2. Выбор принципа проектирования земляного полотна на вечномерзлых грунтах.

Для установления принципа проектирования следует руководствоваться таблицей 3.3 [1]. Подзона распространения многолетнемерзлых грунтов устанавливается по карте дорожно-климатического районирования (рис. 3.1) [1]. Тип местности по условиям увлажнения устанавливается в соответствии с таблицей 3.4 [1].

В основании насыпи залегает торф с мощностью (0,51 м), суглинок мощностью 1,35 м и супесь. Относительное сжатие суглинка при оттаивании под нагрузкой составляет δ=0,40, супеси δ=0,30. Таким образом, тип основания по просадочности - III, так как у суглинка δ=0,40 (табл. 3.1).

В нашем случае имеем: для г. Вилюйска – подзона распространения вечномерзлых грунтов – I2, тип местности по условиям увлажнения – 3 тип, поскольку имеется заболачивание, с поверхности залегает торф с влажностью 340 %, наблюдается избыточное увлажнение грунтов основание (суглинки при оттаивании приобретают текучую консистенцию).

Таким образом, при проектировании следует выбирать II принцип строительства земляного полотна на вечномерзлом основании, предусматривающий использование талых грунтов в основании при условии не превышения допустимых осадок грунтов основания.

Поскольку для проектирования выбирается II принцип, тогда обеспечение надежности земляного полотна обеспечивается определенной высотой насыпи, при которой верхняя граница вечномерзлой толщи грунта сохраняется на определенном уровне и осадка основания насыпи в оттаявшее основание не будет превосходить допустимой величины. Высота насыпи, при которой осадка основания при оттаивании слагающих его грунтов не буде превосходить допускаемых величин, называется оптимальной высотой насыпи . Высота насыпи не должна быть меньше оптимальной. Если по условиям продольного профиля нельзя обеспечить насыпь высотой или более, то производят замену грунта в основании насыпи. Глубина замены и высота надземной части в сумме должны составлять .

3. Определение допустимых осадок основания земляного полотна

Для установления допустимых остаточных деформаций земляного полотна используем данные таблицы 3 СП 238.1326000.2015. Для линий I 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 So=0,15 м.

4. Определение глубины сезонного оттаивания грунтов дорожной конструкции

Исходя из результатов решения задачи № 2, глубина сезонного оттаивания грунтов основания составляет 2,60 м.

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;

– коэффициент, учитывающий фактическую влажность грунта. При использовании карт изолиний принимается с данными, указанными на рис. 2.1-2.4 [1];

– 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 используются данные, приведенные в методических указаниях [1].

Рассмотрим слой щебня. Для г. Вилюйска 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. Вилюйска 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: