Определение допустимых осадок основания земляного полотна
Для установления допустимых остаточных деформаций земляного полотна используем данные таблицы 3 СП 238.1326000.2015. Для линий II категории допустимая полная остаточная деформация основания насыпи до реконструкции или капитального ремонта линии составляет 0,40 м, интенсивность осадки основания не более 150 мм/год, расчетная допустимая величина деформации равномерного морозного пучения не более 20 мм, допустимая упругая осадка основания насыпи – не более 2 мм.
С учетом этого главным критерием в данной ситуации является интенсивность осадки, поскольку в данном случае она будет реализовываться за счет оттаивания грунтов основания насыпи. Таким образом за допустимую остаточную деформацию насыпи примем интенсивность осадки и определим оптимальную высоту насыпи, при которой осадка основания не превысит ежегодную допустимую деформацию основания.
Определим
оптимальную высоту насыпи, исходя из
условия расчетной осадки основания
земляного полотна
.
Определение расчетной глубины сезонного оттаивания грунтов основания
Воспользуемся результатами расчета, выполненными в ходе решения задачи в рамках практического занятия № 2.
В случае, когда грунты основания представлены двумя-тремя слоями, а их физические и теплофизические свойства которых существенно различаются, нормативная глубина сезонного оттаивания определяется по следующим формулам:
при двух слоях:
при трех слоях:
где
и – толщины первого (верхнего) и второго слоев, м;
, , – нормативные глубины сезонного оттаивания в случаях однородного сложения площадки грунтами соответственно первого, второго и третьего слоев, определяемые по методике, приведенной в материалах к практическому занятию № 1 или по картам.
С учетом определения для города Якутска глубин сезонного оттаивания для отдельных разновидностей грунтов определим по вышеприведенным формулам глубину сезонного оттаивания слоистого основания.
Конструкция трехслойная. Из условий задачи следует, что первый слой представлен торфом, мощностью 0,25 м, второй суглинком мощностью 1,35 м, далее залегает до глубины 5,0 м мелкий песок. Тогда:
Ранее определили нормативные глубины сезонного оттаивания для трех разновидностей грунтов, слагающих основание будущей насыпи. Тогда:
для торфа:
для суглинка:
для мелкого песка:
В конечном итоге получим:
Расчетная глубина сезонного оттаивания грунтов основания вычисляется по формуле:
где - коэффициент теплового влияния сооружения, принимается при проектировании земляного полотна равным 1,0.
Тогда
Определение глубины сезонного оттаивания грунтов дорожной конструкции
Дорожная конструкция состоит из трех слоев. Толщина верхнего (первого) слоя - балластная призма составляет 0,40 м. С учетом засыпки шпальных ящиков щебнем и, учитывая высоту шпалы в середине 14,5 см, общая толщина щебня составит 0,55 м. Т.е.
Толщина второго слоя – тело насыпи, сооружаемой из песка средней крупности неизвестна.
Определим глубины сезонного оттаивания щебня и песка средней крупности, как для материалов, применяемых для сооружения тела насыпи и балластной призмы.
Нормативная глубина оттаивания каждого слоя определяется по формуле:
где
– глубина
сезонного оттаивания, переделяемая по
картам, приведенным на рис. 2.1-2.4 или в
соответствии с методикой, рассмотренной
при решении задачи № 1;
– коэффициент,
учитывающий фактическую влажность
грунта. При аналитическом определении
глубины сезонного оттаивания по методике,
приведенной в задаче № 1
.
При использовании карт изолиний
принимается с данными, указанными на
рис. 2.1-2.4;
– коэффициент,
учитывающий интенсивность оттаивания
балластного слоя железнодорожного
пути. Для тела насыпи
.
При определении коэффициента влажность грунтов насыпи принимается нормативной (близкой к оптимальной). В первом приближении можно использовать данные приведенные ниже (влажность приведена в %):
Значение коэффициента следует принимать в соответствии с данными, приведенными ниже:
Рассмотрим слой щебня. По рис. 2.3 для г. Якутска находим:
Нормативная
влажность – 3 %, тогда
(рис. 2.3)
Значение коэффициента принимаем равным 1,25. Тогда:
Аналогичным образом определяем нормативную глубину сезонного оттаивания слоя песка средней крупности:
По рис. 2.3 для г. Якутска находим:
Нормативная
влажность – 7 %, тогда
(рис. 2.3)
Значение коэффициента принимаем равным 1,0. Тогда:
Найдем нормативную глубину оттаивания всей дорожной конструкции. Поскольку имеем два слоя, воспользуемся формулой:
Тогда расчетная глубина сезонного оттаивания дорожной конструкции будет равна
где - коэффициент теплового влияния сооружения, принимается при проектировании земляного полотна равным 1,0.
Тогда:
