Дальше строю схемы для расчета устойчивости откоса пойменной насыпи.

По высоте насыпи от 0 до 6м уклон откоса 1: 1,5, от 6 до 12м уклон откоса 1: 1,75, уклон откоса бермы 1: 2. Высота насыпи по заданию 20,2 м. Относительная отметка основания насыпи 190,37 м; относительная отметка горизонта высоких вод (ГВВ) 193,8 м. Ширину бермы принимаем 5 м. После построения насыпи, на основной площадке земляного полотна показываем фрикционные столбики грунта, которые заменяют действие временной поездной нагрузки и вес верхнего строения пути. Далее строится прямая центров кривых сползания – отрезок АВ. Из середины отрезка АВ поднимаем перпендикуляр до пересечения с прямой, которая проводится под углом 36° из левой верхней точки столбика, заменяющего действие временной поездной нагрузки. Таким образом, получаем точку С. Из точки С, проводим радиус СВ. Соединяя радиусом точки А и В, получаем кривую обрушения.

В результате построения получили массив, ограниченный кривой обрушения и верхней границей насыпи (основная площадка земляного полотна, откосы насыпи, бермой и откосом бермы). Получившийся массив разбиваем на отсеки, границы которых выбираются следующим образом:

- в местах характерных точек;

- ширина отсека не должна превышать 6 м.

После разбития на отсеки из точки С опускаем вертикальную прямую до пересечения с кривой обрушения. Эта прямая разделит массив на две части. В левой части действуют удерживающие силы, а в правой сдвигающие силы.

На пересечении оси пути и горизонта высоких вод получаем точку, из которой строим кривую депрессии с уклоном 0,021. Кривая депрессии разделит насыпь на две части. В первой части (выше кривой депрессии) лежат грунты, находящиеся при естественной влажности; во второй части (ниже кривой депрессии) грунты, находящиеся в обводненном состоянии. Ниже отметки земли находятся грунты основания. Остальные расчеты сведем в таблицу 11.

 

Весь поперечный профиль насыпи делится на отсеки, Ширина отсека должна быть не более 6 м. Границы отсеков должны совпадать с характерными точками.

где угол α определяется графически.

 

Определяем коэффициент устойчивости:

 

 

где Д – гидродинамическая сила, т;

 

Д = Ω · I₀ · γ_в

где Ω – площадь части сползающего объёма грунта, насыщенного водой, м²;

 

I₀ = 0,021 – средний уклон кривой депрессии;

– объемный вес воды.

 

 

Ω₁ = 622,8 + 11,65 = 634,45 м²

Ω₂ = 268,0 + 0 = 268,0 м²

 

Д₁ = 634,45 · 0,021 · 1 = 13,32 т/м³

 

Д₂ = 268,0 · 0,021 · 1 = 5,63 т/м³

 

К_у1 = (1943,87 + 87,2 – 0,3) / (2009,5 + 13,32) = 1,004

 

К_у2 = (671,36+ 78,5 + 0) / (688,33 + 5,63) = 1,08

 

 

 

Вывод:

Насыпь находится в неустойчивом состоянии, т.е. не обладает достаточным запасом устойчивости.

 

 

4 Проектирование и расчёт дренажа выемки

4.1 Расчёт глубины заложения дренажа

Дренаж является одним из мероприятий по борьбе с пучинами.

Пучины образуются в результате замерзания влажного грунта из-за увеличения объема воды. Таким образом, для недопущения появления пучин необходимо или «убрать» воду из грунта или «убрать» зону промерзания за пределы пучинистого грунта. Для изменения зоны промерзания используют укладку пенополистирольных плит. Для отвода воды из грунтов основания железнодорожного пути используют дренажи.

Расчетная схема двухстороннего подкюветного несовершенного дренажа представлена на рисунке 4.1.

 

Определение глубины заложения дренажа.

 

 

где - глубина промерзания грунта ( =1,37 м);

- стрела изгиба кривой депрессии, м;

 

,

 

где - Средний уклон кривой депрессии ( =0,029);

 

м;

м;

 

- величина капиллярного подъема воды над кривой депрессии ( =0,49 м);

- величина возможного колебание уровня капиллярных вод и глубины промерзания ( = 0,2 м);

- расстояние по вертикали от верха трубы до дна дренажа ( = 0,3 м);

- расстояние по вертикали от верха балластной призмы до дна кювета ( =0,5+0,6+0,15=1,25 м);

 

м;

 

 

4.2 Расчёт расхода воды, притекающего в дренаж

 

Система двухстороннего несовершенного дренажа является наиболее общим случаем определения расхода воды, притекающей в дренаж.

Расход воды q_i, м³/с, на один метр длины дренажа с полевой стороны из зон А и Б рассчитывают по формулам:

,

где - коэффициент фильтрации грунта ( =2,6 м/с);

Н – бытовая толщина грунтового потока, м.

 

м;

м;

м³/с;

Расход воды с полевой стороны дна дренажа (зона В) определяется по формуле проф. Р.Р. Чунаева:

,

 

где - приведенный расход со дна дренажа, определяется по графику исходя из значений коэффициентов α и β:

;

 

,

где Т – толщина подстилающего водоносного пласта, м;

d – половина ширины дренажной прорези (d = 0,3 м);

L₀ – длина проекции кривой депрессии на горизонталь, м

 

;

м;

;

м;

Дренаж является несовершенным, т.к. ; 203,35 м 201,78 м

;

.

- предварительный коэффициент, определенный по таблице:

α	0,50	0,60	0,70	0,80	0,90	0,92	0,94	0,96	0,98	1,00
βо	0,33	0,43	0,52	0,65	0,80	0,85	0,90	0,97	1,09	1,32

 

;

> 3; < , значит: ;

; => ;

м³/с;

м³/с;

Расход воды из зоны Г (от половины ширины дна дренажа, прилегающего к междренажному пространству) определяют по формуле проф. Р.Р. Чугаева, но при новом значении бытовой толщины водоносного слоя (Н’ = f + h₀ = 0,174 + 0,3 = 0,474 м):

;

м³/с

 

Боковой расход из междренажного пространства (зоны Д и Е) определяют из выражения

;

м³/с

 

Тогда общий расход на погонный метр будет равен:

 

м³/с;

 

Полный расход в конце дренажа:

 

,

 

где - длина дренажа (240 м);

- коэффициент, учитывающий возможность постепенного загрязнения трубы ( =1,5);

 

м³/ч;

 

 

4.3 Расчёт пропускной способности дренажной трубы

 

Принимаем диаметр дренажной трубы равным м;

Практический расход воды в трубе данного сечения определяется по формуле:

где - площадь живого сечения потока.

;

- средняя скорость потока при равномерном движении;

,

где - гидравлический радиус;

- продольный уклон трубы ( =0,0092);

- коэффициент Шези;

м;

;

м/с = 3252 м/ч;

м³/ч;

Вывод:найдя все расчетные величины, определили = 58 м³/ч и теперь сравнимаем этот расход с расчетным = 1,05 м³/ч., т.к. < , расчет можно закончить.