Приложение 7 (рекомендуемое). Методика расчета толщины слоя замены слабого и пучинистого грунта дренирующим

Приложение 7
Рекомендуемое

Методика
расчета толщины слоя замены слабого и пучинистого грунта дренирующим

Величину замены определяют расчетами, исходя из условий: обеспечения требуемой прочности основной площадки и ограничения величины деформаций железнодорожного пути под воздействием морозного пучения грунтов земляного полотна.

Расчет величины замены с целью обеспечения требуемой прочности основной площадки выполняют в такой последовательности:

1. Устанавливают величину нормативного давления под подошвой шпалы от воздействия поездной нагрузки.

2. Производят расчет и составляют график распределения нормальных напряжений по глубине от бровки полотна h от действия постоянной и поездной нагрузок (рис. 1).

3. Определяют величину критического давления для двух значений глубины h, например h = 0, h = 1 м по формуле

, (1)

где А и Б - параметры, значения которых устанавливают по номограмме рис. 2, в зависимости от сдвиговых характеристик грунта-сцепления С, кПа и угла внутреннего трения, , град.

Значения критического давления при h = 0 и h = 1 м наносят на график и через них проводят прямую , характеризующую закономерность изменения критического давления по глубине.

4. По точке пересечения кривой , величине нормативного давления поездной нагрузки и прямой устанавливают глубину , на которой величина действующих напряжений равна величине критического давления для данного грунта. Согласно теоретическим зависимостям на этой и больших глубинах возможность возникновения остаточных деформаций грунта в пределах основной площадки земляного полотна при действии расчетной нагрузки исключается. Поэтому толщину слоя замены можно назначать по условию

. (2)

5. Величину замены слабого грунта с целью ограничения деформаций пути под воздействием морозного пучения промерзающих грунтов земляного полотна определяют по формуле

, (3)

где Н - глубина сезонного промерзания; - допустимая высота пучения промерзающих грунтов основания, принимаемая в зависимости от скорости движения поездов, км/ч; f - интенсивность пучения грунтов естественного основания в долях единицы, принимаемая по табл. 1 рекомендуемого приложения 9; , - коэффициенты теплопроводности соответственно мерзлого и дренирующего грунтов замены, ;

        Скорость                            Допустимая

        движения                       величина суммарного

     поездов, км/ч                       пучения h_д, мм

         50   . . . . . . . . . . . . . . . . .  50

        51-70   . . . . . . . . . . . . . . . .  35

        71-120  . . . . . . . . . . . . . . . .  25

       121-180  . . . . . . . . . . . . . . . .  20

6. Толщину слоя замены целесообразно назначать равной большей из величин, полученных по формулам (1) - (3), но не более 1,5 м.

Примеры расчета

Дано. При инженерно-геологических изысканиях установлено, что основание выемки сложено пылеватыми суглинками, имеющими естественную влажность, равную , и следующие величины физико-механических и теплофизических характеристик:

; С = 15 кПа, ;

глубина сезонного промерзания Н = 240 см.

Решение. Выполняют расчет по условиям прочности основной площадки земляного полотна.

Строят график распределения напряжений по глубине (см. рис. 1). Для построения прямой по номограмме, приведенной на рис. 2, в зависимости от заданных величин С и находят значения А = 0,32 и Б = 2,0 м.

Задаваясь значениями глубины h = 0 и h = 1 м, получают точки прямой, характеризующей бытовое давление на этих глубинах при полученных значениях А и Б

;

.

По этим точкам на график распределения напряжений (см. рис. 1) наносят прямую и находят точку ее пересечения с кривой 2; ордината точки пересечения соответствует глубине . В данном примере  см.

Выполняют расчет по условиям воздействия морозного пучения.

При скорости движения до 70 км/ч находят  мм. Интенсивность пучения f = 0,15 (см. табл. 2 рекомендуемого приложения 9) при влажности . Теплопроводность пылеватого суглинка при этой влажности град-ч, теплопроводность дренирующего грунта град-ч (песок, при влажности W = 10%).

Подставляя приведенные данные в формулу (3), получим

м.

В данном случае , поэтому величину вырезки требуется назначать по величине . Но учитывая, что она больше 1,5 м, назначаем толщину слоя замены, равную 1,5 м, и одновременно предусматриваем мероприятия, направленные на осушение глинистых грунтов основания в зависимости от гидрогеологических, топографических и других природных условий*.

______________________________

* Методические рекомендации по проектированию земляного полотна железных дорог на пучинистых грунтах в суровых климатических условиях, М., ЦНИИС, 1986.