Приложение 10(К). Примеры расчетов

Приложение 10(К)

Примеры расчетов

1. Пример расчета требуемой толщины тонкослойной насыпи с геотекстильной прослойкой на торфяном основании для обеспечения проезда

Исходные данные:

- среднее удельное давление от колеса = 0,6 МПа;

- диаметр отпечатка колеса = 36 см;

- грунт насыпного слоя - песок среднезернистый = 30°; = 1,8 ;

- грунт основания - торф, тип I-A, С = 0,015 МПа; = 0,27 МПа;

- геотекстильный материал - нетканый иглопробивной, = 100 Н/см;

- допустимая глубина колеи = 11 см.

Задаем значение = 0,6 м и проверяем условие (И.1):

МПа;

;

; см;

по номограмме для м определяем МПа;

по графику для = 0° определяем = 6,8; = 2,6; = 0;

МПа;

МПа;

МПа.

Условие (И.1) выполнено.

- Проверяем условие (И.8).

см.

Так как , расчет необходимо повторить для = 0,7 м.

см.

Условие (И.8) выполнено. Вместе с тем можно, не изменяя высоту насыпи, подобрать геосинтетический материал с более высоким модулем деформации для обеспечения условия .

Задавшись модулем материала, равным 350 Н/см, определяем по формуле

МПа.

см.

Таким образом, не изменяя (не увеличивая) высоту насыпи, обеспечиваем соблюдение условия (И.8).

2. Пример расчета насыпи на слабом основании с использованием армоэлементов из геосинтетических тканых материалов

Исходные данные:

- насыпь высотой 6 м (Н = 6 м); ширина земляного полотна 15 м; крутизна откосов m = 1:1,5; нагрузка на поверхности насыпи q = 30 кН/пог.м;

- слабое основание мощностью 4 м представлено легкими суглинками с показателем текучести > 0,5 (текучепластичная консистенция); слабые грунты подстилаются моренными суглинками твердой консистенции;

- насыпь отсыпается из мелкозернистого песка с = 1,85; = 25°; С = 1 ; = 1,75 ;

- грунты слабого основания до глубины 4 м имеют следующие показатели физико-механических свойств: = 6°; С = 1 ; = 1,85 ;

- подстилающие моренные суглинки твердой консистенции характеризуются следующими показателями: = 15°; С = 3,5 ; = 1,8 .

Порядок расчета

- Выполняют оценку устойчивости насыпи на слабом основании. Расчет осуществляется на основе метода кругло-цилиндрических поверхностей скольжения (КЦПС) в интерпретации К. Терцаги по программе Союздорнии или вручную, например, с использованием графика Н. Янбу.

После анализа результатов оценки при значении (при ) повторно производят расчет устойчивости насыпи на слабом основании по методу КЦПС с учетом армоэлемента из геосинтетического материала на поверхности основания и определяют требуемые значения дефицита удерживающих сил на армоэлементе и расчетной прочности материала (кН/пог.м).

Результаты расчета

На основе выполненных расчетов как вручную, так и по программе ЭВМ получено:

- в исходном состоянии устойчивость насыпи на слабом основании не обеспечена: ;

- дефицит удерживающих сил на уровне предполагаемой укладки армоэлемента из ГМ составляет 11,7 т (117 кН/пог.м);

- расчетная величина прочности материала (ГМ):

кН/пог.м;

- для указанных целей может быть рекомендован тканый материал с прочностью 230 кН/пог.м;

- в случае использования материала в качестве временного армоэлемента расчетное значение прочности может быть принято равным 117 кН/пог.м.

3. Пример расчета устойчивости против бокового плоского скольжения

Исходные данные:

- насыпь высотой 6 м (Н = 6 м); грунт - мелкий песок, = 30°; = 1,75 ; внешняя распределенная нагрузка кН/м;

- армоэлемент - тканый материал с расчетной прочностью 50 кН/м;

- коэффициент удельного веса грунта (табл. 3.2 приложения 8) - ;

- коэффициент корректировки величины распределенной внешней нагрузки (табл. 3.2) - ;

- коэффициент активного бокового давления от грунта насыпи .

Определяем максимальную нагрузку на армоэлемент на уровне бордюрной кромки насыпи:

т/пог.м.

Максимальная нагрузка на армоэлемент значительно превышает прочность используемого материала. В связи с этим целесообразно в целях экономии принять расчетную прочность тканого материала, равную 20 кН/пог.м.

К указанному варианту расчета следует выполнить проверку на контактное взаимодействие геосинтетического материала на проскальзывание. Поверхности взаимодействия (контактирования) на контактах армоэлемент - грунт насыпи, армоэлемент - грунт слабого основания (поверхность) представляют собой потенциальные поверхности скольжения. Проскальзывание исключается, если выполнены условия уравнения

; ; ;

здесь - сила трения между грунтом насыпи и армоэлементом;

- величина горизонтальной составляющей активного давления;

- сила трения между армоэлементом и грунтом основания;

F - прочность материала армоэлемента;

С - условное сцепление грунта.

Расчет силы трения по верхней поверхности геосинтетического армоэлемента (контакт с грунтом насыпи)

т/пог.м;

(здесь ; n - крутизна откоса).

Расчет силы трения по нижней поверхности армоэлемента из геосинтетики (поверхность грунта слабого основания). Для начального состояния (мгновенная отсыпка):

т/пог.м

( - начальная величина сцепления грунта).

Для конечного состояния:

т/пог.м.

( - конечная величина сцепления грунта).

Проверяем требуемые условия:

1) ; ;

2) ; .

Таким образом, констатируем, что указанные условия выполнены; исключается проскальзывание как сверху, так и снизу геосинтетического армоэлемента.