Пособие по проектированию земляного полотна автомобильных дорог на слабых грунтах (к СНиП 2.05.02-85)

ПРИЛОЖЕНИЕ 7

     
ПРИМЕР РАСЧЕТА КОНСТРУКЦИИ НАСЫПИ
НА СЛАБОМ ОСНОВАНИИ

Исходные данные. Насыпь (рис.1): расчетная высота 4 м; ширина поверху 12 м; откосы 1:1,5; плотность грунта насыпи 2 т/м; то же, во взвешенном состоянии - 1 т/м.

Основание насыпи: торф средней зольности, слабоволокнистый, средней влажности, мощностью 4 м; плотность торфа 0,94 т/м. Горизонт грунтовых вод совпадает с поверхностью толщи.

Слабая толща подстилается глиной твердой консистенции, т.е. дренирование одностороннее.

Рис.1. Расчетный поперечник

Компрессионные и консолидационные кривые, а также зависимость сцепления и угла внутреннего трения от влажности торфяного грунта представлены в прил.3.

Расчетный срок службы автомобильной дороги =20 лет, покрытие капитального типа.

Расчет конструкции насыпи на слабом основании может быть выполнен по упрощенной методике и по уточненной в зависимости от категории дороги и сложности инженерно-геологических условий.

В первом случае при прогнозе устойчивости, величины осадки слабого основания и времени завершения ее интенсивной части расчетные показатели механических свойств грунтов основания определяются непосредственно по опытным кривым, полученным по результатам испытаний в лаборатории представительных образцов на компрессию, консолидацию и сдвиг при уплотнении их под расчетными нагрузками.

Во втором случае при проектировании конструкции насыпи на слабом основании расчетные показатели механических свойств грунтов основания определяются по уточненным компрессионным и консолидационным кривым, полученным в результате дополнительной обработки опытных кривых, с учетом характера изменения их за период срока службы дорожной конструкции.

Расчет конструкции насыпи на слабом основании
по упрощенной методике

1. Расчет конечной величины осадки

Расчет конечной осадки слоя торфа проводим исходя из условий одномерной задачи по формуле

или ,                                                       (1)

где - осадка, м; - модуль осадки по компрессионной кривой, соответствующей расчетной нагрузке, мм/м (для расчетных слоев); - мощность торфа, м ( - мощность отдельных слоев).

Проверим, есть ли необходимость делить слой торфа на несколько слоев, отличающихся по величине вертикальных нормальных напряжений и деформативности. С этой целью сравним величины нормальных напряжений на верхней и нижней границах слоя торфа.

Нагрузка от насыпи заданной высоты на поверхности слоя торфа составит =0,08 МПа (0,8 кгс/см).

При ширине насыпи поверху 12, высоте 4 м и откосах 1:1,5 =6 м; .

Для слоя торфа, для которого по оси симметрии по прил.6 находим , таким образом МПа (0,776 кгс/см).

По напряженному состоянию слой торфа однороден.

Выделим три различных нагрузки: соответствующую половине нагрузки от насыпи заданной высоты, полную и в два раза большую, а именно 0,04; 0,08; 0,16 МПа (0,4; 0,8; 1,6 кгс/см).

Если на поверхность слоя торфа приложить указанные нагрузки, то на нижней грани слоя по оси симметрии вертикальные нормальные напряжения составят: 0,04·0,97=0,039 МПа (0,39 кгс/см); 0,08·0,97=0,078 МПа (0,78 кгс/см); 0,16·0,97=0,155 МПа (1,55 кгс/см).

По расчетной компрессионной кривой находим , соответствующие расчетным нагрузкам (см. кривая 1, рис.8 прил.3).