1 АНАЛИЗ ПРИРОДНО-КЛИМАТИЧЕСКИХ УСЛОВИЙ РАЙОНА

ПРОЕКТИРОВАНИЯ

Природные условия, в которых проектируют трассу и её сооружения, существенно влияют на выбор направления дороги между заданными пунктами, назначение технических нормативов при проектировании. К местным природным условиям относятся: топографические (рельеф); климатические; грунтовые; гидрологические и гидрогеологические (поверхностные и подземные воды); растительность.

1. Климат в районе проектирования

Климат России весьма разнообразен из-за огромной территории страны, хотя на большей части он континентальный или умеренно континентальный с длинной холодной зимой и коротким нежарким летом. В результате долгого изучения погодно-климатических явлений, на территории России были выделены зоны и районы с более однородным климатом.

Строительство ведется в Мамонтовском районе Алтайского края в IV климатической зоне согласно дорожно-климатическому районированию России и включает географическую степную зону с недостаточным увлажнением грунтов. Мамонтовский район находится в Юго-Западной части Алтайского края.

Тип местности по влажности – 1. Средняя температура летом плюс 18 С; зима холодная со средней температурой минус 16.7 С; среднегодовая температура плюс 0,9 С; среднее количество осадков колеблется от 300 до 400 мм, а зимой около 130 мм; средняя дата образования устойчивого снежного покрова приходится на 25-30 ноября, а средняя дата разрушения устойчивого снежного покрова приходится на первую декаду апреля; самые жаркие месяца июль, август, а самые холодные январь, февраль.

Более конкретный климат Мамонтовского района можно увидеть на рисунке 1 климатических характеристик.

Таблица 1- Средняя температура воздуха в градусах Цельсия

Месяц	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	Год
Средняя температура воздуха ,С	-18,2	-16,8	-11,0	1,1	11,2	17,4	19,2	17,2	11,3	2,4	-8,3	-15,2	0,9
Примечание: Метеостанция находится непосредственно в Мамонтовском районе (с. Мамонтово).

(с. Мамонтово).

Таблица 2 - Глубина промерзания грунтов в сантиметрах

Месяц	XI	XII	I	II	III	IV	Макс.
Глубина промерзания, см	8	52	110	143	149	150	150
Примечание: Ближайшая метеостанция находится в с. Ребриха.

Таблица 3 - Среднемесячное и годовое количество осадков в миллиметрах

Месяц	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	Холодный период	Теплый период	Год
Осадки, мм	14	11	14	21	32	43	57	50	32	34	29	20	XII-III 78	IV-X 269	357
Примечание: Метеостанция находится непосредственно в Мамонтовском районе (с. Мамонтово).

Таблица 4 - Высота снежного покрова по декадам в сантиметрах

Месяц	Ноябрь			Декабрь			Январь			Февраль			Март			Апрель			Наибольшее за зиму
Декада	1	2	3	1	2	3	1	2	3	1	2	3	1	2	3	1	2	3	сред.	max	min
Высота, см	3	6	7	9	11	14	15	18	19	20	22	23	24	22	16	9	-	-	27	55	7
Примечание: Ближайшая метеостанция находится в с. Ребриха .

Таблица 5 - Среднемесячная и годовая упругость водяного пара Мб

Месяц	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	Год
Абсолютная влажность, Мб	1,5	1,6	2,7	5,4	7,6	12	15,2	13,3	8,8	5,4	2,9	1,9	6,5
Примечание: Ближайшая метеостанция находится в с. Ребриха.

2. Рельеф местности

Рельеф Мамонтовского района – возвышенная равнина, расчлененная ложбинами, оврагами, балками. Добывается песок, глина.

На севере района преобладают равнинные ландшафты междуречий: черноземы южные, лугово-черноземные и луговые, пойменные часто засоленные, черноземы обыкновенные. Средний перепад высот 200-400 м.

На северо-западе находится лесо(ель, пихта, лиственница, береза)-кустарниково-лугоболотная степь; почвы – черноземы обыкновенные.

На северо-востоке находятся разнотравно–типчаково–ковыльные степи с черноземными и луговыми часто засоленными почвами.

На юге встречаются предгорные ландшафты холмисто–увалистые на скальном цоколе с лессово–суглинистым покровом, встречаются каменистые сопки.

Район относится к предалтайской провинции; степные, луговостепные, лесостепные предгорья.

3. Почвы

На всей территории Мамонтовского района почвы темно–каштановые, черноземы обыкновенные, имеются солонцы и солончаки.

4. Растительность

На территории района 3 ленточных бора – Кулундинский, Касмалинский и Барнаульский. Растут сосна, осина, береза, тополь, злаково-полынное разнотравье.

На севере: степи распаханные с фрагментами естественной растительности, богаторазнотравно – ковыльные;

На юге: степи распаханные, с фрагментами естественной растительности, разнотравно – типчаково – ковыльные и богаторазнотравно – ковыльные;

На северо-западе: растительность типчаково – ковыльная;

На юго-западе: растительность лесо – кустарниково – болотная по долинам рек, богаторазнотравно-ковыльная.

5. Инженерно-геологические условия

По геологическому строению Мамонтовский район делится на три части:

• на севере и северо-востоке преобладает кембренская система: песчаники, сланцы, конгломераты, известняки, туфы, порфириты;

• на западе и юго-западе расположена кайнозойская группа: нижний средний отделы. Субаэральные отложения. Лёссовидные суглинки и супеси с горизонтами погребённых почв, пески, супеси, суглинки, илы, глины, иногда с включениями щебня;

• на юго-востоке в меньшей степени имеется каменноугольная система, песчаники, аргиллиты, пласты углей, известняки, глинистые сланцы.

Карту четвертичных отложений можно охарактеризовать следующим образом:

• на юге и юго-западе преобладают эолово-аллювиальные отложения: лёссовидные суглинки, илы, глины;

• северо-восточнее находятся аллювиальные отложения: суглинки, су-песи, галечники, валунники;

• северо-восточнее располагаются делювиальные отложения: суглинки, щебень;

Северо-восточнее находятся дефлюкционные отложения: щебнистые су-глинки.

6. Дорожно-климатический график

Данный график (рисунок 1) построен на основании дорожно-климатических характеристик взятых из таблиц 1 – 5.

Анализируя график можно сказать:

• первый переход температуры с отрицательного значения на положительное приходится на середину апреля;

• максимальная абсолютная влажность (15,2 Мб) приходится на июль месяц;

• максимальная средняя положительная температура ( плюс 19,2 С) приходится на июль месяц, а максимальная средняя отрицательная температуры ( минус 18,2 С) приходится на январь месяц.

2. ОПРЕДЕЛЕНИЕ УСТОЙЧИВОСТИ ОТКОСОВ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

Устойчивость – сохранение предусмотренного проектом положения насыпи в пространстве без смещения и просадок.

Для того чтобы проверить откосы насыпи на устойчивость, необходимо вычислить коэффициент устойчивости (К_уст).

Расчёт К_уст ведём в следующей последовательности:

- вычерчиваем на миллимитровке, в масштабе 1:100 поперечный профиль насыпи.

- определяем положение центров кривых скольжения, выполняем следующие построения:

а) задаём центр вращения О откоса АВ: из точки В проводим прямую под углом 35 к горизонту и откладываем на ней отрезок равный:

ВО=0,25+0,4·м·Н (1)

где м – коэффициент заложения откоса;

Н – высота насыпи, м.

ВО=0,25+0,4·1,5·8,1=5,1

б) проводим след круглоцилиндрической поверхности R=ОА, значение которого определяем графически по рисунку 2.(R=14,1м)

в) полученную призму обрушения делим на 6 отсеков.

г) условно принимаем точку приложения веса каждого отсека на пересечении дуги скольжения с линией действия веса отсека.

д) раскладываем вес каждого отсека на 2 составляющие: N=cosδ - нормаль к кривой скольжения, Т=Q·sinδ – касательная, сдвигающая объём грунта, δ – угол наклона отрезков кривой скольжения к вертикали в пределах каждого отсека, пользуясь соотношением:

sinδ=x/R (2)

где x – расстояние до вертикального радиуса, определяется по рисунку 2.

R – радиус кривой скольжения.

sinδ₁=x₁/R=12.7/14.1=0.901

sinδ₂=x₁₂/R=10.2/14.1=0.723

sinδ₃=x₃/R=6.2/14.1=0.440

sinδ₄=x₄/R=2.7/14.1=-0.156

sinδ₅=x₅/R=1.3/14.1=-0.092

sinδ₆=x₆/R=5.3/14.1=-0.376

е) вносим значения sinδ в таблицу 6, принимаем их со знаком минус , когда расстояние x отмеряем влево от вертикали, и со знаком плюс вправо.

Центры критических кривых скольжения, соответствующих наименьшим значениям коэффициентов устойчивости, расположены на кривой CD.

Для определения точки D откладывают вниз от кромки откоса, устойчивость которого необходимо проверить, расстояние, равное высоте насыпи, затем по горизонтали в сторону насыпи 4,5·H_нас.

Для определения точки С находят угол наклона откоса насыпи. Из концов откоса АВ проводят линии под углами α и β, определяющимися в зависимости от угла наклона откоса насыпи.( Для насыпи с заложением откоса 1:1.5 α=26 , β=35).

На пересечении этих линий получаем точку С.

Определяем вес каждого отсека Q, умножая площадь сечения на удельный вес грунта(y=17 для суглинка тяжёлого). Ширина каждого отсека 3-5 м. Точное значение ширины отсеков и их высота определяется графически по рисунку 2. Результаты заносим в таблицу 6.

Q₁=Ω₁·y=3.23·17=54.91

Q₂=Ω₂·y=25.27·17=429.51

Q₃=Ω₃·y=32.4·17=550.8

Q₄=Ω₄·y=27·17=459

Q₅=Ω₅·y=16.4·17=278.8

Q₆=Ω₆·y=6.58·17=111.86

Таблица 6 – Результаты расчёта

№ отсека	sinδ	δ	cosδ	Ω, м2	Q=Ω·y	N=Q·cosδ, кн	T=Q· sinδ, кн
1	0.901	64.29	0.434	3.23	54.91	23.83	49.47
2	0.723	46.30	0.691	25.27	429.51	296.79	310.54
3	0.440	19.88	0.898	32.4	550.8	494.62	242.35
4	-0.156	-8.97	0.988	27	459	453.49	-71.60
5	-0.092	-5.28	0.996	16.4	278.8	277.68	-25.65
6	-0.376	-22.09	0.927	6.58	111.86	103.69	-42.06
						∑N=1650.1	∑T=463.05

К_уст=(f·∑N+c·L)/ ∑T (3)

где f – коэффициент равный 0.45;

c – сцепление грунта, принятое 1.3;

L – длина кривой скольжения, принятая по рисунку равной 27.76 м.

К_уст =(0.45·1650.1+1.3·27.76)/ 463.05=1.68

Рассчитанный коэффициент устойчивости удовлетворяет условию >1.2, значит откосы устойчивы.