Пример расчета
Земляное полотно запроектировано во II дорожно-климатической зоне односкатным, для трех путей, с заглубленной балластной призмой, с коэффициентом фильтрации грунтов 10 м/сут, уклоном дна корыта 4 ‰ и типом увлажнения 2.
Согласно п. 2.72, табл. 13, СНиП 2.05.07-85, требуемая толщина балласта под деревянной шпалой при объеме перевозок св. 5 млн. т брутто в год принимается равной 30 см. При грунтах земляного полотна с коэффициентом фильтрации 10 м/сут предусматривается утолщение балластной призмы на 5 - 10 см.
Местный материал для балластного слоя имеет коэффициент фильтрации 10 м/сут, а привозной - 15 м/сут.
Приложение 13 Методика определения толщины противодеформационной подушки из дренирующего грунта
Методика приводится по «Методическим рекомендациям по проектированию земляного полотна железных дорог на пучинистых грунтах в суровых климатических условиях».
Толщину подушки из дренирующего грунта и вырезки пучинистых грунтов определяют расчетом исходя из условий обеспечения требуемой несущей способности основной площадки земляного полотна. Допустимая величина пучения грунтов при скорости движения поездов 55 - 70 км/ч - 35 мм, а при 71 - 120 км/ч - 25 мм.
Для расчета используют эпюры распределения по глубине критической нагрузки ркри суммарных напряжений в грунтах основания пути
,
(51)
где С - сцепление, МПа; j -угол внутреннего трения, град; ρ -плотность влажного грунта, г/см3; h - расстояние от подошвы балластного слоя до расчетного уровня.
Критическую нагрузку следует определять для двух сечений пути при h1= 0 и h2= 1 м, считая от подошвы балластного слоя. По результатам расчетов строят линиюА - Браспределения Ркри действующих суммарных напряжений по глубине (рис. 107).
Толщину дренирующей подушки в пределах основной площадки земляного полотна находят на пересечении А - Би кривых распределения суммарных напряжений, поз.1 - 4,для заданных условий эксплуатации.
Значения С и jопределяют на сдвиговом приборе, а образцы грунтов должны соответствовать состоянию расчетного слоя при оттаивании. В зависимости от влажности и прочности грунта на глубине расчетом определяют глубину врезки и соответствующую толщину дренирующей подушки.
Рис. 107. Номограмма для определения критической нагрузки Ркрна грунт и напряжений s в зависимости от глубины h
1 - при четырехосных вагонах с осевой нагрузкой 22 т/ось; 2 - то же, с нагрузкой 25 т/ось; 3 - при восьмиосных вагонах с осевой нагрузкой 22 т/ось; 4 - то же, 25 т/ось
Рис. 108. Номограмма для расчета глубины врезки
а - распределение напряжений по глубине при условии движения поездов из четырехосных вагонов с осевой нагрузкой 22 т/ось; б - то же, из восьмиосных вагонов; 1, 2, 3 - значения критических нагрузок при трех вариантах расчетов
На рис. 108 приведен пример расчета глубины врезки по трем вариантам сочетания суммарных влажностей W, %, и прочностных характеристик оттаивающего грунта основания по трем вариантам:
Wf =29 %; С=0,5 МПа;j = 14 ° ;
Wf= 25 %; С = 1 МПа;j= 18°;
Wf= 21 %; С=1,3 МПа;j= 19°.
Принимая максимальную прочность грунта Ркр= 2,5 кПа под балластным слоем при глубине h1= 0 и Ркр= 10 кПа на глубине h2= 2 м (вариант 1), получаем прямую (поз.1на рис. 108) распределения Ркрпо глубине. Принимая на контакте с балластным слоем на глубине h1= 0 минимальную прочность грунта, как для варианта 1, а на глубине h2= 1 м характеристики, соответствующие вариантам 2 и 3, получим прямые2и3распределения Ркрпо глубине.
По точкам пересечения прямых 1, 2и3на рис. 108 с кривымиаибраспределения суммарных напряжений по глубине определяют шесть различных значений толщины дренирующей подушки, изменяющихся при рассматриваемых условиях от 0,45 до 1,75 м.
Величины сцепления и угол внутреннего трения грунта основания определяются по ГОСТ 12248-78, ориентировочно - по номограмме, приведенной в вышеуказанных Методических рекомендациях, а расчет глубины врезки - по номограмме рис. 108.