Расчет общей устойчивости откосов выемки

Проектирование глубокой выемки

Состав работы и исходные данные

 

Во втором разделе курсового проекта необходимо:

1) Запроектировать поперечный профиль выемки со всеми обустройствами на основании расчета общей и местной устойчивости откосов выемки.

2) Запроектировать горизонтальный траншейный дренаж для понижения грунтовых вод с оценкой его эффективности.

Исходные данные для проектирования берутся из задания. Для данного раздела физико-технические характеристики грунтов представлены в таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Физико-технические характеристики грунтов

Условный номер грунта	Тип грунта	ρs, т/м3	aкп, м	I0, доли	kф, м/с	Wм, Wp, %	WL, %	ee	We, %	c , кПа	φ, град
9б	Суглинок тяжелый	2,71	1,4	0,09	1∙10-9	20	33	0,74	21	22	20

 

 

Проектирование поперечного профиля выемки

Определение и назначение основных конструктивных элементов

 

Глубина выемки  определяется по ее оси как разность отметок поверхности земли  и профильной бровки основной площадки :

                                                           (2.1)

Ширина основной площадки рассчитывается по формуле

                                         (2.2)

где b – нормативная ширина основной площадки на прямом участке пути, м;

 – уширение основной площадки на кривых участках пути, м;

 – расстояние между осями смежных путей на прямом участке пути, м;

 – габаритное уширение междупутного расстояния на кривых участках
пути, м.

Основная площадку земляного полотна условно разделена на внутреннюю В_вн и наружнюю части В_нар, определяемые по формулам

                                            (2.3)

                                       (2.4)

Так для участка IV категории железной дороги при радиусе кривой 500 м ширина основной площадки равна:

 

При этом следует учесть, что выемка находится в переувлажненных глинистых грунтах, имеющих низкую несущую способность. Следовательно, при реконструкции требуется усиление рабочей зоны земляного полотна с помощью устройства защитного слоя из дренирующих грунтов (рисунок 2.1).

Рисунок 2.1 – Рабочая зона земляного полотна из слабых грунтов с защитным слоем из дренирующего грунта

Размеры кюветов: глубина – 0,6 м, ширина дна – 0,4 м, крутизна
откосов – 1:1,5.

Ширина закюветных полок – 3 м, уклон поверхности закюветных полок – 0,02…0,04.

Крутизна откосов выемки (первоначально) – 1:1,5.

Расстояние от бровок откоса до нагорной канавы – не менее 5 м на двухпутном участке. Минимальные размеры нагорной канавы: глубина и ширина по дну – 0,6 м, крутизна откосов – 1:1,5.

 

Расчет общей устойчивости откосов выемки

 

Схема откосов выемки при плоской поверхности возможного смещения приведена на рисунке 2.2.

Коэффициент устойчивости K₀ и угол наклона β₀ критической плоскости смещения к горизонту при принятом значении m определяют по формуле

                                (2.5)

                                                              (2.6)

                                                  (2.7)

                                          (2.8)

где α – угол наклона образующей откоса к горизонту;

p – пригрузка заоткосной поверхности, кН/м², p = 0;

H – приведенная высота откоса, м.

Рисунок 2.2 – Схема к расчету общей устойчивости откоса выемки при плоской поверхности возможного смещения

Высота откоса и угол наклона образующей откоса к горизонту определяются

                                                                 (2.6)

                      (2.7)

                                                              (2.8)

где l_к – расстояние между бровками кювета, м, l_к = 2,2 м;

l_п – ширина закюветной полки, м, l_п = 3 м;

t_з – толщина защитного слоя, t_з = 1,0 м.

Далее полученное значение K₀ сравнивается с допускаемым [K], которое определяется по формуле 1.23.

Первоначально крутизна откосов выемки m = 1,5.

Общая устойчивость откоса выемки при m = 1,5 обеспечивается, для дальнейшего расчета местной устойчивости принято данное значение заложения откоса.