(м);

(м);

;

;

(сек)0,84(года)=10(мес).

Срок осушения грунта односторонним дренажом составит 0,84 года, что наиболее ближе к нормативному сроку осушения (1 год). Поэтому к дальнейшему проектированию принят закюветный односторонний несовершенный дренаж, схема которого приведена на рисунке 12.

2.1.4 Определение расхода воды в односторонний дренаж

Погонный суммарный расход воды в двухсторонний дренаж несовершенного типа определяется по формуле

, (2.16)

где QА+Б расход воды с полевой стороны из зон А и Б (рисунок 12), определяемый по формуле (2.17);

QВ расход воды с полевой стороны дна дренажа (зона В), определяемый по формуле (2.18).

, (2.17)

(м3/с);

, (2.18)

где Qч приведенный расход со дна дренажа, определяется по графику ([4], рисунок 1.5) в зависимости от и .

, (2.19)

где d половина ширины дренажной траншеи, d=0,4 м.

, (2.20)

(м);

;

;

Так как значение =124,14 > 3, то принимается =3 и определяется величина по формуле

, (2.21)

.

В зависимости от =0,97 и =3 по графику ([4], рисунок 1.5) определяется значение =0,18. Значение Qч определяется по формуле

, (2.22)

(м3/с);

(м3/с).

(м3/с).

2.1.5 Подбор диаметра дренажной трубы

Подбор дрены производится в зависимости от фактического расхода Qф, равного расходу воды в конце дренажа Qдр, определяемому по формуле

, (2.25)

где Qт транзитный расход воды, притекающей из сопряженных дренажей, Qn=0;

L длина дренажа, L=820 м;

m коэффициент, учитывающий возможность постепенного загрязнения трубы, m=1,5.

(м3/с).

Первоначально диаметр трубы принимается равным Дт=150 мм.

Расчетный расход Qр, который может пропустить труба, определяется по формуле

, (2.26)

где т площадь сечения трубы, определяемая по формуле (2.27);

V скорость течения воды, определяемая по формуле (2.28).

, (2.27)

, (2.28)

где С параметр, зависящий от коэффициента шероховатости и определяемый по формуле (2.29);

Rт гидравлический радиус трубы, определяемый по формуле (2.30);

I продольный уклон трубы на расчетном участке, равный продольному уклону дна кювета, i=0,006 ‰.

, (2.29)

где n=0,012; y=0,164;

, (2.30)

где т смоченный периметр трубы, определяемый по формуле

, (2.31)

(м);

(м);

(м);

;

(м/с);

(м3/с).

Так как Qр=0,013 м3/с < Qдр=0,044 м3/с, принятый диаметр d=150 мм. недостаточен для пропуска расхода дренажа.

Диаметр трубы принимается равным Дт=200 мм.

(м);

(м);

(м);

;

(м/с);

(м3/с).

Так как Qр=0,027 м3/с < Qдр=0,044 м3/с, принятый диаметр d=200 мм. недостаточен для пропуска расхода дренажа.

Диаметр трубы принимается равным Дт=250 мм

(м);

(м);

(м);

;

(м/с);

(м3/с).

Так как Qр=0,058 м3/с >Qдр=0,044 м3/с, то окончательно диаметр дренажной трубы принимаем равным 250 мм.

; ;

- Длина участка с трубами D=150 мм.

- Длина участка с трубами D=200 мм.

- Длина участка с трубами D=250 мм.

Рисунок 14 Поперечное сечение дренажа

Рисунок 15 Схема выпуска из дренажа

3. Гидравлический расчет водоотводной канавы с выбором конструкции ее укрепления.

Рисунок 17 Поперечный профиль канавы

При проектировании канав должны выполняться следующие основные требования.

1) Канавы должны пропускать весь расчетный расход без переполнения. В соответствии с. СТН У-01-95 размеры поперечного сечения нагорных канав и кюветов, а также водоотводных канав в пределах нулевых мест и водосбросов следует определять по расходам воды вероятностью превышения 1:100 (1%) на линиях скоростных и особо грузонапряжённых, 1 и 2 категорий; 1:33 (3%) на линях 3 категории и 1:20 (5%) на линях 4 категории, продольных канав у насыпей и поперечных канав-соответственно 1:25 (4%), 1:15 (7%) и 1:10 (10%). Чтобы канавы не переполнялись, бровка канавы должна возводиться не менее, чем на 0,2м над уровнем воды соответствующем расходу превышения.

2) Строительные расходы должны быть минимальными. Для этого при проектировании следует стремиться получать гидравлически наивыгоднейшее сечение канав, при котором пропускается наибольший расход при заданной площади, а периметр минимальный.

3) Эксплуатационные расходы, складывающиеся из затрат на ремонты крепления и прочистку канав, должны быть минимальными. Для этого необходимо добиться выполнения условий:

(3.1)

где, и - допускаемые скорости воды в канаве по условию размыва и по условию заиливания соответствнно.

Гидравлический расчет канав при выполнении указанных условий базируется на основных законах и положениях равномерного движения воды в открытых руслах.

Расход воды, пропускаемой сечением водоотводной канавы определяется по формуле ;

Qp=щ*н , (3.2)

где щ-площадь живого сечения водоотводной канавы, м2 ;

н- средняя скорость течения воды, м/с.

Площадь живого сечения водоотводной канавы определяется по формуле;

, (3.3)

где, b- ширина водоотводной канавы по дну, b=0,6 м;

h-глубина воды в канаве, h=H-0,2 м;

m-показатель крутизны откосов, m=1,5.

Средняя скорость течения воды определяется по формуле;

 (3.4)

где , i- уклон дна канавы;

C- коэффициент Шези, м;

R- гидравлический радиус живого сечения канавы, м;

Гидравлический радиус живого сечения канавы определяется по формуле;

, (3.5)

где, - смоченный периметр канавы, м;

Смоченный периметр канавы определяется по формуле;

, (3.6)

где , - коэффициент, определяемый по формуле;

, (3.7)

Коэффициент Шези определяется по формуле;

; (3.8)

где, -коэффициент шероховатости откосов и дна водоотводной канавы;

-степень, по экспериментальным данным : при м

при > 1,0 м (3.9)

Расчет водоотводной канавы производится по участкам, для которых должны соблюдаться условия;

1) Vдоп < V

2) Rp > R (расхождение %)

Участок 3.

Вид грунта- песок среднезерновой,

Длина участка L=160 м;

Расход воды: в начале участка Qн = 0 (м3/с);

в конце участка Qк= 3,00 (м3/с);

Отметки земли: в начале участка Он = 89,70(м);

в конце участка Ок = 91,00(м);

Высота канавы: в начале участка Нн =0,8 (м);

в конце участка Нк = 0,8 (м);

Уклон дна канавы: ;

Допускаемая скорость течения воды: Vдоп=0,65 (м/с);

Коэффициент шероховатости откосов и дна канавы: n=0,027;

hk=0,8-0,2=0,6 (м);

hн=0,8-0,2=0,6 (м);

(м2);

(м);

(м);

;

(м);

(м/c);

(м3/с);

Проверяем условия: 1) V < Vдоп = 1,44 > 0,65 - не выполняется.

2) Qp > Qдоп (расхожднние 5%) 1,296 < 3 - не выполняется.

Расход воды не удовлетворяет условию. Необходимо изменить глубину канавы:

Нк = 0,98

hk=0,98-0,2=0,78 (м);

(м2);

(м);

(м);

;

(м);

(м/c);

(м3/с);

Проверяем условия: 1) V < Vдоп = 2,5 > 0,65 - не выполняется.

2) Qp > Qдоп (расхождение 5%) 2,5 < 3 - не выполняется.

Производится укрепление: галька крупная (Vдоп=1,85 м/с;n = 0,027)

;

(м);

(м);

(м3/с);

Проверяем условия: 1) V < Vдоп = 1,8 < 1,85 -выполняется.

2) Qp > Qдоп (расхождение 5%) 2,5 < 3 - не выполняется (расхождение 16%)

Производится укрепление: булыжник мелкий (Vдоп=2,4 м/с; n=0,024),

;

(м);

(м/c);

(м3/с);

Проверяем условия: 1) V < Vдоп = 2,05 < 2,4 -выполняется.

2) Qp > Qдоп (расхождение 5%) 2,87 < 3 - выполняется (расхождение 4,5%).

Участок 2.

Вид грунта- супесь,

Длина участка L=170 м;

Расход воды: в начале участка Qн = 3,00 (м3/с);

в конце участка Qк= 1,9 (м3/с);

Отмети земли: в начале участка Он = 91,00(м);

в конце участка Ок = 92,50(м);

Высота канавы: в начале участка Нн =0,6 (м);

в конце участка Нк = 0,6 (м);

Уклон дна канавы: ;

Допускаемая скорость течения воды: Vдоп=0,9 (м/с);

Коэффициент шероховатости откосов и дна канавы: n=0,022;

hk=0,6-0,2 =0,4 (м);

hн=0,6-0,2=0,4 (м);

(м2);

(м);

(м);

;

(м);

(м/c);

(м3/с);

Проверяем условия: 1) V < Vдоп = 1,76 > 0,9 - не выполняется.

2) Qp > Qдоп (расхожднние 5%) 0,84 < 1,9 - не выполняется.

Расход воды не удовлетворяет условию. Необходимо изменить глубину канавы:

Нк = 0,8

hk=0,8-0,2=0,6 (м);

(м2);

(м);

(м);

;

(м);

(м/c);

(м3/с);

Проверяем условия: 1) V < Vдоп = 1,9 > 0,9 - не выполняется.

2) Qp > Qдоп (расхождение 5%) 1,71 < 1,9 - не выполняется.

Производится укрепление: булыжник мелкий (Vдоп=2,4 м/с; n=0,024),

;

(м);

(м/c);

(м3/с);

Проверяем условия: 1) V < Vдоп = 1,72 < 2,4 -выполняется.

2) Qp > Qдоп (расхождение 5%) 1,55 < 1,9 - не выполняется

Производится укрепление: бутовая кладка (Vдоп=3,5 м/с; n=0,020),

;

(м);

(м/c);

(м3/с);

Проверяем условия: 1) V < Vдоп = 2,1 < 3,5 -выполняется.

2) Qp > Qдоп (расхождение 5%) 1,9 = 1,9-выполняется ( расхождение 0%)

Участок 1.

Вид грунта - суглинок,

Длина участка L=115 м;

Расход воды: в начале участка Qн = 1,9 (м3/с);

в конце участка Qк= 0,9(м3/с);

Отмети земли: в начале участка Он = 92,50 (м);

в конце участка Ок =93,50(м);

Высота канавы: в начале участка Нн =0,6 (м);

в конце участка Нк = 0,6 (м);

Уклон дна канавы: ;

Допускаемая скорость течения воды: Vдоп=0, 65 (м/с);

Коэффициент шероховатости откосов и дна канавы: n=0,022;

hk=0,6-0,2=0,4 (м);

hн=0,6-0,2=0,4 (м);

(м2);

(м);

(м);

;

(м);

(м/c);

(м3/с);

Проверяем условия: 1) V < Vдоп = 1,49> 0,65 - не выполняется.

2) Qp > Qдоп (расхожднние 5%) 0,715< 0,9 - не выполняется.

Расход воды не удовлетворяет условию. Необходимо изменить глубину канавы:

Нк = 0,8

hk=0,8-0,2=0,6 (м);

(м2);

(м);

(м);

;

(м);

(м/c);

(м3/с);

Проверяем условия: 1) V < Vдоп 1,89 > 0,65 - не выполняется.

2) Qp > Qдоп (расхождение 5%) 1,7 > 0,9 - не выполняется.

Производится укрепление: мелкий гравий (Vдоп =1,85 м/с,n =0,027)

;

(м);

(м/c);

(м3/с);

Проверяем условия: 1) V < Vдоп = 1,5< 1,85 - выполняется.

2) Qp > Qдоп (расхождение 5%) 1,35 < 0,9 -не выполняется .

Производится укрепление: сухая кладка (Vдоп =3,5 м/с,n =0,035),с изменением уклона i=0,0077

;

(м);

(м/c);

(м3/с);

Проверяем условия: 1) V < Vдоп = 1,02 < 3,35 - выполняется.

2) Qp > Qдоп (расхождение 5%) 0,92 > 0,9 -выполняется - (расхождение 2,2%).

4. Исследовательская часть

Произведем расчет нагорной канавы в обратном порядке, т.е «сверху вниз» и при сравнении двух расчетов сделаем экономический вывод.

Проектирование любого участка канавы, для которого стремятся получить гидравлически наивыгоднейшее сечение, сводиться к следующему:

Задаются уклоном I и типом крепления n, исходя из топографии и местных условий.

При известном Qф по формуле (3.3) находят требуемое , затем h по формуле (3.4) полную глубину канавы H=h+0,2 м, а также b- по формуле (3.5). При этом проверяются условия H>=0,6,b>=0,6м. (размеры типовых канав). Если в расчете получается b<0,6м, то принимают b=0,6м. и пересчитывают h по формуле (3.4) при том же значении площади живого сечения (=const).

Проверяется V по условиям (3.2), если какое - либо условие из них не выполняется, то изменяется I и h и расчет производиться заново.

Расчет канавы выполняется по отдельным участкам, начиная с первого участка. Расчет будем производить для трапециевидного сечения канавы с одинаковыми откосами 1:m=1:1,5 с различными укреплениями сторон.

Рисунок 4.1 Канава

Номер участка	Заданный расход воды, Qз, м3/с	Длина участка, l,м.	Уклон участка, i,%
1(суглинок)	0,9	115	8,8
2(супесь)	1,9	170	8,7
3(песок среднезернистый)	3,0	160	12,1

Расчет 1-го участка:

n=0,015. Железобетонные лотки

b=0,44(3,606-3)=0,27м.<0,6м что недопустимо.

Поскольку оказалось, что b<0,6м, принимаем b=0,6. Производим перерасчет h при сохранении площади живого сечения: по формуле , решая это уравнение относительно h, получаем:

Полная глубина канавы H=0,28+0,2=0,48м.

Гидравлический радиус:

Коэффициент Шези:

Скорость течения воды в канаве:

Для укрепления бутовой кладкой из камня известковых пород Vдоп=5,0м/с. Следовательно, для данного случая принятая скорость допустимая.

Поскольку для перерасчета была принята площадь ниавыгоднейшего живого сечения, которая не сохраняется для b=0,6м., определим расчетный расход:

QР=

Расчетный расход не должен отличаться от заданного более чем на 5%,т.е.:

Найденное расчетное сечение h=0,28м. и b=0,6м. относятся к концу 3-го участка.

Расчет 2-го участка:

n=0,015, Железобетонные лотки.

Размеры низового сечения 2-го участка определяются по формуле:

ширину канавы сохраняем по все длине прежней,b=0,6м. Так как i2=im-2, то низовое сечение 2-го участка расчетное:

м2;

;

;

Для укрепления каменной наброской Vдоп=5,0м/с. Следовательно, для данного случая принятая скорость допустимая.

QР2=;

Расчетный расход не должен отличаться от заданного более чем на 5%,т.е.:

;

Условие при изменении типа укрепления не выполнено; Сечение не пропускает требуемый расход . Добиваться промежуточного по шероховатости типа одежды нерационально с технологической точки зрения. Увеличить расчетный при данном типе укрепления расход , доведя его до требуемого, можно путем увеличения высоту h 2-го участка.

h=0,52

м2;

;

;

Для укрепления каменной наброской Vдоп=5,0м/с. Следовательно, для данного случая принятая скорость допустимая.

QР2=;

Расчетный расход не должен отличаться от заданного более чем на 5%,т.е.:

; пропуск заданного расхода обеспечен.

Расчет 3-го участка:

n=0,015, Железобетонные лотки.

Размеры низового сечения 3-го участка определяются по формуле:

ширину канавы сохраняем по все длине прежней,b=0,6м. Так как i2=im-2, то низовое сечение 3-го участка расчетное:

0,6*0,52+1,5*0,522=0,72м2;

;

у=1,5=0,184.

;

Для укрепления бутовой кладкой из камня известковых пород Vдоп=5,0м/с. Следовательно, для данного случая принятая скорость допустимая.

Поскольку для перерасчета была принята площадь ниавыгоднейшего живого сечения, которая не сохраняется для b=0,6м., определим расчетный расход:

QР3=;

Проведем проверку:

Условие при изменении типа укрепления не выполнено; Сечение не пропускает требуемый расход . Добиваться промежуточного по шероховатости типа одежды нерационально с технологической точки зрения. Увеличить расчетный при данном типе укрепления расход , доведя его до требуемого, можно путем увеличения уклона 3-го участка.

Примем

Тогда

QР2=;

, проверка не выполняется.

0,6*0,6+1,5*0,62=0,9м2;

;

у=1,5=0,184.

;

Для укрепления бутовой кладкой из камня известковых пород Vдоп=5,0м/с. Следовательно, для данного случая принятая скорость допустимая.

Поскольку для перерасчета была принята площадь ниавыгоднейшего живого сечения, которая не сохраняется для b=0,6м., определим расчетный расход:

QР3=;

Проведем проверку:

Проверка выполнена.

№ участка	Первый участок	Второй участок	Третий участок
Вид работ	Сухая кладка	Ж.Б. лотки	Бутовая кладка	Ж.Б. лотки	Булыжник мелкий	Ж.Б. лотки
Длинна	115м	170м	160м
Объем работ земляных работ	262,2 м3	126,5 м3	387,6 м3	309,4 м3	481 м3	336 м3
Стоимость земляных работ, м3	0,09 руб.	0,09 руб.	0,13 руб.	0,13 руб.	0,18 руб.	0,18 руб.
Количества материала	65,85 м3 камень колотый; 43,9м3 песчано-гравийная смесь	31 м3-бетона М300, 31 м3-щебень	112 м3 камень бутовый; 74,6м3 песчано-гравийная смесь	61 м3-бетона М300, 61 м3-щебень	120,7 м3 камень колотый; 80,5м3 песчано-гравийная смесь	62 м3-бетона М300, 62 м3-щебень
Стоимость материала,м3	11,40 руб.; 7,30руб	21,2руб; 8 руб.	8,90 руб.; 7,30 руб.	21,2 руб.; 8 руб.	11,40 руб.; 7,30руб	21,2 руб.; 8 руб.
Стоимость производства работ,м2	0,95 руб.	1,29 руб.	0,95 руб.	1,29 руб.	1,29 руб.	1,29 руб.
Общая стоимость работ на участке	1 574,40 руб.	1 315,60 руб.	2 300,70 руб.	2 602,30 руб.	3 088,40 руб.	2 700,70 руб..
Всего:	6 963,50руб.	6 618,60 руб.

Вывод

Исследуемый расчет показал что при расчете водоотводной канавы точки зрения типа укреплений, затраченных материалов и использованные затраты труда, более выгодным считается расчет 2.

Список литературы

1. Проектирование мероприятий по стабилизации эксплуатируемого земляного полотна. Методич.пособие 1998г. А.Г.Поливиченко;

2. Определение требуемой плотности грунта в теле насыпи и осадки основания. Методич.пособие 1997г.А.И.Середин;

3. Расчеты устойчивости земляного полотна. Методич.пособие 1995г. А.Г.Полевиченко;

4. Фришман М.А. Земляное полотно железных дорого1972г.;

5. В.В.Виноградов. Расчеты и проектирование железнодорожного пути 2003г.;

6. Г.М.Шахунянц. Железнодорожный путь 1987г.;

7. Т.Г.Яковлева. Железнодорожный путь 1999г.;

Размещено на Allbest.ru

...