Розрахункова умова зсуву в будь-який i-й точці ґрунтового стовпа насипу з урахуванням потрібної вологості ґрунту:

(2.1)

де: - коефіцієнт зсуву

- коефіцієнт тертя частинок ґрунту

- кут внутрішнього тертя (граничне значення)

- міцність зчеплення часток ґрунту (граничне значення)

Вихідні дані:

Креслимо розрахункову схему насипу та позначаємо шари ґрунту цифрами:

Визначаємо показник консистенції для всіх шарів ґрунту насипу:

(2.2)

(2.3)

Так як показник консистенції від'ємний, тому ґрунт знаходиться в сухому стані.

Визначаємо коефіцієнт пористості ґрунту для кожного шару:

(2.4)

В залежності від отриманих значень та приймаємо по СНіП 2.02.01-83 значення кутів внутрішнього тертя та щільності зчеплення частинок ґрунту з переведенням одиниць вимірювання з кгс/см² в тс/м²(для цього помножуємо на 10). Для розрахунку приймаємо пісок середньої крупності.

Для різних висот насипу визначаємо розрахунковий тиск ґрунту, для цього насип необхідно розділити паралельними площинами до підошви насипу та пронумерувати:

1 -- 1,5м 2 -- 4,5м 3 -- 6м 4 -- 8,6м 5 -- 2,4м

Визначаємо щільність ґрунту з урахуванням потрібної вологості:

(2.5)

Визначаємо вагу кожного шару ґрунту, який давить на нижню площу по формулі:

(2.6)

Визначаємо коефіцієнт зсуву та величину цього кута для шарів насипу:

(2.7)

Так як розрахунки виконувались при умові та коефіцієнт запасу по знайденим значенням ми можемо побудувати лінію нахилу насипу за допомогою транспортира

Визначаємо коефіцієнт запасу за формулою:

(2.8)

Креслимо схему нормативної та розрахункової крутизни відкосів по розрахунковим значенням та

Так як то приймаємо крутизну відкосів вибрану по СНіП.

3. РОЗРАХУНОК СТІЙКОСТІ НАСИПУ ГРАФОАНАЛІТИЧНИМ МЕТОДОМ

При розрахунку графоаналітичним методом враховується тимчасове гусеничне навантаження типу НГ - 60 та постійне навантаження від власної ваги ґрунту насипу.

Виконуємо розрахунок по заміні тимчасового навантаження від гусеничних машин на еквівалентне навантаження ґрунтового стовпа висотою h₀ , яка визначається за формулою:

(3.1)

де: - тиск на одну гусеницю

- кількість гусениць, встановлених на земляне полотно по ширині В₀

- кількість встановлених гусеничних машин по ширині земляного полотна

- ширина бази гусеничної машини по наружним розмірам, яка дорівнює 3,3м

- кількість зазорів між гусеничними машинами

- розмір зазору, який приймається між гусеничними машинами

потрібна щільність грунту з урахуванням оптимальної вологості шарів насипу, т/м³.

Визначаємо ширину підошви насипу:

, (3.2)

де:

Bширина земляного полотна, прийнята раніше, м

h_iвисота i-х шарів насипу, м

Виконуємо графічну побудову лінії АВ , на якій знаходиться радіус кривої сповзання.

Для визначення положення точки А ломану лінію відкосу заміняємо прямою, з'єднуючи бровку насипу земляного полотна з кромкою підошви.

З країв спрямленого відкосу проводять лінії до їх перетину під кутами і, які приймаємо в залежності від закладення відкосу, кут якого обчислюють за формулою:

(3.3)

Приймаємо значення кутів для

Для визначення точки В на кресленні відкладаємо від лівої кромки підошви насипу вниз розмір, який дорівнює висоті насипу , а потім по горизонталі в сторону насипу відкладаємо розмір і наносимо точку В.

З'єднуємо прямою лінією точки А і В та отримуємо лінію, на якій лежить центр радіусу кривої сповзання О.

На прямій АВ графопобудовою знаходять центр радіусу кривої сповзання О.

Спочатку намічена в верхній частині насипу точка кривої сповзання з'єднується прямою лінією з лівою кромкою підошви насипу.

Потім з середини цієї лінії проводимо перпендикуляр до перетину з прямою АВ і на перетині отримуємо центр радіуса кривої сповзання.

З центра проводимо криву, радіус якої визначаємо графічно.

В межах кривої сповзання розбиваємо тіло насипу включаючи і шар ґрунту еквівалентного навантаження, на рівні вертикальні відсіки шириною по 5м.

На кривій сповзання всередині кожного відсіку наносимо точки з цифровим позначенням, і для кожної точки в межах відсіку находимо кути нахилу відрізків кривих сповзання до вертикалі за формулою:

(3.4)

де: Х_і - відстань від і-ї точки до вертикальної прямої, проведеної через цент радіуса кривої сповзання

R_i - радіус і-й кривої сповзання, який вимірюється по кресленню

По розрахованим визначаємо кути та та представляємо в формі таблиці

Таблиця 3.1 - Розрахунок значень по , ,

Графічним вимірюванням визначаємо площі кожного відсіку, причому, різні шари ґрунтів з різною потрібною щільністю обчислюємо окремо, так як подальше визначення ваги ґрунту у відсіках буде залежати від потрібної щільності ґрунту.

Визначаємо вагу ґрунту кожного відсіку з урахуванням різної площі та потрібної щільності шарів

(3.5)

Таблиця 3.2 - Розрахунок площ та ваги ґрунту у відсіках

Визначаємо нормальні та дотичні напруження у всіх точках на кривій сповзання за формулами:

(3.6)

(3.7)

Таблиця 3.3- Розрахунок нормальних та дотичних напружень

Виконується розрахунок коефіцієнта стійкості за формулою:

(3.8)

де: - розглядаємо як суму, яка складається по шарам

- довжина кривої сповзання по кресленні

- сумарна величина дотичних сил з урахуванням знаків "+" та "-"

Визначаємо допустимий коефіцієнт стійкості з умови:

де: - коефіцієнт, який ураховує надійність даних про характеристиці грунтів, які залежать від кількості випробуваних зразків, приймається в межах 1,0-1,1

- коефіцієнт, який враховує категорію дороги

- коефіцієнт, який враховує ступінь шкоди для народного господарства в разі аварії спорудження

- коефіцієнт, який враховує відповідність розрахункової схеми природнім інженерно-геологічним умовам.

- коефіцієнт, який враховує вид ґрунту та його роботу в спорудженні

Розрахункові параметри третього розділу зведені в таблиці 3.4, при яких забезпечується стійкість насипу земляного полотна, так як коефіцієнт стійкості вище допустимого коефіцієнта стійкості.

4. Розрахунок осідання природної ґрунтової основи під високим насипом

Осаду ґрунтової основи під високим насипом і її зміна негативна впливають на рівність дороги..

Згідно СНиП 2.02.01-83 «Основи будівель і споруд» розрахунок повного осідання ґрунтової основи виконується по стискаючих напругах для точок, розташованих уздовж осі Z по формулі теорії пружності:

(4.1)

где - безрозмірний коефіцієнт, який приймається по СНиП

- товщина і-го шару ґрунту основи

- модуль деформації і-го шару ґрунту основи, який приймається по СНиП 2.02.01-81 в залежності від розрахункових показників консистенції та пористості ґрунтів

- число шарів, на які розбивається товща основи, яка стискається

- середнє значення додаткових вертикальних нормативних напружень в і-м шарі ґрунту основи

Вихідні дані

Визначаємо ширину підошви насипу:

(4.2)

Визначаємо природну вологість шарів ґрунтової основи:

(4.3)

Визначаємо оптимальну вологість для кожного шару ґрунту основи:

(4.4)

Визначаємо вологість на границі розкочування для кожного шару грунту основи:

(4.5)

(4.6)

Визначаємо показник консистенції для кожного шару ґрунту основи:

(4.7)

Визначаємо щільність сухого ґрунту для кожного шару основи:

(4.8)

Визначаємо коефіцієнт пористості для всіх ґрунтів основи:

(4.9)

Визначаємо модуль деформації для кожного шару ґрунтів основи по СНиП 2.02.01-83 (беремо значення в дужках) з переводом із кгс/см² в тс/м²(множимо на 10)

Е₁=1750тс/м²

Е₂=1580тс/м²

Визначаємо щільність ґрунту з урахуванням природної вологості:

(4.10)

Визначаємо напруження від власної ваги ґрунту основи на глибині і-й границі шару:

(4.11)

Визначаємо середні напруження від власної ваги ґрунту основи в і-м шарі:

(4.12)

Визначаємо відносні глибини основи:

(4.13)

Приймаємо по СНіП 2.02.01-83 методом інтерполяції значення коефіцієнтів , який залежить від відносної глибини основи та виду фундаменту. В нашому випадку приймаємо стрічковий фундамент.

Визначаємо вагу стовпа ґрунту насипу для кожного і-го шару, включаючи і еквівалентний шар ґрунту:

(4.14)

Виконуємо розрахунок середнього тиску під підошвою насипу:

(4.15)

Визначаємо додатковий тиск на основу на і-х межах шарів, доки не з'являться від'ємний результат:

(4.16)

Визначаємо додаткові напруження від постійного та тимчасового навантаження насипу на глибині Z_і для кожної і-ї межі шарів ґрунтів основи:

(4.17)

Обчислюються середні значення додаткових напружень від постійного і тимчасового навантаження на глибині Z_i для кожного і-го шару по формулі:

(4.18)

Для визначення нижньої межі стискаємої товщі ґрунтової основи обчислюються значення на глибині Z_i на кожній і-й межі шару:

Креслимо розрахункову схему, яка показана на рисунку 4.1 і будуємо епюри напружень: а) від власної ваги ґрунту основи ;

б) від додаткового навантаження насипу ;

в) для значень .

На перетині епюр напружень та знаходять точку С, яка являється нижньою межею стискаємої товщі ґрунтової основи =21м

Встановлюємо по висоті стискаємої товщі кількість стискаємих шарів ґрунту, включаючи і шар, в якому знаходиться точка перетину епюр напружень С. Кількість стискаємих шарів дорівнює семи.

Розраховуємо осідання кожного і-го шару ґрунту основи в межах встановленої товщі ґрунтової основи по формулі:

(4.19)

Визначається сумарне осідання стискаємої товщі ґрунтів основи:

(4.20)

Визначаємо додатковий об'єм ґрунту, який необхідно досипати на 1м її довжини у зв'язку з осіданням основи:

(4.21)

Параметри, які розраховувались в четвертому розділі при яких забезпечується стійкість високого насипу на основі з суглинистих ґрунтів. Осідання основи під високим насипом складає 0,263м. Для того, щоб зберегти рівність дороги від осідання насипу, необхідно досипати 19,30м³ ґрунту на 1м її довжини.

СПИСОК ЛIТЕРАТУРИ

Бабков В.Ф., Безрук В.Н. Основыгрунтоведения и механики грунтов. -М.: Высшая школа, 1986г.

Котов М.Ф. Механыка грунтов в примерах. -М.: Высшая школа, 1988г.

Автомобильные дороги. Примеры проектированияю-М.: Транспорт, 1983г.

Маслов Н.Н. Основы инженерной геологии и механики грунтов. -М.: Высшая школа 1982г.

ДБН В.2.3.-4-2000 Автомобільні дороги.-Київ,2000.

СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений.

Пособия по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП2.02.01-83). -М.: Стройиздат, 1986г.

Методические рекомендации по дорожному районированию УССР /Сост. В.М. Сиденко, В.А. Анфимов, М.Н. Гудзинский. - Харьков: ХАДИ, 1974

Методические рекомендации по назначению рассётных параметров грунтов при проектировании дорожных одежд в УССР /Сост. Сост. В.М. Сиденко, В.А. Анфимов, В.Г. Кравченко, М.Н. Гудзинский. - Харьков: ХАДИ, 1974

Методические указания По оформлению учебно-конструкторской документации в дипломных и курсовых проектах для студентов специальности 1211 /Сост. В.П. Кожушко, С.Н. Краснов, Н.П. Лукин. -Харьков: ХАДИ, 1986г.

Размещено на Allbest.ru