1-13

9. требования к зем полотну а/д Зем полотно – конструкция, выполненная из грунта.Относится к числу основных элементов дороги. Проектируется в насыпи или выемке. Для него нет ограничений в грунтах; лучше – несвязные, хуже – связные, пылеватые (суглинок легкий пылеватый)Основное значение – устройство для дор. одежды. Так же обеспечивает устройство и прочность одежды, сглаживает рельеф местности, обеспечивает снегонезаносимость дороги и ряд др. функций. Требования :1) прочность - понимается способность сохранить не деформируясь под воздействием нагрузок и природных факторов приданную ему при строительстве форму и размер.2) устойчивость – сохранение предусмотренного в проекте положения в пространстве без сдвигов и просадок.Земляное полотно на современных дорогах должно в течение года обладать одинаковым сопротивлением нагрузки и работать в стадии упругих деформаций. Только при прочном и устойчивом земляном полотне ровность покрытия может оставаться неизменной в течение всего процесса эксплуатации дороги.1) и 2) зем полотна обеспечивается конструкцией зем полотна (крутизной откосов), мероприятиями по регулированию водно-теплового режима земляного полотна, возведением земляного полотна из устойчивых грунтов с тщательным их послойным уплотнением, укреплением откосов и т.д.Основные показатели – модуль упругости, сцепление, tg угла внутр. трения, коэф-т уплотнения и скольжения.

10. зависимость очертания откоса насыпи от свойств грунта зем полотна Откосы-наиболее неустойчивая часть зем полотна в насыпях и выемках. При нарушении условий равновесия откосы деформируются. Опыт показал, что устойчивость откосов насыпей и выемок следует проверять расчетом при рабочих отметках более 12 м.Очертание откосов зависит от свойств грунта: угла внутреннего трения φ и удельного сцепления с.

Для того чтобы не допустить деформаций откосов зем полотна сооружению следует придавать такое очертание, при кот обеспечивается устойчивое равновесие сил, действующих на откосы.Силами, вызывающими деформации откосов, явл-ся нагрузки от собственного веса грунтового массива, веса дорожной одежды и воздействия подвижной нагрузки.Силами, удерживающими неизмененными очертания откосов явл-ся силы внутреннего трения и сцепления в грунте.чем больше высота откоса, тем меньше требуется угол α, то есть верхняя часть откосов устойчива при больших углах α, а в нижней части откосы должны быть более пологими.Для различных грунтов численные значения tgφ и с меняются в широких пределах. Кроме того, для одного и того же грунта с увеличением влажности эти величины уменьшаются.

Различают две резко различные группы грунтов:

• Сыпучие грунты, обладающие большим внутренним трением и весьма малым сцеплением.

Например, для песка φ = 40°; tgφ = 0,7; с = 0,005–0,01 МПа.

.Вывод: Для сыпучих грунтов угол откоса не зависит от высоты откоса и равен углу внутреннего трения tgφ.

Связные грунты, обладающие высоким сцеплением и малым углом внутреннего трения

Например, для глин φ = 10°; tgφ = 0,1; С = 0,1 – 0,15 МПа.

Для связных грунтов можно пренебречь первым членом в правой части приведенного выше выражения.

.Вывод: Высота откоса в связных грунтах влияет на очертание откоса, то есть для грунтов обладающих сцеплением линия устойчивого откоса должна иметь криволинейное очертание (рис. 3.4). Следует иметь в виду, что, применяя одинаковую крутизну откоса, возведенного из связных грунтов из удобства производства работ, обеспечивается разную степень устойчивости откоса земляного полона по высоте.

11. учет временной нагрузки по ГОСТ при расчете устойчивости насыпи

Вопрос № 13 +1: Вес подвижной нагрузки от автомобилей учитывается введением эквивалентной нагрузки, добавляемой к весу грунтового массива.

В соответствие с п. 5.2.2 ГОСТа 52748 – 2007 [4] при расчете устойчивости подпорных стенок и откосов насыпи нормативная нагрузка (НК) от транспортных средств приводится к эквивалентному слою грунта земляного полотна по формуле ,

где К = 8,3 – нормативная нагрузка НК, кН;

d = 3,6 – база нормативной нагрузки НК, м;

c = 2,7 – колея нормативной нагрузки НК, м;

– плотность влажного грунта, кН/м³.

Соответственно удельное давление на поверхности насыпи

р = Н_эγ_гр = 2,246х20 = 44,93 кН/м².

Полученная равномерно распределенная нагрузка во-первых неправомерно неизменна для дорог всех категорий, во-вторых завышена, по сравнению с европейскими нормами.

12. возможные типы деформации зем полотна

Опыт эксплуатации а/д накопил данные о возможных деформациях и разрушениях земляного полотна, вызываемых либо неправильными методами его сооружения, либо недоучетом воздействий нагрузок и природных факторов.

Рассмотрим следующие типичные случаи деформаций земляного полотна:

1. Деформации насыпи при прочном основании:

Осадка насыпи (а) - следствие недостаточного уплотнения грунта. Для устранения деформаций осадка необходимо насыпь в процессе производства работ отсыпать из однородных грунтов и уплотнять послойно. Рекомендуется дорожную одежду устраивать через год после возведения насыпи.

Расползание насыпи (б) - может произойти при оттаивании мерзлых грунтов, из которых возведена насыпь в зимний период. При необходимости возведения насыпи в зимний период в тело насыпи должны укладываться талые грунты, поскольку мерзлый грунт практически не укладывается.

Сплавы откосов и оползание откосов (в) - имеют место при малых V повреждения. Оползание (обрушивание) откосов происходит по поверхностям скольжения. Причинами этих деформаций являются большая крутизна откосов, переувлажнение грунтов земляного полотна, действие гидродинамического давления на пойменных насыпях.

Сползание насыпи на косогоре (г) - имеет место при большой крутизне косогора и недостаточном трении по подошве насыпи.

2. Деформации насыпи на деформируемых основаниях (болото, пашни и др.):

Просадка насыпи со сжатием грунта основания (д) - при достаточной прочности грунтов основания (на болотах I типа).

Просадка насыпи с выживанием грунта основания (е)-при малой несущей способности грунтов основания (на сапропелевых болотах II и III типов).

Смещение насыпи на косогоре вследствие оползания склона под весом насыпи (ж)-при сооружении насыпи на неустойчивом склоне, подверженном оползням и обвалам.

На болотах II и III типа может произойти сдвиг или сползание насыпи, отсыпанной до минерального дна болота при поперечном уклоне минерального дна более 100 ‰.

Оползание откосов (а, б) Оползание, сплавы, осыпи, обвалы откосов происходят при сооружении выемки в неустойчивых и переувлажненных грунтах.

Выжимание слабого грунта (в)-имеет место при устройстве выемки в слабых пористых грунтах.

13. определение устойчивости высоких насыпей (>12м) Устойчивость откосов зем полотна оценивается величиной коэф-та устойчивости . Согласно действующим нормативным документам, устойчивость земляного полотна считается обеспеченной, если . Разработан графоаналитический метод, который заключается в следующем: задаются очертанием откоса и проверяют устойчивость откоса путем вычисления коэффициента устойчивости.

Наблюдения показали, что обрушение откосов происходит по вогнутым поверхностям, называемым кривыми скольжения, близким к поверхности кругового цилиндра. Отсюда название метода – метод круглоцилиндрических поверхностей.М_уд – мом. Сил удерживающих откос от скольжения и М_опр – мом. сил опрокидывания – определяются относительно центра кривой возможного смещения откоса.Для грунтов обладающих только сцеплением и малым углом внутреннего трения положения центра кривой скольжения находят на пересечении двух прямых, проведенных под углом α₁ и β к бровке. Величины α₁ и β зависит от крутизны откоса. Из опыта принимают α₁ = 25 ÷ 29°, β = 37 ÷ 40°.Для общего случая, когда грунт обладает и сцеплением и внутренним трением центры кривых скольжения, будут находиться на продолжении прямой АВ (рис. 3.6). Точку А получаем, откладывая углы α₁ и β, точку В, откладывая вниз от подошвы насыпи высоту Н и в сторону 4,5 Н. Этот метод построения центров кривых скольжения получил имя шведского ученого Феллениуса. Продолжение линии АВ является геометрическим местом центров кривых скольжения. Определенному положению центра кривой скольжения соответствует минимальное значение коэффициента устойчивости .Чтобы найти наиболее опасное положение кривых скольжения, намечают несколько возможных положений кривых скольжения. Например, может быть намечено семейство кривых, проходящих через подошву откоса и выходящих на поверхность в ¼, ½ и ¾ ее ширины.Положение центра каждой кривой скольжения находят на пересечении перпендикуляра, восстановленного из середины хорды, стягивающей концы кривой скольжения, с продолжением прямой АВ. Для каждой кривой определяют коэффициент устойчивости. Для этого массив грунта разбивается вертикальными плоскостями на ряд призм шириной 3–5 м и толщиной 1 м (перпендикулярно чертежу). Вычисляется вес каждой призмыСилу тяжести каждой призмы переносят из центра тяжести на линию скольжения. Определяют моменты сдвигающих и удерживающих сил относительно центра кривой скольженияСилу тяжести каждой призмы переносят из центра тяжести на линию скольжения. Определяют моменты сдвигающих и удерживающих сил относительно центра кривой скольжения

,