Гидрология и гидрогеология

СОДЕРЖАНИЕ

1 АНАЛИЗ ИСХОДНОЙ ИНФОРМАЦИИ, ОПИСАНИЕ СОСТОЯНИЯ ОБЪЕКТА	7

1.1 Общая характеристика объекта	7

1.2 Рельеф и климатическая характеристика участка	8

1.3 Земляное полотно и инженерные сооружения	5

1.4 Инженерно-геологическая  характеристика	8

1.5 Гидрология и гидрогеология	9

1.6 Характеристики грунтов	10

2 АНАЛИЗ ПРИЧИН И УСЛОВИЙ ДЕФОРМАЦИИ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА НА ОБЪЕКТЕ	13

2.1 Основные гипотезы о причинах деформаций	13

2.2 Оценка устойчивости откосов насыпи	14

2.2.1Внешние нагрузки	14

.2.2 Расчётные характеристики грунтов	16

2.2.3 Определение устойчивости насыпи	17

3.1 Выбор вариантов мероприятий	28

3.2 Мероприятия первого варианта усиления	29

3.2.1 Проектирование однополочного  контрбанкета	29

3.3 Мероприятия второго варианта усиления насыпи	37

3.3.1 Проектирование двухполочного контрбанкета	37

4 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАСЧЕТ УСИЛЕНИЯ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА	44

4.1 Разработка смет на реализацию мероприятий по усилению и стабилизации насыпи и выбор варианта	44

5 ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ	47

5.1 Выбор средств  для  производства работ	47

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ	71




ВВЕДЕНИЕ

Земляное полотно – это инженерное сооружение из грунта, на котором размещается верхнее строение железнодорожного пути. Земляное полотно воспринимает статические нагрузки от верхнего строения пути и динамические от подвижного состава и упруго передает их на основание.

Эксплуатационная надежность земляного полотна определяется конструкцией и свойствами грунтов, из которых оно сооружено, и зависит от множества природных и техногенных факторов, переменных во времени.

Высокие насыпи, являющиеся одними из наиболее сложных и пораженных деформациями типов земляного полотна, в ходе эксплуатации претерпевают существенные изменения своих первоначальных размеров и свойств.

Ежегодно на сети дорог происходит несколько случаев сплывных деформаций, приносящих значительный ущерб.

Устойчивость насыпи во времени, значительно снижаясь в периоды неблагоприятных климатических условий, при весеннем оттаивании грунтов и при влагонакоплении в теле полотна из-за продолжительных дождей.

Для защиты земляного полотна от неблагоприятных природных воздействий оно имеет также комплекс различных водоотводных защитных и укрепительных сооружений и устройств.

В дипломном проекте «Проект мероприятий по обеспечению эксплуатационной надежности земляного полотна» проведен анализ причин деформаций насыпи, возникающих на  26-27 км участка Москва-Курск Московской железной дороги, и разработаны противодеформационные  мероприятия по ее  стабилизации и усилению.


1 АНАЛИЗ ИСХОДНОЙ ИНФОРМАЦИИ, ОПИСАНИЕ СОСТОЯНИЯ ОБЪЕКТА

1.1 Общая характеристика объекта 

Эксплуатационное состояние земляного полотна характеризуется наличием дефектных и деформирующихся участков, состояние его сооружений и устройств - степенью износа и потребностью в ремонте. Земляное полотно железных дорог, в отличие от верхнего строения железнодорожного пути, является долговременным сооружением, которое не подлежит замене или обновлению в течение всего срока эксплуатации дороги и только в случае необходимости может быть усилено или капитально отремонтировано. Вместе с тем под влиянием многочисленных внешних переменных во времени как природных, так и технологических факторов в нем с момента сооружения происходят изменения, которые могут приводить к возникновению различных деформаций и дефектов.

Дефекты земляного полотна - это отступления его геометрических размеров от современных норм. При определенных условиях дефекты способствуют развитию остаточных деформаций, повреждений и даже разрушений или являются их причиной.

Деформации - изменения во времени первоначальной формы, размеров и литологического строения земляного полотна, вызываемые неблагоприятными воздействиями природных и антропогенных факторов. Деформации земляного полотна приводят к искажению плана и профиля рельсовой колеи, вызывают просадки и сдвижки пути, выплески в балластном слое и другим деформациям верхнего строения пути.

Деформации земляного полотна по своему характеру бывают упругие и неупругие, в том числе пластические и просадочные, равномерные и неравномерные, допустимые и недопустимые. Особо неблагоприятно сказываются на состоянии пути и подвижного состава неравномерные остаточные деформации. Допустимыми считают деформации,  не  превышающие эксплуатационных допусков. Недопустимыми следует считать деформации упругие и остаточные, которые вызывают чрезмерную осадку верхнего строения при проходе поезда или недопустимые расстройства рельсовой колеи в межремонтный период - просадки, перекосы и т.п. Остаточные деформации чаще всего вызываются несоответствием несущей способности (прочности) грунтов земляного полотна возникающим в них напряжениям (нормальным, сдвиговым).

Дефекты и деформации взаимосвязаны. Например, чрезмерная крутизна откосов является следствием образования на их верхней части балластных шлейфов, которые возникают вследствие выброса на откосы загрязненного балласта при его очистке. При крутых откосах на эксплуатируемых насыпях (их крутизна достигает 1:1 и круче) и аккумуляции атмосферной воды в балластных шлейфах может происходить их оползание, а иногда и смещение откоса с захватом глинистого ядра[2].

Погребение кюветов под загрязненными балластными материалами, выбрасываемыми при очистке балластного слоя, приводит к увеличению влажности глинистых грунтов под основной площадкой и, как следствие, к возникновению пучин и просадок.

Таким образом, деформации могут происходить из-за наличия дефектов, и дефекты возникают при проявлении деформаций.

Углубления в основной площадке, заполненные балластными материалами, при насыщении их атмосферной водой бывают причиной возникновения пучин, просадок и сдвижек рельсовой колеи, выплесков и иногда сплывов откосов.







1.2 Рельеф и климатическая характеристика участка

Участок расположен на  26-27 км между ст. Битца – ст. Бутово линии Москва – Курск  Московской железной дороги (рисунок 1.1). Административно участок входит в состав Московской области. Обслуживается Московско-Курской дистанцией пути ПЧ-1. 







                                  -   участок проведения работ



Рисунок 1.1 - Карта местности





Рисунок 1.2 Вид на объект со спутника



Территориально участок работ находится на 26-27 км Москва-Курск Московской железной дороги, в Ленинском районе Московской области.

Согласно СНиП 23-01-99* район относиться к климатическому району – II климатическому подрайону - В.

Согласно ГОСТ 16350-80 макроклиматический район  – умеренный, климатический район – умеренный (II5).

Московская область располагается в поясе умеренно континентального климата со следующими снеговыми показателями: температура - 3 – 3,5о, осадки 500-650 мм, годовая амплитуда температур - 28 о, число дней со среднесуточной температурой выше 0о – 210-214, продолжительность безморозного периода – 120-135 дней. Наибольшее количество осадков приходится на весенне-летний период. Зима длится 4,5 месяца (с середины ноября по март, включительно). Типичная погода в это время пасмурная или облачная, с частыми снегопадами. Средняя температура января -10,5 - -11,0о. В суровые зимы морозы достигали -42 - -53о. количество осадков в январе – 25-39 мм (наименьшее в годовом цикле). Лето умеренно теплое и довольно влажное. Средние температуры июля 17,5-18,0о. Температурные максимумы, наблюдавшиеся в летние месяцы достигали 36-38о. Количество осадков в июле колеблется в среднем от 70 до 80 мм. Максимальное их количество выпадает в конце июля – начале августа.

	Для Московской области характерно убывание осадков с северо-запада на юго-восток. При этом происходит увеличение количества осадков на 190-240 мм. Среднее годовое количество осадков составляет 760 мм.

	Среднемесячная скорость ветра – 2,2 м/с. В холодный период года преобладают западные, юго-западные и южные ветры. С мая более часты северо-западные и северные ветры.

В геоморфологическом отношении участок относится к пологоволнистой моренной равнине Подмосковья с хорошо проработанными речными долинами (юго-восточный склон Теплостанской останцовой эрозионной возвышенности), рельеф и геологическое строение которой во многом определяется особенностями развития московской стадии ледникового покрова.

Данная территория представляет собой полого-увалистую эрозионную поверхность, сложенную мезозойскими породами, перекрытыми покровными суглинками.

Территория расчленена глубокими эрозионными долинами, балками и оврагами, на склонах которых имеются оплывины и оползни мелкого заложения.









		

Рисунок 1.3 - План участка





1.3 Земляное полотно и инженерные сооружения

Объект представлен двумя насыпями: земляным полотном главных путей ( количество путей - 2) и земляным полотном второстепенного пути ( количество путей - 2). Максимальная высота насыпи главных путей в зоне водопропускного сооружения достигает 18 м (ПК8+80).

Сквозь тела насыпей проходят водопропускные трубы, представляющие собой портальные сооружения, состоящие из  отверстий одного сечения.

Верхнее строение пути: рельсы Р65, бесстыковые, на железобетонных шпалах, тип скреплений КБ. Фактическая эпюра шпал 1840 шт/км. Состояние шпал удовлетворительное. Балласт щебеночный. Наименьшая толщина под шпалой 0,70см. Загрязненность 25%, следствие истираемости щебня. Междупутье заполнено балластом полностью.  Объект обследования расположен в прямом участке по насыпи главных путей, и в кривом участке большого радиуса второстепенных путей грузового хода. Путь электрифицирован. Контактная сеть располагается на железобетонных и металлических опорах, высота подвески контактного провода от головки рельса – 5,90 м. 

Рисунок 1.3 – Поперечный профиль насыпи    







Откосы насыпей главных путей имеют крутизну  1:1,2 в районе ИССО (см. рисунок 1.4, рисунок 1.) и до 1:1,4 на подходах к нему. Поверхность откосов задернована, на некоторых участках, в частности на земляном полотне 3 – 4 пути, наблюдается осыпание щебня балластной призмы к подошве земляного полотна, в районе ИССО.

У насыпи подъездного пути со стороны ручья отсыпан контрбанкет, от портала до конца участка обследования. Высота контрбанкета около 9 метров. Ширина основной площадки от 6,5 до 8,0 метров, крутизна откосов 1:1,4. 

Водопропускное сооружение представлено трубой арочного сечения. Трубы каменные, внутри не оштукатурены. Раскрылки у входного и выходного оголовков каменные, на цементном растворе. Высота отверстия входного в свету по насыпи гл. путей составляет 3,65м. Ширина по урезу  воды(УВ) 3,99м. Высота отверстия на выходе 3,52м, ширина 4,1м.  Под насыпью грузового хода: высота отверстия входного в свету составляет 2,34м. Ширина по УВ 4,02м. Высота отверстия на выходе 2,46 м, ширина 4,15м.

Состояние видимой надводной части трубы под  насыпью путей грузового хода удовлетворительное. Заболоченный участок наблюдается между насыпями, общей площадью 600м?. и глубиной до 0,4м [1]. 

		        





















Рисунок 1.4 Откос насыпи



		                          





Рисунок 1.5 Основной вид участка



		

		

		Рисунок 1.6 Входной оголовок

		

Рисунок 1.7 Выходной оголовок



1.4 Инженерно-геологическая  характеристика

На рассматриваемой территории наиболее распространены отложения глинистого комплекса.

Глубина их залегания изменяется от нескольких метров до 150. Они представлены глинами темно-серыми, полидисперсными, глауконито-гидрослюдисто-монтмориллонитовыми с примесью кварца, органического вещества, фосфорита и др. Для глин характерны довольно высокая пористость и влажность. В то же время они обладают значительной уплотненностью.

Глины чувствительны к внешним воздействиям и нестойки к выветриванию. Рыхлые и сильно увлажненные песчаные и алевритовые глины (по числу пластичности соответствующие супесям и легким суглинкам) нижней половины волжского яруса тиксотропны и при динамических воздействиях могут переходить в текучее состояние.

Терригенная сероцветная формация средней юры – нижнего мела подстилает отложения четвертичного периода.



1.5 Гидрология и гидрогеология

Грунтовые воды широко развиты в регионе и приурочены к мощным песчаным отложениям межморенных, а местами и межстадийальных отложений. Глубина их залегания изменяется от первых метров до 30 м. Воды спорадического распространения связаны также с песчаными прослоями и линзами, содержащимися в толще моренных отложений.

Также грунтовые воды приурочены к аллювиальным отложениям р. Москвы и ее притоков. 

Воды четвертичных отложений преимущественно пресные, минерализация может достигать 0,8 г/л. По химическому составу грунтовые воды четвертичных отложений гидрокарбонатные кальциевые. В большинстве случаев воды неагрессивны по отношению к бетону.

По территории участка работ протекает р. Битца, которая является левым притоком р. Пахры, относительно р. Москвы, р. Битца является её правым притоком второго порядка. Длина 24 км. Берет начало из родников на склоне Теплостанской возвышенности .

В гидрогеологическом отношении участок работ характеризуется наличием грунтовых вод, которые приурочены к нерасчлененным аллювиально-флювиогляциальным отложениям (a,f QII-IV). Данные отложения представлены песками пылеватыми и супесью пластичной с прослоями песка пылеватого. Подземные воды были вскрыты на глубинах от 0,2 до 4,9 м. По гидравлическим свойствам грунтовые воды безнапорные со свободной поверхностью. Питание горизонта происходит, главным образом, за счет атмосферных осадков, разгрузка горизонта осуществляется в р. Битца и ее притоки. 

Грунтовые воды пресные, минерализация 0,75 г/л. По химическому составу грунтовые воды гидрокарбонатные кальциево-магниевые.

В соответствии со СНиП 2.03.11-85 грунтовые воды являются среднеагрессивной средой по отношению к бетону марки W4; среднеагрессивной средой к ж/б конструкциям при постоянном смачивании, слабоагрессивной средой к ж/б конструкциям при периодическом смачивании.

Для определения направления и скорости поверхностного течения проводились поплавочные наблюдения. В период проведения обследовательских работ средний расход воды в реке составлял 1,4 м3/с, глубина в районе водопропускной трубы до 0,7 м, скорость течения 0,5 м/с.

Данные о многолетних наблюдениях за режимом водотока отсутствуют.



1.6 Характеристики грунтов

В соответствии с ГОСТ 25100-95 выделено пять инженерно-геологических элементов насыпи(рисунок 1.3,таблица 1.1) [  2 ].

Таблица 1.1 Характеристики грунтов по результатам лабораторных  испытаний





№





Наименование ИГЭ

Физико-механические характеристика грунтов





Удельный вес грунта ?, кН/м3

Удельное сцепление с, кПа

Угол внутреннего трения ?, град

Влажность

W



Модуль общей деформации Е, МПа





1

ИГЭ-1 – Щебенистый грунт с песчаным заполнителем (t QIV)

20,00

4

36

0,25

-





  2

ИГЭ-2 – Суглинок желтовато-коричневый тугопластичный (t QIV).

19,6

17

23

0,28

5,1







  3

ИГЭ-3 – Супесь желтая пластичная, с прослоями суглинка и песка, в подошве с включением дресвы (a,f QII-IV)

18,90

3

18

0,23

9

 4

ИГЭ-4 – Песок от желтовато-серого до темно-серого, пылеватый, насыщенный водой (a,f QII-IV).

20,10

3

14

0,24

11,5

5

ИГЭ-5 – Супесь серая пластичная, с прослоями песка пылеватого, насыщенного водой (a,f QII-IV).

20,40

11

21

0,21

10,2




	1.7 Дефекты земляного плотна

Основными выявленными дефектами земляного полотна на участке 26-27 км являются завышенная крутизна откосов и зауженные обочины на насыпи, поверхностная эрозия в виде отдельных промоин. Откосы насыпи главных путей имеют крутизну 1:1,2 в районе ИССО и до 1:1,4 на подходах к нему. Поверхность откосов задернована, на некоторых участках, в частности на земляном полотне ??? – ?V пути, наблюдается осыпание щебня балластной призмы к подошве земляного полотна.









































2 АНАЛИЗ ПРИЧИН И УСЛОВИЙ ДЕФОРМАЦИИ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА НА ОБЪЕКТЕ

2.1 Основные гипотезы о причинах деформаций

Для того чтобы правильно выбрать комплекс мероприятий по стабилизации и повышению устойчивости земляного полотна на исследуемом объекте, необходимо точно определить причину возникновения деформаций и провести расчет на устойчивость. Можно выдвинуть несколько предположений о причине деформаций, из которых расчетом будет выявлена основная причина деформаций на данном объекте.

Учитывая то, что климат района умеренно-континентальный и наибольшее количество осадков приходится на весенне-летний период, можно утверждать, что в большинстве случаев тенденция роста количества атмосферных осадков и деформаций совпадают. Из этого можно заключить, что основными факторами деформативности являются климатические факторы, а их определяющим параметром - количество атмосферных осадков. Инфильтрация атмосферных осадков снижает прочностные характеристики грунтов. Таким образом, параметр - атмосферные осадки тесно связан с геологическими факторами деформативности.

Анализ материалов инженерно-геологическим изысканий (см. главу 1), показал что можно выдвинуть следующие причины возможности деформирования откосов: 

- завышенная крутизна откосов  насыпи (меньше 1:1,5);

-увеличение влажности грунтов насыпи в весенне-летний  период, вызывающих недостаточную  прочность грунтов основания.

Для проверки гипотезы о возможных причинах деформации откоса насыпи проведена оценка устойчивости по методу предельного равновесия.



2.2 Оценка устойчивости откосов насыпи

2.2.1Внешние нагрузки

При расчетах устойчивости откосов насыпей  учитываются внешние нагрузки от воздействия подвижного состава  pп (кПа)   и веса верхнего строения пути pвс (кПа).     

За внешнюю нагрузку pп принимается наибольшее динамическое напряжение на основной площадке насыпи, определяемое для расчетной единицы подвижного состава в подрельсовом сечении по «Методике расчета пути на прочность и надежность» (ранее «Правила расчета пути на прочность»)  [6  ]. В качестве расчетных единиц подвижного состава принимаются грузовые вагоны. Для случаев обращения типового подвижного состава величины   Рп (кПа)  можно принимать по графику (рисунок  2.1)  в зависимости от расчетной скорости движения V (км/ч), типа вагонов, осевых нагрузок вагонов Р (т/ось) и типа верхнего строения пути. Внешние нагрузки от веса верхнего строения пути pвс (кПа) принимаются по таблице 2.1 в зависимости от типа верхнего строения пути.

 



Рисунок 2.1 - Величина внешней нагрузки от подвижного состава pп

 

Определяется  величину внешней нагрузки от подвижного состава pп=50 кПа (кПа) для среднего типа верхнего строения пути (рельсы Р65), при скорости движения грузовых поездов 70км/ч и осевой нагрузке 211 кН/ось (см. рисунок 2.1). 

Учитывая, что на участке проектирования средний тип верхнего строения пути (рельсы Р65), железобетонные шпалы, щебень на подушке из песчаного балласта внешняя нагрузка от веса верхнего строения пути установил равной Рвс=17 кПа.

Эпюры нагрузок рn  и pвс принимаются прямоугольной формы (рисунок 2.2).





Рисунок 2.2 - Эпюры рn  и pвс прямоугольной формы













.2.2 Расчётные характеристики грунтов



Как уже было сказано в главе 1, было выполнено инженерно-геологическое обследование участка насыпи 26 км Москва-Курск Московской железной дороги, в Ленинском районе Московской области. Результатом обследования геологического строения и гидрогеологических условий участка стало получение физико-механических, расчетных и прочностных характеристик грунтов земляного полотна. Расчетные характеристики грунтов для выделенных инженерно-геологических элементов приведены в таблице 2.1.



        Таблица 2.1 -  Расчётные характеристик грунтов

№ ИГЭ





Наименование





Физико-механические характеристика грунтов





Удельный вес грунта ?, кН/м3

Удельное сцепление с, кПа

Угол внутреннего трения ?, град

ИГЭ-1



Щебенистый грунт с песчаным заполнителем (t QIV)

20,00

4

36

ИГЭ-2



Суглинок желтовато-коричневый тугопластичный (t QIV).

19,60

17

23

ИГЭ-3





Супесь желтая пластичная, с прослоями суглинка и песка, в подошве с включением дресвы (a,f QII-IV)

18,90

3

18

ИГЭ-4

 Песок от желтовато-серого до темно-серого, пылеватый, насыщенный водой (a,f QII-IV).

20,10

3

14

     ИГЭ-5

 Супесь серая пластичная, с прослоями песка пылеватого, насыщенного водой (a,f QII-IV).

20,40

11

21



2.2.3 Определение устойчивости насыпи

Оценка устойчивости откосов  проводилась с помощью инженерных методов расчетов [1]. При расчетах устойчивости принималась круглоцилиндрическая поверхности возможного смещения.

В соответствии с нормами СП  Железнодорожный путь 238.1326000.2015  [9] минимальный нормативный коэффициент устойчивости определяется как

,                                                (2.1)

где   - коэффициент надежности по назначению сооружения (коэффициент ответственности сооружения), принимается для линий 1 и 2 категории- 1,20;

-коэффициент сочетания нагрузок, учитывающий уменьшение вероятности одновременного появления расчетных нагрузок принимается как для основного сочетания нагрузок – 1,00;

- коэффициент условий работы, принимается для методов расчета удовлетворяющим условиям равновесия -1,00.

Для условий  проектирования   принимается :

для линий 1 и 2 категории- 1,20;

-= 1,00;

Для  расчетной модели Шахунянца, принимается - 1,00.



.

Расчет устойчивости откосов земляного полотна выполнялся с использованием модели  Шахунянца [1]

                                (2.2)

 где  n - количество отсеков, на которые разбивается блок возможного смещения;

 - коэффициент  внутреннего трения грунта, проявляющийся по поверхности  смещения  i -го  отсека,   ;

i  - угол внутреннего трения грунта  по основанию  i -го отсека, град;

-   реактивная сила сцепления по поверхности смещения в i -м отсеке, кН/м;

- удельное  сцепление грунта по основанию  i -го отсека, кПа;

 -  длина  поверхности  смещения  в  пределах  отсека,  м;

 - реактивная сила трения по поверхности смещения в i –м отсеке, кН/м;

и     - нормальная и тангенциальная составляющие силы  веса (кН/м) для i-го отсека:

,                                                            (2.3)

где -угол наклона к горизонту поверхности смещения i-го отсека(в пределах отсека, если поверхность возможного смещения криволинейна, она заменяется плоской поверхностью), град;

,                                                 (2.4)

где m- количество инженерно-геологических элементов (ИГЭ), содержащихся в данном отсеке;

- площадь занимаемая в данном отсеке m-ым ИГЭ, м2 ;

- удельный вес грунта m-го ИГЭ, кН/м3 .

Внешние нагрузки от верхнего строения пути Рвс (кПа) и поездное воздействие p(кПа) заменяются весом фиктивных столбов грунта, высотой (м) и(м) соответственно.

,                                                               (2.5)

где - удельный вес грунта для ИГЭ, непосредственно примыкающего к основной площадке, кН/м3 .

Оценка устойчивости откоса насыпи на участке проводилась по методу Шахунянца Г.М. с использованием программы  GEO 5 “Устойчивость откоса”. 

Оценка устойчивости откосов для насыпи на участке 26-27 км Москва-Курск Московской железной дороги проводилась по четырем поперечникам  на пикетах: 26км ПК8+19,3 , 26км ПК 8+72,8, 25км ПК9+14,6,25км ПК9+43,2 . 

 	Отчеты полученных результатов и исходные данные рассматриваемых поперечников приведены в приложении В. 

Схема расчетного откоса на которой отображается, построенная, по введенным исходным данным приведена на  рисунке2.3.



Рисунок 2.3- Объемный вид расчетной схемы определения коэффициента устойчивости насыпи в программе GEO5

Сводные результаты показаны на рисунках 2.4…2.8 и в таблице 2.2.





		Рисунок 2.3-Результаты расчетов устойчивости  насыпи км 26 пк8+19,3





Рисунок 2.4 - Результаты расчетов устойчивости  насыпи км 26 пк8+69,3





Рисунок 2.5- Результаты расчетов устойчивости  насыпи км26 пк8+72,8





Рисунок 2.6…- Результаты расчетов устойчивости  насыпи км 25 пк 9+14,6







Рисунок 2.7 - Результаты расчетов устойчивости  насыпи км 25 пк 9+43,2





















Таблица 2.2 - Коэффициенты устойчивости откосов насыпи на участке 3-4 пути проектирования определяется по программе GEO 5( метод Г.М. Шахунянца)

Поверхность скольжения 

Коэффициент устойчивости насыпи



левый

правый

Км26 пк 8+19,3

I-I

1.34

1.19

II-II

1,00

1,03

Км26 пк8+69,3 (труба)

I-I

1.56

1.54

II-II

				-

1.30

III-III

1.23

1.25

Км26 пк 8+72,8

I-I

1.35

1.19

II-II

1.05

1.05

Км25 пк9+14,6

I-I

1.57

1.61

II-II

1.03

1.11

Км25 пк9+43,2

I-I

1.43

1.29

II-II

1.05

0.98

Анализ результатов расчетов показал, что коэффициент устойчивости на четырех поперечниках не удовлетворяет минимальному допустимому нормативному значению, который  согласно СП [2] равняется 0. Это свидетельствует о том, что не обеспечивается общая устойчивость насыпи . 









Рисунок 2.8 - Эпюра коэффициентов устойчивости

3 МЕРОПРИЯТИЯ ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ ЭКСПЛУАТАЦИОННОЙ НАДЕЖНОСТИ НАСЫПИ 

3.1 Выбор вариантов мероприятий

Для усиления земляного полотна от неблагоприятных природных воздействий или для борьбы с возможными или уже происходящими деформациями, могут проектироваться и реализовываться целый ряд устройств, обоснованных расчетом. 

Вследствие того, что исследуемая насыпь преимущественно имеет достаточно большую крутизну откосов (1:1.3), сложена различными глинистыми грунтами, имеющими различные геологические характеристики, то можно сделать вывод, что видимо никакие мероприятия, кроме регулирования гравитационных процессов, не могут обеспечить необходимый эффект. Поэтому в данной главе рассмотрим мероприятия для обеспечения эксплуатационной надежности насыпи.

Регулирование гравитационных процессов, т.е. обеспечение устойчивости нестабильных откосов и склонов производится путем устройства различных поддерживающих и удерживающих сооружений [1].

Контрбанкеты (рисунок - 3.1) - наиболее распространенные поддерживающие сооружения. Они могут быть одно-, двух- и даже трехполочными. Их размеры и конфигурация определяются расчетами устойчивости откоса или склона. Контрбанкеты надежны, просты в сооружении, имеют значительный срок службы. Однако они обладают и рядом недостатков: требуют больших объемов дефицитных дренирующих грунтов, отвода значительных площадей культурных земель под их основания и, главное, требуют удлинения существующих водопропускных труб.



































Рисунок 3.2. - Схема устройства контрбанкетов



а - сооружаемые с опережением или одновременно с возведением насыпи;

б - присыпаемые к существующей насыпи или склону;

1 - камень, щебень, дренирующий грунт, местный грунт;

2 – полка шириной 4-12 м.

Рисунок 3.1- Устройство контрбанкета





3.2 Мероприятия первого варианта усиления 

3.2.1 Проектирование однополочного  контрбанкета

Как отмечено в п.3.1, контрбанкеты – это упорные присыпки из связных, крупнообломочных грунтов или песка. В данном случае, из-за наличия на откосах мощных балластных шлейфов, отсыпку контрбанкета предполагается производить дренирующим грунтом – балластным песком [1].

Для повышения устойчивости откоса, проектирование контрбанкетов состоит в таком подборе его очертания, при котором величины коэффициентов устойчивости откосов контрбанкетов будут не ниже допустимого коэффициента устойчивости |k|=1,20

Положение полки контрбанкета назначается из такого условия, чтобы коэффициент устойчивости в точке примыкания полки контрбанкета к откосу существующей насыпи был не меньше требуемого значения, т.е. k?1,2. Полки проектируются с уклоном 0,04 в полевую сторону для отвода атмосферных осадков от тела насыпи.

Для повышения устойчивости откоса насыпи размеры контрбанкета подбирают исходя из фактического значения коэффициента устойчивости при критической поверхности смещения и заданного его значения. Вначале намечают ориентировочные размеры контрбанкета. Высоту контрбанкета Hn принимают равной половине высоты откоса насыпи; длину его L определяют с учетом того обязательства, что размещать контрбанкет следует на тех участках расчетной поверхности смещения, где ее уклоны Li