Расчет устойчивости откосов насыпи.

Устойчивость откосов насыпи можно оценить с помощью коэффициента устойчивости К, представляющего собой отношение факторов, сопротивляющихся смещению, к факторам, его вызывающим.

В курсовой работе расчетную поверхность возможного смещения можно построить следующим образом. Соединив точку А у основания насыпи с точкой М, соответсвуюшен дальнему торцу шпалы ближайшей колеи, разделим полученную хорду пополам и восстановим к ней перпендикуляр Проведя из ближайшей к смещающемуся откосу вершины фиктивного столба грунта, заменяющего поездную нагрузку, вспомогательную прямую под углом 36° к горизонту, на ее пересечении с перпендикуляром найдем центр кривой возможного смещения Из этого центра через точки А и М проведем дугу круговой кривой, которую и примем за проекцию наиболее вероятной поверхности смещения

 

Разобьем массив смещающегося грунта на отсеки. Деление производится таким образом, чтобы в пределах отсека поверхность возможного смещения можно было бы принять за плоскость, а состояние грунта, очертание склона, действие внешних сил и т.п были практически однородными. Обычно принимают ширину отсека равной 2-4 м, при этом точки перелома профиля насыпи, пересечения поверхности возможного смещения с кривой депрессии, с грунтом основания и вертикальным ра диусом обязательно должны совпадать с границами отсеков.

Коэффициент устойчивости откосов насыпи определяется из выра жения:

(1)

где и - моменты удерживающих и сдвигающих сил относительно центра кривой возможного смещения;

- номер отсека;

- количество отсеков.

Силами, удерживающими грунт насыпи от смещения, являются:

- силы сцепления грунта по линии смещения, равные ,

где - удельное сцепление грунта,

- длина основания i-oro отсека в плоскости чертежа, м,

- ширина i-ого отсека, м,

- угол наклона основания i-oro отсека к горизонту,

- радиус кривой возможного смещения, м,

- расстояние по горизонтали от середины основания i-oro отсека до направления вертикального радиуса , м. (Величины и находят из чертежа);

- силы внутреннего трения грунта, равные ,

где - коэффициент внутреннего трения,

- угол внутреннего трения грунта,

- нормальное давление на поверхность смещения от веса грунта i-ого отсека.

- вес грунта i-ого отсека,

- часть площади i-ого отсека, имеющая удельный вес грунта соответствующий j-ой зоне.Площадь каждого отсека определяется как плошадь трапеции: полусумма оснований умножается на высоту (в даном случае высотой является ширина отсека). Размеры, необходимые для расчетов, находят из чертежа.

- тангенциальные составляющие веса i-ых отсеков грунта, направленные в сторону, обратную направлению возможного смещения,

*

Силами, стремящимися сдвинуть блок грунта, являются:

- тангенциальные составляющие веса отсеков, направленные в сторону возможного смещения, (отсеков, расположенных справа от вертикального радиуса).Тангенциальные составляющие веса рун га определяют по аналогичной формуле .

- фильтрационное (гидродинамическое) давление, возникающее при ксфильтрации пойменной воды из грунта насыпы (давление движущейся порах воды на частицы грунта):

где (суммарная площадь отсеков в III зоне);

- уклон кривой депрессии,

- удельный вес воды.

Подставив в формулу (1) величины удерживающих и сдвигающих сил, получим следующее выражение для определения коэффициента устойчивости откосов подтопляемой насыпи:

Расчет проводится в табличной форме.

Полученный коэффициент устойчивости К сравнивают с допускаемой величиной [К]. Для скоростных и особо грузонапряженных линий [К] = 1 25, для линий I и II категорий – [К] = 1.20, III категории - [К] = I 15, IV категории - [К] = 1,10. Если К > [К], устойчивость насыпи будет обеспечена.

 

Если К < [К], то для достижения необходимой устойчивости насыпи следует рассмотреть варианты корректировки ее поперечного профиля: устройство более пологих откосов, увеличения ширины бермы или увеличения их количества и т.п. В данной курсовой работе следует указать возможные варианты повышения устойчивости насыпи без детального их рассмотрения.

Устойчивость обеспечена.