Методика определения толщины противодеформационной подушки из дренирующего грунта

Методика приводится по «Методическим рекомендациям по проектированию земляного полотна железных дорог на пучинистых грунтах в суровых климатических условиях».

Толщину подушки из дренирующего грунта и вырезки пучинистых грунтов определяют расчетом исходя из условий обеспечения требуемой несущей способности основной площадки земляного полотна. Допустимая величина пучения грунтов при скорости движения поездов 55 - 70 км/ч - 35 мм, а при 71 - 120 км/ч - 25 мм.

Для расчета используют эпюры распределения по глубине критической нагрузки р_кр и суммарных напряжений в грунтах основания пути

,(51)

где С - сцепление, МПа; j - угол внутреннего трения, град; ρ - плотность влажного грунта, г/см³; h - расстояние от подошвы балластного слоя до расчетного уровня.

Критическую нагрузку следует определять для двух сечений пути при h₁ = 0 и h₂ = 1 м, считая от подошвы балластного слоя. По результатам расчетов строят линию А - Б распределения Р_кр и действующих суммарных напряжений по глубине (рис. 107).

Толщину дренирующей подушки в пределах основной площадки земляного полотна находят на пересечении А - Б и кривых распределения суммарных напряжений, поз. 1 - 4, для заданных условий эксплуатации.

Значения С и j определяют на сдвиговом приборе, а образцы грунтов должны соответствовать состоянию расчетного слоя при оттаивании. В зависимости от влажности и прочности грунта на глубине расчетом определяют глубину врезки и соответствующую толщину дренирующей подушки.

Рис. 107. Номограмма для определения критической нагрузки Р_кр на грунт и напряжений s в зависимости от глубины h

1 - при четырехосных вагонах с осевой нагрузкой 22 т/ось; 2 - то же, с нагрузкой 25 т/ось; 3 - при восьмиосных вагонах с осевой нагрузкой 22 т/ось; 4 - то же, 25 т/ось

Рис. 108. Номограмма для расчета глубины врезки

а - распределение напряжений по глубине при условии движения поездов из четырехосных вагонов с осевой нагрузкой 22 т/ось; б - то же, из восьмиосных вагонов; 1, 2, 3 - значения критических нагрузок при трех вариантах расчетов

На рис. 108 приведен пример расчета глубины врезки по трем вариантам сочетания суммарных влажностей W, %, и прочностных характеристик оттаивающего грунта основания по трем вариантам:

W_f = 29 %; С = 0,5 МПа; j = 14 °;

W_f = 25 %; С = 1 МПа; j = 18°;

W_f = 21 %; С = 1,3 МПа; j = 19°.

Принимая максимальную прочность грунта Р_кр = 2,5 кПа под балластным слоем при глубине h₁ = 0 и Р_кр = 10 кПа на глубине h₂ = 2 м (вариант 1), получаем прямую (поз. 1 на рис. 108) распределения Р_кр по глубине. Принимая на контакте с балластным слоем на глубине h₁ = 0 минимальную прочность грунта, как для варианта 1, а на глубине h₂ = 1 м характеристики, соответствующие вариантам 2 и 3, получим прямые 2 и 3 распределения Р_кр по глубине.

По точкам пересечения прямых 1, 2 и 3 на рис. 108 с кривыми а и б распределения суммарных напряжений по глубине определяют шесть различных значений толщины дренирующей подушки, изменяющихся при рассматриваемых условиях от 0,45 до 1,75 м.

Величины сцепления и угол внутреннего трения грунта основания определяются по ГОСТ 12248-78, ориентировочно - по номограмме, приведенной в вышеуказанных Методических рекомендациях, а расчет глубины врезки - по номограмме рис. 108.

ПРИЛОЖЕНИЕ 14