Расчетные характеристики грунтов для каждой зоны насыпи и основания.

Основные характеристики грунта насыпи и основания, указанные в задании, следует свести в таблицу.

При принятой расчетной схеме влияние воды на устойчивость откосов учитывается изменением расчетных характеристик грунта.

I зона. Удельный вес грунта (кН/м³) определяется по формуле:

где - удельный вес частиц грунта, кН/м³;

- природная влажность грунта, доли единицы;

- коэффициент пористости.

Удельное сцепление, кПа = 26 кПа

Угол внутреннего трения, град = 26 град

II зона. Вода является дополнительной нагрузкой, поэтому удельный вес грунта увеличивается и выражается формулой:

 

где – удельный вес воды ( = 10 кН/м³).

Из-за заполнения пор грунта паводковой водой сопротивление его сдвигу значительно падает. Поэтому в расчетах устойчивости насыпи принимаются следующие параметры грунта в этой зоне;

удельное сцепление =13кПа

угол внутреннего трения =19.5 град

IIIзона. Вода оказывает взвешивающее действие на частицы грунта, в этом случае удельный вес грунта уменьшается;

10,63

удельное сцепление

угол внутреннего трения =19,5 град

IV зона. Грунты основания насыпи. Характеристики грунтов основания, необходимые для расчета устойчивости насыпи, определяются из следующих выражений:

удельный вес

удельное сцепление =28 кПа

угол внутреннего трения = 27 град

Для удобства дальнейших расчетов полученные характеристики грунта для каждой зоны сводятся в таблицу.

Внешние нагрузки.

В качестве внешних нагрузок рассматриваются нагрузки от проходящих поездов и веса верхнего строения пути. И те, и другие нагрузки считаются статическими. Из-за протяженности (вытянутости в длину) земляного полотна и верхнего строения пути внешние нагрузки рассматриваются в виде полос.

За внешние нагрузки принимают эпюры нормальных давлений, действующих на основную площадку земляного полотна. При расчета основная площадка принимается горизонтальной (расчетную плоскость проводят через бровки основной площадки земляного полотна).

Эпюра поездных нагрузок принимается прямоугольной формы шириной, равной длине шпалы l_ш, и высотой (интенсивностью нагрузки) р₀ У железобетонных шпал длина 1_ш 2,70 м.Для перспективных условий эксплуатации, когда параметры подвижного состава и скорости движения неизвестны, считают:

где - допускаемое напряжение на основную площадку от поездной нагрузки; = 80 кПа для песчано-глинистых грунтов.

Эпюра нагрузок от веса верхнего строения пути имеет трапецеидальную форму (форму балластной призмы). Для упрощения расчетов ее также можно принять прямоугольной, эквивалентной по площади. При этом ширина эпюры равна средней ширине балластной призмы (b_вс = 4,60м при железобетонных). Высота эпюры равна Р_вс - вертикальной составляющей нормальных напряжений на основную площадку земляного полотна от собственного веса элементов верхнего строения пути. Р_вс зависит от типа верхнего строения: для пути с рельсами Р65 на железобетонных шпалах Р_вс = 17 кПа.

Для удобства расчетов внешние нагрузки обычно заменяются фиктивными столбами грунта. Высота фиктивных столбов грунта принимается:

от поездной нагрузки

от веса верхнего строения пути

где - удельный вес грунта (в I зоне).

Ширина фиктивных столбов грунта принимается равной ширине эпюр внешних нагрузок.

Полученные фиктивные столбы грунта, заменяющие внешние нагрузки, откладывают в масштабе на чертеже насыпи.