Материал: 1757

3.2. Проверка устойчивости слабого основания насыпи (30 %)

Деформации чаще всего происходят в период строительства или вскоре после возведения насыпи.

Насыпи, возводимые на слабых основаниях, могут значительно проседать из-за уплотнения грунта основания и выжимания его в стороны из-под насыпи.

В задачупроверки устойчивости основания входят выявление возможности и степени опасности бокового выдавливания грунта изпод подошвы насыпи. На основе результатов расчета устойчивости должен быть сделан вывод о возможности использования слабого основания, либо о необходимости выполнения конструктивнотехнологических мероприятий по повышению устойчивости основания. Конструктивные мероприятия по повышению устойчивости основания рассматриваются в курсе дисциплины «Изыскания и проектирование автомобильных дорог в сложных природных условиях».

В качестве критерия обеспеченности устойчивости слабого основания принимается отсутствие областей разрушения, т.е. областей, где сопротивление грунта сдвигу ниже величины опасных касательных напряжений.

Устойчивость основания обеспечивается при величине коэффициента безопасности

насыпи и свойств слабых грунтов в их природном залегании, но и от режима возведения насыпи. В связи с этим величина Кб может устанавливаться применительно к условиям:

-быстрой (условно мгновенной) отсыпки насыпи Кбн ;

-медленной (в соответствии со скоростью уплотнения и

упрочнения слабой толщи) отсыпки насыпи Кбк .

При трапецеидальном очертании насыпи эпюру расчетной нагрузки на основание следует принимать в виде равнобочной трапеции. При

этом величина максимальных напряжений на поверхности основания определяется по формулам [6]:

при расчете на быструю отсыпку

насыпи, м; нв – удельный вес грунта насыпи ниже уровня подземных вод, кН/м3; zWL – расстояние от поверхности основания до расчетного уровня подземных вод, м; Sк– конечная осадка основания насыпи, м.

Если при расчете на медленную отсыпку Sк zг.в , то расчетная нагрузка определяется по формуле (3.3).

Расчет величины конечной осадки насыпи Sк выполняется

методом послойного суммирования. Принимается, что на осадку насыпи влияет лишь толща грунтов определенной мощности hсж ,

называемая сжимаемой толщей. Практически считается, что нижняя граница сжимаемой толщи (НГСТ) находится на глубине, где дополнительные напряжения от веса насыпи составляют 20 % от природного давления.

Сжимаемую толщу hсж делят на слои толщиной hi 0,4В. При

делении сжимаемой толщи границы слоев необходимо совмещать с границами естественных слоев грунта, так как их модули деформации чаще всего различны.

Для горизонтальных площадок, лежащих на оси насыпи, вычисляют нормальные сжимающие напряжения от веса насыпи z и от веса грунта основания (природное давление) пр .

Напряжение от давления, создаваемого насыпью в центре её

где н– коэффициент, учитывающий изменение напряжений по глубине z, принимаемый по прил. 3 в зависимости от mz z/ B и

b

hн

Рис. 3.1. Расчетная схема определения конечной осадки насыпи по ее оси методом послойного суммирования (III слой – водонепроницаемый)

При расчете природного давления грунтов, расположенных ниже уровня подземных вод, необходимо учитывать взвешивающее действие воды. В этом случае вместо i используют в , определяемый по формуле (1.3).

При определении природного давления на кровле слоя водонепроницаемого грунта (глина, суглинок твердый и полутвердый) необходимо учитывать дополнительное гидростатическое давление:

где w – удельный вес воды, кН/м3 ( w =9,81 кН/м3); hw– расстояние от уровня подземных вод до кровли слоя водонепроницаемого грунта,м.

После этого строят эпюры пр и z (рис. 3.1) и находят НГСТ

(нижняя граница сжимаемой толщи), т.е. глубину на которой соблюдается условие z 0,2 пр. Эту глубину находят графически путем наложения уменьшенной в пять раз эпюры природного давления пр на эпюру напряжения от веса насыпи z .

Суммарную осадку насыпи определяют путем суммирования осадок отдельных слоев сжимаемой толщи по формуле

где i – среднее вертикальное напряжение в i-ом слое грунта от веса насыпи, кПа; hi – толщина i-го слоя грунта, м; Ei– модуль деформации грунта i-го слоя, кПа.

Расчетная высота насыпи hр определяется по формуле [6]

где 0 – удельная нагрузка на поверхности проезжей части от колеса расчетного автомобиля, кН ( 0 = 100 кН); Кусэ – коэффициент

приведения подвижной нагрузки к эквивалентной статической при расчете устойчивости.

Величина коэффициента приведения Кусэ устанавливается по

формулам:

– при H B/4

где H – мощность слабой толщи, м; D – диаметр отпечатка расчетного колеса, м (D = 0,37 м).

Безопасная нагрузка pб определяется по формулам [6]:

– при расчете на быструю отсыпку

будет иметь после завершения процесса уплотнения под расчетной нагрузкой, кПа.

В формулах (3.13) и (3.15): сн и cк – соответственно начальное и конечное удельное сцепление грунта; н и к – соответственно начальный и конечный угол внутреннего трения грунта. В данной курсовой работе допускается принимать, что сн сI , cк cII , н I

ик II (см. табл. 1.3).

Взависимости от степени устойчивости, основания делят на три

типа (табл. 3.3).

Таблица 3.3

Типы оснований по степени устойчивости