Рефетека.ру / Строительство

Курсовая работа: Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Міністерство освіти та науки України

Харківський національний автомобільно-дорожній університет

Кафедра будівництва та експлуатації автомобільних доріг


КУРСОВА РОБОТА

з дисципліни: ”Дорожнє ґрунтознавство та механіка ґрунтів”


Виконав: ст. гр. Д-25

Перов С. С

Перевірив:

доц. Фоменко О.О.


Харків 2007

Зміст


Вступ

1. Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

2. Розрахунок крутості укосів насипу та його стійкість

3. Розрахунок стійкості насипу графоаналітичним методом

4. Розрахунок осідання природної ґрунтової основи під високим насипом

Список літератури


Вступ


Мета виконання курсової роботи – поглиблене вивчення дисципліни “Дорожнє ґрунтознавство і механіка ґрунтів”, набуття практичних навичок самостійного рішення задач по обґрунтовуванню розрахункових характеристик ґрунтів та визначенню геометричних розмірів земляного полотна автомобільних доріг, розрахунку його стійкості.

Задачі курсової роботи:

Закріплення та поглиблення знань по визначенню розрахункових параметрів ґрунтів, які використовуються для зведення земляного полотна та ґрунтових природних основ;

Проектування ущільнення ґрунтів земляного полотна автомобільних доріг;

Розрахунок крутизни відкосів земляного полотна;

Розрахунок стійкості земляного полотна графоаналітичним методом;

Практичне використання методів розрахунку напруженого стану ґрунтових масивів для визначення просадок природних ґрунтових основ під насипом.

1. Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна


1.1 Вихідні дані:

Район будівництва дороги:
Категорія дороги: ІІІ технічна категорія
Тип дорожнього одягу: Полегшений тип дорожнього одягу
Вид покриття: Чорнощебеневе покриття
Висота насипу: Нн=19,8м
Висота робочого шару: hр=0,8м
Висота шару що не підтоплюється: hн= 14,8м
Висота шару що підтоплюється: hп=4,2м
Щільність частинок ґрунту тіла насипу: s=2,73г/см3
Границя текучості ґрунту тіла насипу: WT=33,3%
Число пластичності ґрунту тіла насипу: Jp=12%
Щільність частинок ґрунту робочого шару з піску: s=2,69г/см3
Границя текучості ґрунту робочого шару з піску: WT=14,0%
Число пластичності ґрунту робочого шару з піску: Jp=0%

1.2 Дорожньо-кліматична зона.

По заданому району будівництва встановлюємо дорожньо-кліматичну зону. Сумська область знаходиться в I дорожньо-кліматичній зоні.

1.3 Параметри насипу.

В відповідності з вимогами ДБН В.2.3-4-2000 приймаємо нормативні значення наступних параметрів земляного полотна:

Ширина земляного полотна по верху: В=12м

Насип необхідно розділити на:

Робочий шар: 0,8м

Непідтопляємий шар тіла насипу: 14,8м

Підтопляємий шар тіла насипу: 4,2м

Відповідно таблиці 4.9 ДБН необхідно назначити найбільшу крутизну відкосів для насипу висотою до 12м.

Крутизну відкосів для нижньої частини насипу назначають індивідуально, і її крутизна повинна бути менша, чим в верхній частині насипу.

1.4 Визначаємо відносну вологість ґрунту тіла насипу:

Wвідн=0,70% (1.1)

1.5 Визначаємо природну вологість ґрунту для відсипання тіла насипу:

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

де: Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна – границя текучості ґрунтів тіла насипу

1.6 Визначаємо природну вологість ґрунту для відсипання робочого шару насипу:

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

де: Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна – границя текучості ґрунту робочого шару

1.7 Розраховуємо щільність сухого ґрунту при його природній вологості для кожного і-го шару ґрунту за формулою:

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна (1.2)

де: Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна – щільність частинок

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна – об’єм повітря, яке затиснене в порах; Vo= 0,1

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

1.8 Для кожного типу ґрунту насипу визначаємо оптимальну вологість:

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна (1.3)

де: Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна – коефіцієнт, який приймається в залежності від типу ґрунту

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

1.9 Для кожного типу ґрунту визначаємо потрібний робочий інтервал вологості, при якому дозволяється виконувати ущільнення, та досягаємо такої щільності, яка забезпечує стійкість насипу:

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна (1.4)

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

1.10 Виходячи з стандартного ущільнення ґрунтів, для кожного типу ґрунтів визначаємо оптимальну щільність яка досягається при оптимальньній вологості:

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна (1.5)

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

1.11 Визначаємо потрібну щільність ґрунтів для кожного і-го шару:

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна (1.6)

де: Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна – коефіцієнт ущільнення насипу, який приймається для кожного шару ґрунту по таблиці 4.8 ДБН В.2.3 - 4-2000, в залежності від дорожньо-кліматичної зони та типу покриття.

Кp.0-0.8 = 0,95

Кнп.0,8-1,5 = 0,96

Кнп.1,5-6 = 0,96

Кнп.6-12=0,95

Кнп.12-15,6=0,95

Кп15,6-19,8=0,98

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

1.12 Призначаємо товщину ущільнюючих шарів насипу в межах 0,3-0,4м.

ti =0,4м

1.13 Визначаємо орієнтовне число проходів дорожнього катка середньої ваги для пошарового ущільнення ґрунтів в шарах насипу:

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна (1.7)

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

1.14 Визначаємо кількість ущільнюючих шарів у всіх шарах насипу:

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна (1.8)

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотнаПроектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотнаПроектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

1.15 Природна вологість кар’єрного ґрунту не виходить за межі робочого інтервалу потрібної вологості, тому ґрунти потрібно висушувати.

пісок: Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

грунт тіла насипу: Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Таблиця 1. 1 – Параметри, які розраховувались в першому розділі.

Глибина розташування шарів насипу z, м Висота шарів насипу h, м Тип грунта Вологість границі текучості грунта WT,% Природня вологість Wе,% Оптимальна вологість Wопт,% Робочий інтервал потріб-ної вологості Wпотр,% Щільність грунта при його природній вологості грунта d, г/см3

Оптимальна щільність грунта

опт, г/см3

Нормативний коефіцієнт ущільнення К Потрібна щільність грунта опт, г/см3 Товщина ущільнюючого шару грунту t, м Число ущільнюючих шарів n=h/t Кількість проходів дорожного катка на один шар Nе
0 0,8

пі-

сок

14,0 9,5 9, 3

8,3-

10,3

1,93 2,02 0,95 1,92 0,4 2 3
0,8 5,2 суглинок 33,3 22,6 18,0

15,7-

20,3

1,52 1,74 0,96 1,67 0,4 13 10
6 9,6 суглинок 33,3 22,6 18,0

15,7-

20,3

1,52 1,74 0,95 1,65 0,4 24 10
15,6 4,2 суглинок 33,3 22,6 18,0

15,7-

20,3

1,52 1,74 0,98 1,71 0,4 11 6

Висновок: Параметри, які розраховувались в першому розділі зведені в таблиці 1.1, при яких забезпечується висока якість ущільнення земляного полотна.


2. Розрахунок крутості укосів насипу та його стійкість


Розрахункова умова зсуву в будь-який i-й точці ґрунтового стовпа насипу з урахуванням потрібної вологості ґрунту:

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна (2.1)

де: Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна – коефіцієнт зсуву

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна – коефіцієнт тертя частинок ґрунту

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна – кут внутрішнього тертя (граничне значення)

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна– міцність зчеплення часток ґрунту (граничне значення)


2.1 Вихідні дані:

Границя текучості ґрунту тіла насипу: WT=33,3%
Оптимальна вологість ґрунту тіла насипу Wопт =18,0%
Число пластичності ґрунту тіла насипу: Jp=12%
Щільність частинок ґрунту тіла насипу: s=2,73г/см3
Границя текучості ґрунту робочого шару з піску: WT=14%
Оптимальна вологість ґрунту робочого шару з піску: Wопт =9, 3%
Щільність частинок ґрунту робочого шару з піску: s=2,69г/см3

2.2 Креслимо розрахункову схему насипу та позначаємо шари ґрунту цифрами:

2.3 Визначаємо показник консистенції для всіх шарів ґрунту насипу:

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна (2.2; 2.3)

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Так як показник консистенції від’ємний, тому ґрунт знаходиться в сухому стані.

2.4 Визначаємо коефіцієнт пористості ґрунту для кожного шару:

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна (2.4)

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотнаПроектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

2.5 В залежності від отриманих значень Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна та Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна приймаємо по СНИП 2.02.01-83 значення кутів внутрішнього тертя Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна та щільності зчеплення частинок ґрунту Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна з переведенням одиниць вимірювання з кгс/см2 в тс/м2(для цього помножуємо на 10). Для розрахунку приймаємо пісок середньої крупності.

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотнаПроектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотнаПроектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

2.6 Для різних висот насипу визначаємо розрахунковий тиск ґрунту, для цього насип необхідно розділити паралельними площинами до підошви насипу та пронумерувати:

1 - 0,8м2 - 0,7м3 - 4,5м4 - 6м5 - 3,6м

6 - 4,2м

2.7 Визначаємо щільність ґрунту з урахуванням потрібної вологості:

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна (2.5)

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

2.8 Визначаємо вагу кожного шару ґрунту, який давить на нижню площу по формулі:

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна (2.6)

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

2.9 Визначаємо коефіцієнт зсуву та величину цього кута для шарів насипу:

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна (2.7)

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

2.10 Так як розрахунки виконувались при умові Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна та коефіцієнт запасу Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна, по знайденим значенням ми можемо побудувати лінію нахилу насипу за допомогою транспортира.

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

2.11 Визначаємо коефіцієнт запасу за формулою:

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна (2.8)

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотнаПроектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотнаПроектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотнаПроектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

2.12 Креслимо схему нормативної та розрахункової крутизни відкосів по розрахунковим значенням Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна та Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна.

2.13 Так як Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна то приймаємо крутизну відкосів вибрану по СНІП.


Таблиця 2.1 – Параметри, які розраховувались в другому розділі.

Номер шару ґрунту

Крутизна відкосів

1: т

tg Кут , град.

Коефіцієнт пористості

е

Консистенція ґрунтів

IL

Потрібна щільність ґрунтів потр. W, т/м2 Розрахунковий тиск ґрунту QW, т/м2 Кут внутрішнього тертя п, град. tgn

Щільність зчеплення частинок ґрунту

Сп, тс/м2

tg Кут зсуву , град Розрахунковий коефіцієнт запасу стійкрсті Кзап
1 1,75 0,571 2944’ 0,40 0 2,1 1,68 40° 0,839 0,3 1,02 4531’ 1,786
2 1,75 0,571 2944’ 0,63 -0,16 1,97 11,93

24°12ґПроектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

0,449 3,2 0,72 3541’ 1,26
3 2 0,500 2634’ 0,65 -0,16 1,95 23,63 24° 0,445 3,1 0,58 3010’ 1,16
4 2,5 0,400 2148’ 0,65 -0,16 1,95 30,65 24° 0,445 3,1 0,55 2851’ 1,38
5 2,5 0,400 2148’ 0,60 -0,16 2,02 39,13 24°30ґ 0,456 3,4 0,54 2822’ 1,37

Висновок: Розрахункові параметри другого розділу зведені в таблиці 2.1, при яких забезпечується оптимальна крутизна відкосів насипу земляного полотна.


3. Розрахунок стійкості насипу графоаналітичним методом


При розрахунку графоаналітичним методом враховується тимчасове гусеничне навантаження типу НГ – 60 та постійне навантаження від власної ваги ґрунту насипу.


3.1 Вихідні дані:

Потрібна щільність ґрунту робочого шару  рпотрW=2,1гт/м3
Потрібна щільність ґрунту непідтопляємого шару  нпотрW=1,95гт/м3
Потрібна щільність ґрунту підтопляємого шару  ппотрW=2,02гт/м3
Щільність зчеплення частинок ґрунту робочого шару Ср=0,3тс/м2
Щільність зчеплення частинок ґрунту непідтопляємого шару Ср=3,1тс/м2
Щільність зчеплення частинок ґрунту підтопляємого шару Ср=3,4тс/м2
Кут внутрішнього тертя ґрунту робочого шару р=40
Кут внутрішнього тертя ґрунту непідтопляємого шару р=24
Кут внутрішнього тертя ґрунту підтопляємого шару р=2430ґ

3.2 Виконуємо розрахунок по заміні тимчасового навантаження від гусеничних машин на еквівалентне навантаження ґрунтового стовпа висотою h0, яка визначається за формулою:

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна (3.1)

де: Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна – тиск на одну гусеницю

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна – кількість гусениць, встановлених на земляне полотно по ширині В0

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна – кількість встановлених гусеничних машин по ширині земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна – ширина бази гусеничної машини по наружним розмірам, яка дорівнює 3,3м

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна – кількість зазорів між гусеничними машинами

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна – розмір зазору, який приймається між гусеничними машинами

3.3 Креслимо схему поперечного профілю насипу, на якому виконуємо встановлення гусеничних машин по ширині земляного полотна, симетрично відносно осі насипу так, щоб гусениці на бровках земляного полотна не звисали.

3.4 Визначаємо ширину основи насипу:

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна (3.2)

3.5 Виконуємо графічну побудову лінії АВ, на якій знаходиться радіус кривої сповзання.

Для визначення положення точки А ломану лінію відкосу заміняємо прямою, з’єднуючи бровку насипу земляного полотна з кромкою підошви.

З країв спрямленого відкосу проводять лінії до їх перетину під кутами Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна іПроектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна, які приймаємо в залежності від закладення відкосу, кут якого обчислюють за формулою:

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна (3.3)

Приймаємо значення кутів для Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Для визначення точки В на кресленні відкладаємо від лівої кромки підошви насипу вниз розмір, який дорівнює висоті насипу Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна, а потім по горизонталі в сторону насипу відкладаємо розмір Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна і наносимо точку В.

З’єднуємо прямою лінією точки А і В та отримуємо лінію, на якій лежить центр радіусу кривої сповзання О.

3.6 На прямій АВ графопобудовою знаходять центр радіусу кривої сповзання О.

Спочатку намічена в верхній частині насипу точка кривої сповзання з’єднується прямою лінією з лівою кромкою підошви насипу.

Потім з середини цієї лінії проводимо перпендикуляр до перетину з прямою АВ і на перетині отримуємо центр радіуса кривої сповзання.

3.7 З центра проводимо криву, радіус якої визначаємо графічно.

3.8 В межах кривої сповзання розбиваємо тіло насипу включаючи і шар ґрунту еквівалентного навантаження, на рівні вертикальні відсіки шириною по 5м.

3.9 На кривій сповзання всередині кожного відсіку наносимо точки з цифровим позначенням, і для кожної точки в межах відсіку находимо кути нахилу відрізків кривих сповзання до вертикалі за формулою:

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна (3.4)

де: Хі – відстань від і-ї точки до вертикальної прямої, проведеної через цент радіуса кривої сповзання

Ri – радіус і-й кривої сповзання, який вимірюється по кресленню

3.10 По розрахованим Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна визначаємо кути Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна та Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна та представляємо в формі таблиці


Таблиця 3.1 – Розрахунок Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна, Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна, Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Номер точки

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна, град.

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

1 0,8349 6°37ґ 0,5502
2 0,7160 45°ґ 0,6981
3 0,5995 36°50ґ 0,8004
4 0,4733 28°15ґ 0,8809
5 0,3344 20°45ґ 0,9351
6 0,2330 13°28ґ 0,9725
7 0,1359 7°49ґ 0,9907
8 -0,0728 -4°10ґ 0,9973
9 -0,1262 -7°15ґ 0,9920
10 -0,2476 -14°20ґ 0,9689
11 -0,3544 -20°45ґ 0,9351

3.11 Графічним вимірюванням визначаємо площі кожного відсіку, причому, різні шари ґрунтів з різною потрібною щільністю обчислюємо окремо, так як подальше визначення ваги ґрунту у відсіках буде залежати від потрібної щільності ґрунту.

3.12 Визначаємо вагу ґрунту кожного відсіку з урахуванням різної площі шарів та потрібної щільності

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна (3.5)


Таблиця 3.2 – Розрахунок площ та ваги ґрунту у відсіках

Номер відсіку

Потрібна щільність ґрунту з урахуванням вологості Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Площі відсіку

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Вага ґрунту по шарам відсіку

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Сумарна вага ґрунту відсіку

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна


1,95 8,65 16,87

2,1 3,8 7,98

1,95 20,25 39,49

1,95 8,65 16,87

2,1 4 8,4

1,95 50 97,5

1,95 3,46 6,75

2,1 2,08 4,37

1,95 71,24 138,92

2,02 1,7 3,43

1,95 64,5 125,77

2,02 12,5 25,25

1,95 50 97,5

2,02 22,25 44,96

2,02 3,2 36,46

1,95 35 68,25

2,02 21 42,42

2,02 11 22,22

1,95 22,75 44,36

2,02 21 42,43

2,02 15,0 30,3

2 0,5 1

1,95 11,52 22,47

2,02 21 42,42

2,02 15 30,3

2 2 4

1,95 2,08 4,06

2,02 20,52 41,46

2,02 15 30,3

2 0,25 0,5

2,02 12,5 25,25

2 10,65 21,21

2,02 3 6,06

2 2,67 5,25

3.13 Визначаємо нормальні Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна та дотичні Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна напруження у всіх точках на кривій сповзання за формулами:

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна (3.6; 3.7)


Таблиця 3.3– Розрахунок нормальних та дотичних напружень

Номер відсіку

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

1 35,40 53,72
2 85,71 87,90
3 122,84 92,00
4 133,03 71,48
5 139,26 52,78
6 129,24 30,96
7 116,99 16,05
8 98,92 -7,22
9 72,71 -9,63
10 45,02 -11,50
11 10,58 -4,01

3.14 Креслимо остаточну схему розрахунку стійкості насипу, яка показана на рисунку 1.1

3.15 Виконується розрахунок коефіцієнта стійкості за формулою:

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна (3.8)

де: Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна– розглядаємо як суму, яка складається по шарам

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна – довжина кривої сповзання по кресленні

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна – сумарна величина дотичних сил з урахуванням знаків "+" та "-"

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна 3.16Визначаємо допустимий коефіцієнт стійкості з умови:

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

де: Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна – коефіцієнт, який ураховує надійність даних про характеристиці грунтів, які залежать від кількості випробуваних зразків, приймається в межах 1,0-1,1

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна – коефіцієнт, який враховує категорію дороги

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна – коефіцієнт, який враховує ступінь шкоди для народного господарства в разі аварії спорудження

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна – коефіцієнт, який враховує відповідність розрахункової схеми природнім інженерно-геологічним умовам.

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна– коефіцієнт, який враховує вид ґрунту та його роботу в спорудженні

Таблиця 3.4 – Розрахункові параметри третього розділу

Шари ґрунтів насипу для кривої сповзання

h, м

Радіус кривої сповзання R, м Потрібна щільність з урахуванням вологості для кожного шару ґрунту потр. W, т/м3 Ni для кожного шару, тс/м2 Ті для всієї кривої сповзання, тс/м tgni для кожного шару Спі для кожного шару L довжина кривої сповзання, м Коефіцієнт стійкості Кст. Коефіцієнт стійкості допустимий Кдоп.
1,73
1,95 26,472
0,445 3,1


0,8
2,1 13,754
0,839 0,3


14,8
1,95 539,977
0,445 3,1


4,2
2,02 264,308
0,455 3,4


3
2,02 140,794
0,441 2,98


>3
2,00 5,476
0,431 2,68



Висновок: Розрахункові параметри третього розділу зведені в таблиці 3.4, при яких забезпечується стійкість насипу земляного полотна, так як коефіцієнт стійкості вище допустимого коефіцієнта стійкості.


4. Розрахунок осідання природної ґрунтової основи під високим насипом


Осаду ґрунтової основи під високим насипом і її зміна негативна впливають на рівність дороги. .

Згідно СНиП 2.02.01-83 "Основи будівель і споруд" розрахунок повного осідання ґрунтової основи виконується по стискаючих напругах для точок, розташованих уздовж осі Z по формулі теорії пружності:

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна (4.1)

гдеПроектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна – безрозмірний коефіцієнт, який приймається по СНиП

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна – товщина і-го шару ґрунту основи

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна – модуль деформації і-го шару ґрунту основи, який приймається по СНиП 2.02.01-81 в залежності від розрахункових показників консистенції Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна та пористості ґрунтів Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна– число шарів, на які розбивається товща основи, яка стискається

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна – середнє значення додаткових вертикальних нормативних напружень в і-м шарі ґрунту основи


4.1 Вихідні дані

Висота еквівалентного шару насипу: h0=1,73м
Границя текучості ґрунту тіла насипу: WT=33,3%
Число пластичності ґрунту тіла насипу: Jp=12%
Відносна вологість ґрунту тіла насипу: Wвідн=0,72
Висота першого шару основи: h=3м
Границя текучості першого шару основи: WT=33,3%
Число пластичності першого шару основи: Jp=12%
Щільність частинок ґрунту першого шару основи: s=2,73г/см3
Висота другого шару основи: h>3м
Границя текучості другого шару основи: WT=35,4%
Число пластичності другого шару основи: Jp=13%
Щільність частинок ґрунту другого шару основи: s=2,73г/см3

4.2 Визначаємо ширину підошви насипу:

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна (4.2)

4.3 Назначаємо товщини шарів ґрунтів основи:

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

4.4 Визначаємо природну вологість шарів ґрунтової основи:

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна (4.3)

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

4.5 Визначаємо оптимальну вологість для кожного шару ґрунту основи:

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна (4.4)

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

4.6 Визначаємо вологість на границі розкочування для кожного шару грунту основи:

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна (4.5)

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна (4.6)

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

4.7 Визначаємо показник консистенції для кожного шару ґрунту основи:

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна (4.7)

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

4.8 Визначаємо щільність сухого ґрунту для кожного шару основи:

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна (4.8)

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

4.9 Визначаємо коефіцієнт пористості для всіх ґрунтів основи:

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна (4.9)

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

4.10 Визначаємо модуль деформації Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна для кожного шару ґрунтів основи по СНиП 2.02.01-83 (беремо значення в дужках) з переводом із кгс/см2 в тс/м2(множимо на 10)

Е1=2100тс/м2

Е2=1850тс/м2

4.11 Визначаємо щільність ґрунту з урахуванням природної вологості:

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна (4.10)

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

4.12 Визначаємо напруження від власної ваги ґрунту основи на глибині і-й границі шару:

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна (4.11)

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотнаПроектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотнаПроектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотнаПроектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотнаПроектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотнаПроектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотнаПроектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

4.13 Визначаємо середні напруження від власної ваги ґрунту основи в і-м шарі:

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна (4.12)

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотнаПроектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотнаПроектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотнаПроектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотнаПроектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотнаПроектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

4.14 Визначаємо відносні глибини основи:

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна (4.13)

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

4.15 Приймаємо по СНиП 2.02.01-83 методом інтерполяції значення коефіцієнтів Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна, який залежить від відносної глибини основи та виду фундаменту. В нашому випадку приймаємо стрічковий фундамент.

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотнаПроектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотнаПроектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотнаПроектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотнаПроектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотнаПроектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотнаПроектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотнаПроектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотнаПроектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

4.16 Визначаємо вагу стовпа ґрунту насипу для кожного і-го шару, включаючи і еквівалентний шар ґрунту:

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна (4.14)

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

4.17 Виконуємо розрахунок середнього тиску під підошвою насипу:

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна (4.15)

4.18 Визначаємо додатковий тиск на основу на і-х межах шарів, доки не з’являться від’ємний результат:

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна (4.16)

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

4. 19 Визначаємо додаткові напруження від постійного та тимчасового навантаження насипу на глибині Zі для кожної і-ї межі шарів ґрунтів основи:

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна (4.17)

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

4.20 Обчислюються середні значення додаткових напружень від постійного і тимчасового навантаження на глибині Zi для кожного і-го шару по формулі:

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна (4.18)

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

4.21 Для визначення нижньої межі стискаємої товщі ґрунтової основи обчислюються значення Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна на глибині Zi на кожній і-й межі шару:

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотнаПроектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотнаПроектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотнаПроектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотнаПроектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотнаПроектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотнаПроектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

4.22 Креслимо розрахункову схему, яка показана на рисунку 4.1 і будуємо епюри напружень:

а) від власної ваги ґрунту основи Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна;

б) від додаткового навантаження насипу Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна;

в) для значень Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна.

4.23 На перетині епюр напружень Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна та Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна знаходять точку С, яка являється нижньою межею стискаємої товщі ґрунтової основи Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна=20,4м

4.24 Встановлюємо по висоті стискаємої товщі Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна кількість стискаємих шарів ґрунту, включаючи і шар, в якому знаходиться точка перетину епюр напружень С. Кількість стискаємих шарів дорівнює семи.

4.25 Розраховуємо осідання кожного і-го шару ґрунту основи в межах встановленої товщі ґрунтової основи Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна по формулі:

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна (4. 19)

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна

4.26 Визначається сумарне осідання стискаємої товщі ґрунтів основи:

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна (4. 20)

4.27 Визначаємо додатковий об’єм ґрунту, який необхідно досипати на 1м її довжини у зв’язку з осіданням основи:

Проектування ущільнення ґрунтів насипу земляного полотна (4.21)


Таблиця 4.1 – Розрахункові параметри четвертого розділу

Типгрунтівосновипопластам Номершару

Товщинашарів

м

Глибинаграницьшарівм

Відноснаглибина

Коефіцієнт Напруження від власної ваги шару грунту основи Напруження від додаткового навантаження насипу тсм

Осдіданняшару

м







zg, тс/м2 срzg, тс/м2 zp, тс/м2 срzp, тс/м2

Суглинок 1 3 3 0,0625 0,9964 6,06 3,03 39,32 40,41 1,212 0,047
Суглинок 2 3 6 0,1250 0,9928 12 9,03 22,22 36,97 2,4 0,047
Суглинок 3 3 9 0,1875 0,9892 18 15 27, 19 30,21 3,6 0,039
Суглинок 4 3 12 0,2500 0,9856 24 21 21,18 24, 19 4,8 0,031
Суглинок 5 3 15 0,3125 0,9820 30 27 15,21 18, 20 6,0 0,024
Суглинок 6 3 18 0,3750 0,9784 36 33 9,29 12,25 7,2 0,016
Суглинок 7 3 21 0,4375 0,9680 42 39 3,38 6,54 8,4 0,008
Суглинок 8 3 24 0,5000 0,9530 48 45 -2,39 0,70 9,6 0
Суглинок 9 3 27 0,5625 0,9380 54 51 0 0 10,8 0
Суглинок 10 3 30 0,6250 0,9230 60 57 0 0 12,0 0
Суглинок 11 3 33 0,6875 0,9080 66 63 0 0 13,2 0

Висновок: Параметри, які розраховувались в четвертому розділі зведені в таблиці 4.1, при яких забезпечується стійкість високого насипу на основі з суглинистих ґрунтів. Осідання основи під високим насипом складає 0,21м. Для того, щоб зберегти рівність дороги від осідання насипу, необхідно досипати 13,44м3 ґрунту на 1м її довжини.


Список літератури


Бабков В.Ф., Безрук В.Н. Основы грунтоведения и механики грунтов. – М.: Высшая школа, 1986г.

Котов М.Ф. Механика грунтов в примерах. – М.: Высшая школа, 1988г.

Автомобильные дороги. Примеры проектирования – М.: Транспорт, 1983г.

Маслов Н.Н. Основы инженерной геологии и механики грунтов. – М.: Высшая школа 1982г.

СНиП 2.05.02-85. Автомобильные дороги.

СНиП 2.02.01-83. Основания зданий и сооружений.

Пособия по проектированию оснований зданий и сооружений (к СНиП2.02.01-83). – М.: Стройиздат, 1986г.

Методические рекомендации по дорожному районированию УССР / Сост.В.М. Сиденко, В.А. Анфимов, М.Н. Гудзинский. – Харьков: ХАДИ, 1974

Методические рекомендации по назначению расчётных параметров грунтов при проектировании дорожных одежд в УССР / Сост. Сост.В.М. Сиденко, В.А. Анфимов, В.Г. Кравченко, М.Н. Гудзинский. – Харьков: ХАДИ, 1974

Методические указания По оформлению учебно-конструкторской документации в дипломных и курсовых проектах для студентов специальности 1211 / Сост.В.П. Кожушко, С.Н. Краснов, Н.П. Лукин. –Харьков: ХАДИ, 1986г.

Рефетека ру refoteka@gmail.com