Stroi-doska.ru

Строй Доска
4 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчет устойчивости откосов земляного полотна железнодорожной линии

Земляное полотно в горных районах

Земляное полотно в горных районах и на закарстованных территориях. Участки железнодорожной линии, проходящие в горных условиях, должны проектироваться с учетом их защиты от неблагоприятных эндогенных и экзогенных геологических процессов и явлений, как правило, присущих этим районам.

Основные защитные мероприятия для участков железных дорог в горных условиях связаны со скально-обвальными явлениями, селевыми потоками, лавинами и размывами их как поверхностным стоком, который из-за малой интенсивности впитывания атмосферных осадков скальными грунтами может носить катастрофический характер, так и быстрым течением горных рек.

Принципы проектирования этих защитных мероприятий были подробно рассмотрены в п. 10.8, они должны быть применены при индивидуальном проектировании.

Учитывая, что особенностью трасс в горных условиях является их прокладка по долинам рек и берегам водоемов, а земляное полотно часто проходит вдоль косогоров, основными профилями являются полунасыпи и полувыемки.

Основная площадка при этом располагается на полке, врезанной в косогор либо отсыпанной вдоль косогора. В этих условиях верховой откос требует защиты от скально-обвальных явлений, а низовой откос — защиты от размыва и волнового воздействия.

Предпочтительным в таких условиях является проектирование земляного полотна без нарушения целостности естественного склона. Даже незначительное нарушение естественных травяных покровов приводит к активизации склоновых процессов, что потребует в дальнейшем дорогостоящих мероприятий по стабилизации склонов.

Индивидуальному проектированию подлежит земляное полотно при сейсмичности выше 7 баллов, где при расчете устойчивости откосов должна учитываться сейсмическая сила.

В случае применения для отсыпки насыпей разных грунтов более тяжелые из них укладываются в нижние слои насыпи.

В районах развития карста (образование подземных пустот при растворении и выщелачивании горных пород водами с обрушением кровли над ними) земляное полотно проектируется индивидуально, преимущественно состоит из насыпей.

Участки трассы, где в ходе изысканий обнаружены подземные полости, должны быть перенесены в другое место. При невозможности переноса трассы из зон влияния подземных полостей в качестве мероприятий, предотвращающих деформации земляного полотна, предусматриваются:

  • заполнение полостей и пустот водонепроницаемыми материалами и заделка их цементацией;
  • снижение давления на кровлю полостей за счет разгружающих устройств (эстакад, укладки в основании насыпей перекрытий и армирующих геосинтетических слоев);
  • обрушение неустойчивой кровли взрывами и механическим способом.

Состав инъекционного раствора в полости и пустоты выбираются в зависимости от геологического строения, вида карстующихся пород, морфологии и размеров полостей, а также цели инъектирования: заполнение полостей или омоноличивание массива.

В первом случае подбирают более дешевые растворы, которые после твердения имеют небольшую прочность, но устойчивы к размыванию их грунтовыми водами, а во втором случае — растворы с большой механической прочностью цементного камня.

На участках с карстующимися породами с особенной тщательностью подходят к проектированию поверхностных водоотводов, отдавая предпочтение конструкциям, не допускающим инфильтрацию воды в грунт.

Расчет устойчивости откосов земляного полотна железнодорожной линии

  • Абитуриенту
  • Студенту
  • Выпускнику
  • Аспиранту
  • Сотруднику
  • Гостю
  • Контакты
  • Версия для слабовидящих
  • English
  • Контакты приемной комиссии
  • Опорный университет
  • Структура
  • Преподаватели
  • Доступная среда
  • Контакты и реквизиты
  • Телефонный справочник
  • Антитеррор
  • План университетского городка
  • Профилактика коронавирусной инфекции
  • История развития

  • Руководство
  • Ученый совет
  • Нормативные документы
  • Сведения об образовательной организации
  • Управления и отделы
  • Государственные закупки

  • Институты
  • Филиалы
  • Колледжи
  • Центры
  • Образовательные программы
  • Магистратура
  • Аспирантура, докторантура
  • Военная подготовка
  • Дополнительное образование
  • Научно-техническая библиотека

  • Научные направления
  • Конференции
  • Конкурсы и гранты
  • Фестиваль науки
  • Организация НИР
  • Диссертационные советы
  • Центры коллективного пользования
  • Научные издания

  • Управление международных коммуникаций
  • Программа «Tempus» и «ERASMUS+»
  • Проект «NanoBRIDGE»
  • Проект «Bridge»
  • Проект «HP»
  • Академия «Cisco»
  • Инновационные предприятия
  • Центр трансфера технологий

  • Воспитательная работа
  • Кураторы
  • Профсоюзы
  • Студенческий клуб
  • Центр карьеры
  • Газета «За инженерные кадры»
  • Спорт и отдых
  • Медицинская помощь

  • НОВОСТИ
  • АНОНСЫ

Год науки и технологий — год новых свершений

В течение всего 2021 года при поддержке государства будут проходить просветительские мероприятия с участием ведущих деятелей науки, запускаться образовательные платформы и конкурсы для всех желающих.

Соглашение о сотрудничестве

В рамках соглашения будет идти подготовка кадров для газовой отрасли региона, организация совместных научно-исследовательских мероприятий, повышением квалификации сотрудников «Газпром трансгаз Саратов».

Презентация на тему Устойчивость откосов земляного полотна. Расчет коэффициента устойчивости земляного полотна

Презентация на тему Презентация на тему Устойчивость откосов земляного полотна. Расчет коэффициента устойчивости земляного полотна, предмет презентации: Разное. Этот материал содержит 8 слайдов. Красочные слайды и илюстрации помогут Вам заинтересовать свою аудиторию. Для просмотра воспользуйтесь проигрывателем, если материал оказался полезным для Вас — поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте наш сайт презентаций ThePresentation.ru в закладки!

  • Главная
  • Разное
  • Устойчивость откосов земляного полотна. Расчет коэффициента устойчивости земляного полотна

Слайды и текст этой презентации

Лекция 6 Устойчивость откосов земляного полотна. Расчет коэффициента устойчивости земляного полотна.

«Железнодорожный путь » курс лекций для студентов 3 курса 2 семестра специальности
«Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей»

Расчеты устойчивости откосов и склонов

Оценка устойчивости откосов и склонов выполняется с помощью инженерных методов.
Откосы это искусственные, а склоны – естественные наклонные поверхности.
Устойчивость откоса или склона количественно оценивается коэффициентом устойчивости k.
В общем виде k представляет собой отношение факторов, сопротивляющихся смещению, к факторам, его вызывающим.
Расчеты устойчивости производят при проектировании земляного полотна или противодеформационных мероприятий.
Оценка устойчивости выполняется из условия равновесия массива смещающегося грунта (блока возможного смещения) с некоторым запасом, который и является коэффициентом устойчивости k.

Читать еще:  Грунтовка глубокого проникновения для пола под плитку

Модель для расчета устойчивости (предпосылки и допущения)

1) Задача, исходя из линейности земляного полотна, решается как плоская, в двухмерной постановке.
2) Все формы поверхностей возможного смещения в расчетных схемах сводятся к трем основным:
а) произвольной формы, определяемой литологическим строением (предопределённая поверхность) — наиболее общая модель и применяется для оценки устойчивости на оползневых склонах;
б) круговая кривая (круглоцилиндрическая) — принимается при расчете устойчивости откосов, из глинистых грунтов, имеющих силы сцепления;
в) линейная (плоская) — возникает в сыпучих грунтах.
3) Предполагается, что массив смещающегося грунта при деформации перемещается как единое целое, без разделения на части и образования трещин (гипотеза «затвердевшего клина»).
4) Внешние нагрузки от веса ВСП рвс и подвижного состава рп заменяются фиктивными столбами грунта расчетного удельного веса γ высотою .

Общий случай расчета устойчивости (модель проф. Шахунянца)

Массив грунта блока смещения с внешними нагрузками условно вертикальными плоскостями делится на отдельные части (отсеки) так, чтобы в пределах отсека поверхность возможного смещения можно было бы заменить плоскостью с длиной li.
Устойчивость возможного блока
смещения в данной модели
определяется из условия
равновесия сил удерживающих
от сдвига к силам,
стремящимся
его сдвинуть.

Равновесие одного i–го отсека блока смещения.

Схема действующих на отсек
внешних и внутренних сил

Qi – сила веса i-го отсека (с учетом внешней нагрузки); в простейшем случае Qi = ω i ⋅1⋅γi, (1)
где ωi и γi – площадь и удельный вес грунта i-го отсека; сила веса Qi раскладывается на две силы:
нормальную Ni и тангенциальную Ti к плоскости основания отсека
Ni = Qi cos βi ; Ti = Qi sin βi, (2)
где βi – угол наклона основания i-го от-сека к горизонту; Ei-1 и Ei – силы, заме-няющие действие на i-й отсек соответ-ственно вышележащей и нижележащей части массива блока смещения;
Ri – нормальная реакция основания;
cili – сила сцепления (ci – удельное сцепление грунта основания отсека, li – длина основания отсека), fiRi – сила внутреннего трения (fi – коэффициент внутреннего трения, fi = tg ϕi, ϕi — угол внутреннего трения грунта).

Уравнения равновесия в схеме Шахунянца

Уравнения предельного равновесия отсека: равенство нулю сумм проекций всех сил на поверхность возможного смещения I-I и на нормаль к ней II-II
Ti = cili + fiRi + (Ei − Ei-1) cos βi (3.1);
Ni = Ri − (Ei − E i-1) sin βi (3.2).
Выразив Ri во втором уравнении и подставив его в первое, после несложных преобразований можно получить
Ti = cili + fi Ni + (Ei − Ei-1) (4)

Данное уравнение является условием предельного равновесия отсека, а для того, чтобы имело место устойчивое равновесие, необходимо, чтобы правая часть уравнения, представляющая собой сумму удерживающих сил, была бы в k раз больше левой его части – сдвигающей силы Ti .
Поэтому в условии предельного равновесия (4) необходимо увеличить сдвигающую силу Ti в k раз и тогда
k Ti = cili + fi Ni + (Ei − Ei-1) (5)

Уравнения равновесия в схеме Шахунянца (продолжение)

Уравнение (5) является условием устойчивого равновесия для i-го отсека блока смещения. В нем неизвестна сила Ei. Сила Ei-1 определяется из равновесия предыдущего блока. Эта сила называется оползневой и находится из уравнения устойчивого равновесия
Ei = ( k Ti − cili − fi Ni ) + Ei-1 (6)

Величина силы для последнего отсека получается, если записать уравнения последовательно для всех отсеков, с подстановкой значения Ei-1 из предыдущего уравнения и считая, что E0=0
Eп = ( k Ti − cili − fi Ni ) (7)

Если откос свободный, то Eп = 0 и тогда искомый коэффициент устойчивости определяется из уравнения (7)

Нормативные коэффициенты устойчивости

Полученное в расчетах устойчивости минимальное значение коэффициента kmin сравнивается с допускаемым значением [k], нормирование которого производится в СП 238.132600.2015

где γп – коэффициент надёжности по назначению сооружения (коэффициент ответственности сооружения); для линий: скоростных и особогрузонапряженных γп=1,25, для I и II категорий – γп =1,20, для III категорий–γп=1,15, для IV категорий–γп=1,10;

γfc – коэффициент сочетания нагрузок; при основном сочетании γfc =1,00, при особом (сейсмика) – γfc =0,90, для строительного периода – γfc =0,95;
γc – коэффициент условий работы; при использовании методов расчета, удовлетворяющих условиям равновесия, γc =1,00, при использовании упрощенных методов – γc =0,95.

Диплом Ельцов ДВ (Проект усиления земляного полотна на участке Пионеры — Чехов Южно-Сахалинской дистанции), страница 5

Описание файла

Файл «Диплом Ельцов ДВ» внутри архива находится в папке «Проект усиления земляного полотна на участке Пионеры — Чехов Южно-Сахалинской дистанции». Документ из архива «Проект усиления земляного полотна на участке Пионеры — Чехов Южно-Сахалинской дистанции», который расположен в категории «готовые вкр 2017 года». Всё это находится в предмете «дипломы и вкр» из восьмого семестра, которые можно найти в файловом архиве ДВГУПС. Не смотря на прямую связь этого архива с ДВГУПС, его также можно найти и в других разделах. .

Читать еще:  Укрепление поверхности откосов земляного полотна

Онлайн просмотр документа «Диплом Ельцов ДВ»

Текст 5 страницы из документа «Диплом Ельцов ДВ»

Был выполнен расчет по 100 вариантам положения поверхности смещения (рис.2.9), из них программой выбран вариант с минимальным коэффициентом устойчивости, равным единице (рис.2.10).

Рис.2.9. Расчет по множеству вариантов поверхности смещения

Рис.2.10. Минимальный коэффициент устойчивости

Коэффициент устойчивости K = 1.21.

По данным расчета были определены расчетные характеристики грунта, и по ним произведены расчеты на устойчивость откоса насыпи. Таким образом, по произведенным расчетам видно, что рассчитанный коэффициент не соответствует нормативному значению, следовательно, насыпь является неустойчивой, требуется произвести ее укреплению.

3 ПРОЕКТИРОВАНИЕ МЕРОПРИЯТИЙ ПО УСИЛЕНИЮ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

3.1 Обзор мероприятий по усилению земляного полотна

К основным техническим решениям по усилению основной площадки, нашедшие практическое применение на отечественных и зарубежных дорогах относятся: искусственный дерновой покров, габионы, контрбанкеты, контрфорсы, подпорные стенки, армогрунтовые стены, прошивающие сваи, шпоны, стягивающие элементы, анкерные конструкции, бермы, буронабивные сваи, свайная подпорная стена.

Все виды защитных сооружений земляного полотна проектируются с учетом рельефа местности, инженерно-геологических, геокриологических и природно-климатических условий участка, а также в комплексе с имеющимися на прилегающей к железнодорожной линии территории защитными сооружениями и устройствами[2].

Искусственный дерновой покров (рис.3.1) образуется посевом семян многолетних злаковых и бобовых трав (травосеяние). Он способен предохранять поверхность земляного полотна от размыва при скорости течения поверхностной воды до 1,5 м/с и даже защитить от небольшого волнового воздействия при высоте волны до 20 см. Если откосы земляного полотна сложены переувлажненными пылеватыми грунтами, в которых способны развиваться поверхностные сплывы, то для их предотвращения и удержания семян на откосе до образования корневой системы посев трав производится в железобетонных обрешетках. Там, где посев трав невозможен по грунтовым, климатическим, техническим условиям или экономически не оправдан, применяют покрытие откосов крупнообломочными грунтами.

Рис.3.1. Железобетонные обрешетки для посева трав: 1 — обрешетка, 2 — посев трав, 3 — железобетонная свайка

Габионы, (рис.3.2-3.3) конструктивно представляющие собой проволочный остов, заполненный камнем. Наиболее распространены коробчатые габионы — ящики прямоугольной формы с откидными крышками, изготовленные из металлической оцинкованной сетки, имеющей шестигранные звенья с двойным кручением. Ящики заполняются камнем, крышка закрывается и прикрепляется к стенкам габиона проволокой. В зависимости от высоты ящика коробчатые габионы подразделяются на высокие (высота от 0,5 до 1,0 м) и низкие (высота от 0,17 до 0,30 м — матрасы Рено). Габионы могут быть разделены на ячейки путем введения диафрагм, которые упрочняют конструкцию и облегчают работы по устройству и эксплуатации таких сооружений. Проволока для изготовления габионов имеет цинковое покрытие плотностью 0,240-0,290 кг/м2, предел прочности 380-500 МПа; ее относительное удлинение составляет менее 12%. При устройстве габионных сооружений в особо коррозионной среде используются габионы с поливинил-хлоридным покрытием.

Рис.3.2.Подпорная стенка из габионов

Рис.3.3.Конструкции коробчатых габионов: а — без диафрагмы, б — с диафрагмой, в — матрас Рено

Контрбанкет — (рис.3.4) насыпной массив из камня, гравия, песка или местного грунта в виде призмы у основания откоса насыпи; наиболее распространенное поддерживающее сооружение. Контрбанкеты устраивают для увеличения устойчивости откоса насыпи или оползневого косогора, как правило, при крутом поперечном уклоне основания насыпи (более 1:3) с низовой ее стороны. Размеры и конфигурация контрбанкетов определяются расчетами устойчивости откоса (склона). Контрбанкеты надежны, имеют значительный срок службы. Для уменьшения размеров контрбанкета и увеличения сил сопротивления сдвигу по его контакту с основанием насыпи применяют армированные контрбанкеты, представляющие собой массивы дренирующего грунта, армированного в основании различными конструкциями или материалами (сваями, старогодными железобетонными шпалами и др.), а внутри массива — арматурой в виде металлических сеток, геотекстиля, полимерных нитей.

Контрфорсы –(рис.3.5) небольшие массивы прямоугольного или трапецеидального сечения, как правило, встроенные в насыпь или откос выемки или прислоненные к крутому откосу скальных полувыемок. Материалами служат камень, бетон, обожженный грунт.

Рис 3.4.Армированные контрбанкеты (размеры в м): а — со старогодными железобетонными шпалами, б — с геотекстильной арматурой и щебнем

Рис 3.5.Контрфорсы в насыпи: расстояние l определяется исходя из обеспечения устойчивости массива грунта между контрфорсами с учетом образования арочного эффекта и обеспечения достаточных сил сопротивления по поверхности abcd

Подпорные (рис.3.6) стены применяются при устройстве насыпей на крутых косогорах, для поддержания трещиноватых крутых откосов скальных выемок, полувыемок и в других аналогичных случаях. Выполняются бутовой кладкой насухо, на цементном растворе, из бетона, железобетона, а также из габионов. Фундамент подпорных стен, в зависимости от характеристик грунтов, сооружается на естественном, либо на свайном основании.

Рис 3.6.Подпорные стены: а — поддерживающие откос насыпи,б — поддерживающие откос скальной выемки, 1 — застенный дренаж, 2 — лоток

Армогрунтовая стена (рис.3.7) представляет собой массив дренирующего грунта, армированный снаружи облицовочной стеной из железобетонных блоков, а внутри арматурой (металлические сетки, геотекстиль, геосетки). По поддерживающему воздействию такая стена заменяет собой контрбанкет из дренирующего грунта. Фундамент выполняется монолитным или из железобетонных блоков. Глубина его заложения определяется глубиной промерзания основания насыпи Облицовочная стена состоит из железобетонных блоков, уложенных друг на друга и объединенных песчано-цементным раствором. Металлические армирующие элементы располагаются дискретно по высоте, нетканый синтетический материал укладывается сплошными полосами шириной, необходимой для обеспечения внутренней и внешней устойчивости стены. Для отвода атмосферной воды, попа дающей в массив стены, за облицовочной стеной устраивают застенный дренаж и дренажные отверстия в швах между блоками. Стена системы Террамеш (рис.3.8) обычно армирована снаружи габионами, а внутри — металлическими сетками, при этом габион и сетка составляют единый элемент системы.

Читать еще:  Откос насыпи земляного полотна это

Для обеспечения устойчивости откосов насыпей и выемок, а также оползневых склонов применяют удерживающие устройства, такие, как прошивающие сваи и шпоны, стягивающие элементы [4].

Рис 3.7.Армогрунтовая стена: 1 — блоки облицовочной стены, 2 — фундамент, 3 — арматура, 4 — контур альтернативного решения – контрбанкета, 5 — критическая поверхность смещения

Рис.3.8.Стены системы Террамеш: а — с вертикальной лицевой гранью, б — со ступенчатой лицевой гранью, в — с лицевой гранью из сетки двойного кручения к которой прикреплено биополотно (так называемый «зеленый» Террамеш)

Анкерные конструкции (рис.3.9) используют для удержания балластного шлейфа конструкции. Они представляют собой один или несколько рядов инъецируемых анкеров, закрепленных в устойчивом ядре насыпи, которые передают требуемое натяжение на поверхность шлейфа через железобетонные плиты, расположенные на откосе. За счет натяжения анкеров происходит обжатие шлейфа с увеличением сил сопротивления смещению на контакте между шлейфом и грунтом ядра насыпи.

Рис. 3.9.Анкерные конструкции: а – разрез, б – план, 1 – железобетонная плита, 2 – балластный шлейф, 3 – анкер, 4 – ядро насыпи, расстояния la,l3,l–по расчету

Берма (рис.3.10) – это поддерживающее устройство, представляющее собой призму грунта, которая отсыпается при строительстве тем же грунтом, которым насыпается насыпь. Она представляет собой площадку, идущую вдоль пути у низа откоса земляного полотна или на самом откосе, берма устраивается для уменьшения давления массы грунта на бока канавы. Отсыпка берм является надежным способом повышения откосов.

Ширина бермы около насыпи в обычных условиях должна быть минимум 2 м; высота 4—6 м.

При использовании свайных конструкций в комплексе противооползневых мероприятий, решает ряд задач:

— проведение комплексных мероприятий по осушению тела оползня путем устройства дренажей под защитой свайных конструкций.

— механическое удержание смещающихся оползневых масс;

— локальных зон увлажнения у поверхности смещения;

Свайные противооползневые конструкций применяются в следующих инженерно-геологических условиях, которые характеризуются наличием:

— в пределах оползневого склона не смещающихся массивов, которые могут быть использованы, в частности, и для анкеровки удерживающей свайной конструкции.

Буронабивные сваи применяют в том случае, если мощность оползневых или покровных грунтов более пяти метров (рис.3.11).

Рис 3.11. Схема противооползневой конструкции, на буронабивных сваях, закрепляющих скол, подрезанный выемкой: 1 – железобетонный ростверк; 2- анкерная тяга; 3 – верховая подпорная стенка; 4 – оползневые грунты; 5 – коренные породы; 6 – совершенный дренаж; 7 – буронабивные сваи

При значительных оползневых давлениях в качестве свайной конструкции используют железобетонные столбы глубокого заложения. Следует помнить, что свайные столбы требуется размещать рядами на таком расстоянии друг от друга в ряду, которое исключает обтекание их оползневым грунтом [4].

Свайная подпорная стена на исследуемом объекте рассматривается как один из вариантов решения укрепления откоса насыпи, так как данный метод укрепления является достаточно технологичным, максимально механизированным и требующий минимального выполнения земляных работ.

Берма является одним из наиболее распространенных мероприятий по регулированию оползневого рельефа, так как данное мероприятие является надежным способом повышения устойчивости откосов.

3.2 Расчет и проектирование усиления насыпи бермой

Для определения геометрических размеров бермы, выполнены расчеты устойчивости методом конечных элементов.

Для достижения устойчивости откоса насыпи, ширина бермы должна составлять 8 метров, а ее высота 9 метров. Берма отсыпается из тех же грунтов что и насыпь.

3.2.1 Расчет устойчивости откоса насыпи поперечного профиля насыпи, усиленной бермой КМ120 ПК9

Сформирована исходная модель земляного полотна, основания и бермы включающая четыре макроэлемента: основание, земляное полотно, балластную призму и шпалу.

Физико-механические характеристики грунтов задавались по материалам инженерно-геологических изысканий. Прочностные характеристики (угол внутреннего трения и удельное сцепление) приняты в соответствии с ручными расчетами методом Г.М. Шахунянца (С = 17 кПа, φ = 22,85 ). Физико-механические характеристики приведены в табл. 2.5.

Исходные макроэлементы разбиты сеткой конечных элементов. Общее количество конечных элементов – 866. Минимальный размер 0,4 м, максимальный размер 4м.

Макроэлементы разбивалась так, чтобы конечные элементы были максимально близки по форме к равностороннему треугольнику.

К шпале прикладывается распределенная нагрузка, ее интенсивность равна 100 кПа.

Расчетная модель приведена на рис.3.12.

Был выполнен расчет по 100 вариантам положения поверхности смещения (рис.3.13), из них программой выбран вариант с минимальным коэффициентом устойчивости (рис 3.14).

Рис.3.13.Расчет по множеству вариантов поверхности смещения

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector