Теоретическая часть. В практике дорожного проектирования при расчете устойчивости высоких насыпей (глубоких выемок) получил распространение графоаналитический метод

В практике дорожного проектирования при расчете устойчивости высоких насыпей (глубоких выемок) получил распространение графоаналитический метод круглоцилиндрических поверхностей шведского ученого Феллениуса [5, 6, 8].

Последовательность выполнения расчета следующая:

Разрабатывают поперечный профиль насыпи (выемки), задаваясь очертаниями откосов (с устройством берм и без них).

Принимают за основную нагрузку при расчетах устойчивости собственный вес грунта.

В качестве временной нагрузки при расчете устойчивости высоких насыпей принимают гусеничную нагрузку НГ-60 (давление на 1п.м. гусеницы 60 кН, ширина машины 3,3 м).

Гусеничная нагрузка НГ-60 располагается следующим образом: первая машина располагается на обочине, на расстоянии от бровки не менее 0,25 м, следующая машина на расстоянии 0,4 м от предыдущей. Схему расположения нагрузки смотри ниже (рис. 3).

Рис.3 Схема расположение гусеничной нагрузки

L - линия приложения нагрузки численно равна площади, на которую прилагается нагрузка (), т.к. вырезаем из земляного полотна призму глубиной 1 м.

Подвижная нагрузка заменяется эквивалентным столбом грунта высотой , (3.1)

где - высота столба грунта, которым заменяется подвижная нагрузка, м;

Р - величина подвижной нагрузки, кН (Определяется по формуле Р = n*p, где n – количество гусениц (число четное), p = 60 кН – удельное давление одного погонного метра гусеницы);

f – площадь приложения нагрузки, м²;

- удельный вес грунта насыпи, кН/м³.

Определяют положение центров кривых обрушения (скольжения). Построение ведут на миллиметровой бумаге в масштабе 1:200.

Намечают положение кривых скольжения (в наиболее вероятных местах сползания): подошва – бровка земляного полотна, подошва – 0,25В, подошва – 0,5В, подошва – 0,75В (В – ширина земляного полотна поверху) (рис. 4).

Проводят расчет для каждой кривой скольжения.

Отсеченный участок земляного полотна разбивают на ряд вертикальных призм, шириной 2-5 м и толщиной 1м.

Определяют вес грунта в пределах каждой призмы по формуле:

, (3.2)

где - вес грунта в пределах i-той призмы, кН;

- площадь i-го отсека, .

Составляющие (нормальная и касательная к кривой обрушения) силы веса в пределах каждой призмы:

, (3.3)

где - нормальная составляющая веса грунта в пределах i-той призмы, кН;

- угол наклона отрезков кривой скольжения к горизонтали, вычисляем по его sin, пользуясь соотношением , - определяем графически из схемы (рис. 3.2).

, (3.4)

где - касательная составляющая веса грунта в пределах i-той призмы, кН.

Находят сумму нормальных () к кривой обрушения и сумму сдвигающих сил (), касательных к кривой обрушения.

Определяют коэффициент устойчивости по формуле:

, (3.5)

где - угол внутреннего трения грунта насыпи, градусы;

с – удельное сцепление грунта насыпи, кН/м²;

L – длина кривой обрушения, м.

Результаты расчета сводятся в таблицу (форма 1).

Устойчивость обеспечивается при величине коэффициента устойчивости не менее 1.2.

При оценке устойчивости насыпи на пойме следует учитывать водонасыщенную часть грунта насыпи, имеющего прочностные характеристики соответствующие высокой влажности, и силу гидродинамического давления просачивающейся воды, которая направлена в сторону откоса.