Устойчивость земляного полотна на косогорах

 

Насыпь будет сползать по косогору, если составляющая ее веса, направленная параллельно уклону, окажется больше силы трения, удерживающей насыпь на месте (рис. 3.8).

 

 

Рис. 3.8. Силы, действующие на насыпь на косогоре

 

Согласно рис. 3.8 удерживающая сила:

 

R = ,

где Q – вес насыпи

f – коэффициент трения насыпного грунта по поверхности косогора;

α – угол наклона косогора.

Сила, сдвигающая насыпь:

 

F = .

 

Коэффициент устойчивости насыпи против сдвига

 

 

где i – поперечный уклон косогора.

Мероприятия по повышению устойчивости насыпей на косогорах сводятся к повышению величины коэффициента трения.

При i = 1:10 ÷ 1:5 достаточно из под насыпи удалить дерн.

При i = 1:5 ÷ 1:2 на поверхности косогора устраивают уступы высотой 0,5 м, шириной полки не менее 1,0 м, имеющие уклоны 20 ÷ 40 ‰, обратные уклону косогора (рис. 3.9).

При разделке косогора уступами сопротивление грунта скольжению повышается вследствие более высокого сопротивления срезу насыпного грунта. Уступы нарезают только в связном грунте.

 

 

Рис. 3.9. Схема устойчивости насыпи на косогоре

 

При i > 1:2 в горной местности и при условии, что грунт косогора несвязной для повышения устойчивости насыпи устраивают подпорные стенки из камня, бетона или железобетона, а так же насыпи, армированные геосинтетикой (армогрунтовые насыпи).

 

Заключение

 

Расчеты на устойчивость откосов проводят только для высоких h > 12 м насыпей и выемок. Для обычных насыпей и выемок разработаны типовые поперечные профили, устойчивость которых проверена опытом их многолетнего применения.

Крутизну откосов земляного полотна характеризуют величиной коэффициента заложения, определяемого как отношение высоты откоса к его горизонтальной проекции.

По действующему СНиП [2] принимаются следующие коэффициенты заложения откосов насыпи (табл. 3.1)

Таблица 3.1

Заложения откосов насыпей высотой до 12 м

Высота насыпи, Н, м	Заложение откосов 1: m
Н ≤ 2	1:4 для дорог I – III категорий 1:3 для дорог остальных категорий
Н ≤ 6	1:1,5
Н ≤ 12	верхняя часть Н = 6 м 1:1,5 нижняя часть 1:1,75
Подтопляемые участки	1:2

 

Поскольку откосы выемок образованы в грунтах в их естественном залегании, имеющих большие величины сцепления и внутреннего трения, их устраивают большей крутизны, чем насыпи той же высоты. В обычных нескальных грунтах откосы выемок устраивают крутизной 1:1,5. В скальных грунтах откосы выемок устраивают 1:1 и круче.

Для предохранения мелких выемок (h до 1,5 м) от снегозаносов их устраивают раскрытыми, с заложением 1:10 и более.

Проектирование земляного полотна на слабых грунтах

 

Общие положения проектирования земляного полотна на слабых грунтах

К слабым грунтам, относят грунты, имеющие прочность на сдвиг в условиях природного залегания при испытании прибором вращательного среза менее 0,075 МПа, удельное сопротивление статическому зондированию конусом с углом при вершине a = 30° менее 0,02 МПа или модуль осадки при нагрузке 0,25 МПа более 50 мм/м (модуль деформации ниже 5 МПа).

Насыпи, в основании которых в пределах активной зоны имеются слабые грунты мощностью более 0,5 м, проектируются как насыпи на слабым основании.

Требования к грунтам верхней части насыпи (рабочего слоя), а также необходимое минимальное возвышение дорожной одежды над расчетным уровнем поверхностных и грунтовых вод определены СНиПом [2] применительно к III типу местности по характеру и условиям увлажнения.

К земляному полотну, сооружаемому с использованием слабых грунтов в основании насыпи, предъявляют следующие требования:

· должна быть обеспечена устойчивость основания – исключена возможность выдавливания оставляемого слабого грунта из-под насыпи в процессе ее возведения и эксплуатации;

· должна быть обеспечена стабильность основания – интенсивная часть осадки (не менее 80–90 % в зависимости от типа покрытия) должна завершиться до устройства монолитных слоев покрытия;

· упругие колебания земляного полотна, возникающие при наличии торфяных грунтов в основании насыпи, не должны превышать величину, допускаемую для принятого типа покрытия.

Земляное полотно на участке залегания слабых грунтов проектируют в следующем порядке:

· на основе результатов инженерно-геологических обследований устанавливают мощность и расчетные характеристики слабых грунтов;

· устанавливают минимально допустимую высоту насыпи на данном участке, руководствуясь условиями водно-теплового режима, снегозаносимости и исключения упругих колебаний, наносят проектную линию, устанавливают рабочие отметки насыпи на различных поперечниках;

· определяют расчетом величину осадки;

· проверяют устойчивость основания;

· прогнозируют длительность завершения осадки;

· намечают варианты конструктивно-технологических решений, обеспечивающих в случае необходимости повышение устойчивости, ускорение осадки или снижение ее величины;

· на основе технико-экономических расчетов выбирают оптимальный вариант.

Согласно Пособия [6] по проектированию земляного полотна на слабых грунтах высоту насыпи следует назначать с учетом динамического воздействия транспорта.

Допустимую минимальную толщину насыпного слоя для исключения недопустимых упругих колебаний дорожной конструкции следует назначать по табл. 4.1.

Таблица 4.1