Изменения

При сооружении земляного полотна по индивидуальным проектам, а также при разработке мероприятий по его усилению и стабилизации производят расчеты по определенным методикам. При проектировании поперечных профилей насыпей и выемок и при проверках состояния существующего земляного полотна выполняются расчеты устойчивости откосов, определяемой как способность откосов противостоять сдвигающим усилиям в грунтах, возникающим при действии объемных сил и поездной нагрузки и стремящимся вывести откосы из исходного состояния статического (в отсутствие поезда) или динамического (при проходе поезда) равновесия. Устойчивость откосов принято оценивать коэффициентом устойчивости К, который в общем случае представляет собой отношение факторов, удерживающих откос в состоянии равновесия, к факторам, способствующим его нарушению. Для численного определения коэффициента устойчивости применяют различные методы, основанные на зависимости К от геометрических параметров полотна, формы и характеристик поверхностей возможного смещения и параметров грунтов – главным образом удельного веса γ, кН/м3, и сопротивления сдвигу, характеризуемого углом внутреннего трения φ и удельным сцеплением С, кПа.

 

 

При сооружении земляного полотна по индивидуальным проектам, а также при разработке мероприятий по его усилению и стабилизации производят расчеты по определенным методикам. При проектировании поперечных профилей [[насыпей]] и [[выемок]] и при проверках состояния существующего земляного полотна выполняются расчеты устойчивости [[откосов]], определяемой как способность откосов противостоять сдвигающим усилиям в грунтах, возникающим при действии объемных сил и поездной нагрузки и стремящимся вывести откосы из исходного состояния статического (в отсутствие поезда) или динамического (при проходе поезда) равновесия. Устойчивость откосов принято оценивать коэффициентом устойчивости К, который в общем случае представляет собой отношение факторов, удерживающих откос в состоянии равновесия, к факторам, способствующим его нарушению. Для численного определения коэффициента устойчивости применяют различные методы, основанные на зависимости К от геометрических параметров полотна, формы и характеристик поверхностей возможного смещения и параметров грунтов – главным образом удельного веса γ, кН/м3, и сопротивления сдвигу, характеризуемого углом внутреннего трения φ и удельным сцеплением С, кПа.

 

 

Поскольку земляное полотно имеет значительную протяженность вдоль ж.-д. пути, для расчетов К могут быть использованы плоские задачи, в т. ч. с цилиндрическими (для связных грунтов) и плоскими (для сыпучих грунтов) поверхностями возможного смещения, которые выбирают так, чтобы отличие расчетной поверхности от фактической было минимальным. В действительности смещения откосов происходят обычно по поверхностям, близким к чашеобразным, и задача является объемной. Значения К, определяемые для одного и того же откоса в плоской и объемных задачах, могут существенно различаться (вплоть до 50%), однако при расчетах предпочтение обычно отдают более простым плоским задачам, компенсируя погрешности коэффициентом запаса.

Поскольку земляное полотно имеет значительную протяженность вдоль ж.-д. пути, для расчетов К могут быть использованы плоские задачи, в т. ч. с цилиндрическими (для связных грунтов) и плоскими (для сыпучих грунтов) поверхностями возможного смещения, которые выбирают так, чтобы отличие расчетной поверхности от фактической было минимальным. В действительности смещения откосов происходят обычно по поверхностям, близким к чашеобразным, и задача является объемной. Значения К, определяемые для одного и того же откоса в плоской и объемных задачах, могут существенно различаться (вплоть до 50%), однако при расчетах предпочтение обычно отдают более простым плоским задачам, компенсируя погрешности коэффициентом запаса.

[[Файл:Zp formula 8.jpg|center]]

[[Файл:Zp formula 8.jpg|center]]

При этом деформация рассматривается как вращение блока возможного смещения (как единого целого) вокруг оси О круглого цилиндра, а след поверхности АВ представляет собой круговую кривую радиуса R. Расчет ведется на единицу длины откоса. Для более точного определения К блок возможного смещения делится вертикальными плоскостями на части (отсеки) длиной li, в пределах которых для каждого отсека находят объемные силы Qi (силы тяжести отсека, кН/м), их нормальные (Ni) и тангенциальные (Ti) составляющие, силы трения Fi-fiNi (кН/м) и сцепления Cj = Ci-lj (кН/м), где f=tgφi - коэффициент внутреннего трения грунта; φi - угол внутреннего трения; ci - удельное сцепление грунта, кПа. Силами, создающими удерживающие моменты, являются силы Fi и Ci, реализуемые при смещении по поверхности AB сдвигающими силами - Ti.

При этом деформация рассматривается как вращение блока возможного смещения (как единого целого) вокруг оси О круглого цилиндра, а след поверхности АВ представляет собой круговую кривую радиуса R. Расчет ведется на единицу длины [[откоса]]. Для более точного определения К блок возможного смещения делится вертикальными плоскостями на части (отсеки) длиной li, в пределах которых для каждого отсека находят объемные силы Qi (силы тяжести отсека, кН/м), их нормальные (Ni) и тангенциальные (Ti) составляющие, силы трения Fi-fiNi (кН/м) и сцепления Cj = Ci-lj (кН/м), где f=tgφi - коэффициент внутреннего трения грунта; φi - угол внутреннего трения; ci - удельное сцепление грунта, кПа. Силами, создающими удерживающие моменты, являются силы Fi и Ci, реализуемые при смещении по поверхности AB сдвигающими силами - Ti.

Как правило, К рассчитывают по формуле Г. М. Шахунянца:

Как правило, К рассчитывают по формуле Г. М. Шахунянца:

где ρn — расчетное напряжение от поездной нагрузки на основной площадке, кПа; γ - удельный вес грунта, кН/м3.

где ρn — расчетное напряжение от поездной нагрузки на основной площадке, кПа; γ - удельный вес грунта, кН/м3.

Для оценки устойчивости откоса методом направленного поиска (при варьировании положения поверхности возможного смещения) находится такая критическая поверхность, при которой величина К будет наименьшей из всех возможных. Это наименьшее значение К сравнивается с допускаемой величиной [К], которая определяется как

Для оценки устойчивости откоса методом направленного поиска (при варьировании положения поверхности возможного смещения) находится такая критическая поверхность, при которой величина К будет наименьшей из всех возможных. Это наименьшее значение К сравнивается с допускаемой величиной [К], которая определяется как

При проектировании поперечных профилей насыпей и выемок стремятся получить проектное решение, при котором откосы будут равноустойчивы, т. е. в любых их частях наименьшие значения К должны быть не менее [К] (для обеспечения устойчивости с нужным запасом) и быть примерно одинаковыми (для обеспечения наименьших объемов земляных работ).

При проектировании поперечных профилей насыпей и выемок стремятся получить проектное решение, при котором откосы будут равноустойчивы, т. е. в любых их частях наименьшие значения К должны быть не менее [К] (для обеспечения устойчивости с нужным запасом) и быть примерно одинаковыми (для обеспечения наименьших объемов земляных работ).

Существуют многочисленные модификации рассмотренного метода, а также. более сложные способы оценки устойчивости откосов (вариационный; с использованием метода конечного элемента; оценивающий реологические свойства грунтов и пр.).

== Модификации метода ==

При проектировании земляного полотна производят также оценку стабильности оснований насыпей и основных площадок выемок. В глинистых грунтах при воздействии внешних нагрузок (особенно динамических) деформации уплотнения иногда переходят в пластические деформации выпирания (рис. 3.18), так как вода в грунте, в основном связанная, практически не отжимается, но ее присутствие существенно снижает сопротивление грунтов сдвигу.  

 

При проектировании земляного полотна производят также оценку стабильности оснований насыпей и основных площадок выемок. В глинистых [[Грунты|грунтах]] при воздействии внешних нагрузок (особенно динамических) деформации уплотнения иногда переходят в пластические деформации выпирания (рис. 3.18), так как вода в грунте, в основном связанная, практически не отжимается, но ее присутствие существенно снижает сопротивление грунтов сдвигу.  

[[Файл:Zp 3 18.jpg|center]]

[[Файл:Zp 3 18.jpg|center]]

Деформация S грунтового массива может характеризоваться в этих случаях тремя фазами (рис. 3.19).  

Деформация S грунтового массива может характеризоваться в этих случаях тремя фазами (рис. 3.19).  

 

Для расчета осадок оснований насыпей используется метод послойного суммирования, при котором основание разбивается горизонтальными плоскостями на слои и осадка определяется как

Для расчета осадок оснований насыпей используется метод послойного суммирования, при котором основание разбивается горизонтальными плоскостями на слои и осадка определяется как

[[Категория:Земляное полотно]]

* [[Диагностика земляного полотна]]