Проектирование земляного полотна дорог
Автор работы: Пользователь скрыл имя, 03 Апреля 2013 в 15:07, лекция
Краткое описание
1. Элементы земляного полотна
2 Виды деформаций земляного полотна и грунтового основания
3 Подземный водоотвод.
Прикрепленные файлы: 1 файл
Лекция 8
8 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА ДОРОГ
1. Элементы земляного полотна
2 Виды деформаций земляного полотна и грунтового основания
3 Подземный водоотвод
8.1 Элементы земляного полотна
Основные элементы земляного полотна насыпи:
1 – Основание насыпи – зона, расположенная под насыпью в пределах естественной грунтовой
толщи
2 – Рабочий слой (Верхняя часть земляного полотна) – зона, ограниченная по высоте снизу
глубиной, равной 2/3 глубины промерзания, но не менее 1,5 м
я)
промерзани
глуб.
2/3
м;
5
1
max(
рс
,
h
3 – Обочины
4 – Дорожные одежды
5 – Откосная часть - зоны, ограниченные с боков поверхностями откосов и вертикалями,
проходящими через бровки насыпей или выемок, а снизу – основанием насыпи или выемки.
6 – ядро насыпи – зона, расположенная ниже рабочего слоя и ограниченная снизу основанием
насыпи, а с боков – вертикалями, проходящими через бровки насыпи.
Основные элементы земляного полотна выемки:
1′ -
основание выемки
5
5
6
1
2
h
рс
4
3
3
1′
2
5
5
h
рс
2
Конструкция земляного полотна включает также в себя систему поверхностного
водоотвода (лотки, кюветы, боковые резервы, канавы) и различные специальные удерживающие и
поддерживающие конструкции земляного полотна или склонов, на котором оно расположено.
Земляное полотно должно быть прочным, устойчивым и стабильным. Для обеспечения
устойчивости земляного полотна предусматривают инженерные мероприятия в соответствии с
механизмом нарушения прочности и устойчивости данного элемента:
- обоснованный выбор грунтов для насыпей;
- правильное расположение и требуемую степень уплотнения грунтов;
- защиту грунтов от источников увлажнения;
-устройство дренажей;
- гидроизоляция;
- защита от опасных температурных воздействий;
- защита от эрозии;
- обоснование конструкции поперечного сечения (переменное заложение откоса,
устройство берм);
- назначение высоты насыпей и глубины выемок.
8.2 Виды деформаций земляного полотна и грунтового основания
Земляное полотно работает в условиях переменного воздействия нагрузок от подвижного
состава, увлажнения и погодно-климатических факторов. При неблагоприятном сочетании этих
воздействий могут произойти необратимые деформации земляного полотна.
Основные причины деформаций
:
Сезонные промерзания и оттаивания глинистых грунтов вызывают снижение прочностных
характеристик грунтов на 20–30% по сравнению с их значениями до промерзания [2].
Промерзание глинистых грунтов сопровождается их вспучиванием, в результате изменяется
структура грунта (становиться комковатой) и уменьшается плотность. Это особенно заметно при
оттаивании грунта, этим объясняется активизация некоторых деформаций весной.
При всем многообразии деформаций земляного полотна их можно свести по внешним
признакам в следующие группы:
1 Осадка насыпи под действием веса грунта
Глинистые грунты при одной и той же влажности могут иметь разную плотность – в
результате этого изменяются прочность и несущая способность грунтов. При разработке грунт
разрыхляется и увеличивается в объеме. Объем насыпи будет больше объема выемки, из которой
грунт взят. Грунт в насыпи под действием собственного веса постепенно уплотняется, в
результате чего рабочие отметки могут оказаться меньше проектных значений. Для
предотвращения таких деформаций грунт в насыпи уплотняется искусственно на стадии
строительства.
3
2 Расползание насыпей из переувлажненных грунтов
Грунты переувлажненные - грунты, имеющие влажность выше предельной, т.е.
наибольшей влажности, при которой при уплотнении грунта еще может быть достигнута величина
коэффициента уплотнения, равная 0,9.
Наиболее существенными причинами расползания насыпей являются: сооружение насыпи из
переувлажненных глинистых грунтов; попадание в тело насыпи при зимнем производстве работ
грунтов с повышенным содержанием мерзлых комьев, снега и льда.
3 Оползание откоса насыпи
Причины оползания откосов насыпей завышенная крутизна откосов; недостаточная
плотность грунта в зоне откосов; сооружение насыпи из слабых грунтов, непригодных для
использования в насыпях. Глинистые грунты, уложенные в насыпи с определенной плотностью,
могут иметь разную влажность.Слои грунта с повышенной влажностью имеют более низкие
прочностные характеристики (удельное сцепление и угол внутреннего трения), чем грунты с
меньшей влажностью. Поэтому они могут явиться причиной сплывов откосов, в них могут
происходить пластические деформации.
4 Сползание насыпи по косогору
Сдвиг насыпи – смещение насыпи или ее части по наклонному основанию на косогоре.
Причины сдвига: неправильная подготовка основания насыпи на косогоре, сложенном
глинистыми грунтами, во время ее строительства (снятие дерна, рыхление поверхности основания,
нарезка уступов); неудовлетворительное состояние водоотводных устройств с нагорной стороны и
замачивание грунтов основания насыпи; наличие наклонно расположенных и переувлажненных
верхних слоев грунта в основании, наличие близко к поверхности косогора водоносного слоя;
поперечный наклон минерального дна болота; насыпь возведена на косогоре с льдистыми
вечномерзлыми грунтами.
Для придания устойчивости нарезают ступени.
4
5 Осадка слабого основания
Грунты слабые - связные грунты, имеющие прочность на сдвиг в природном залегании
менее 0,075 МПа (при испытании прибором вращательного среза) или модуль осадки при нагрузке
0,25 МПа более 50 мм/м (модуль деформации ниже 0,5 МПа); требуют укрепления или замены. К
таким грунтам относятся торфы, илы, мокрые солончаки, лѐссовые грунты, переувлажненные
глинистые грунты.
Способы: частичное удаление слабого грунта, устройство дренажа, отсыпка более высокой
насыпи
6 Осадка с выпором слабого грунта
7 Смещение в связи с оползанием склона
Способы защиты: георешетки, подпорные стены, армирование грунта, Контрбанкет -
насыпной массив из камня, гравия, песка или местного грунта в виде призмы у основания откоса
насыпи; наиболее распространенное поддерживающее сооружение.
Для оценки устойчивости земляного полотна и отдельных его элементов используются
расчетные схемы, основанные на анализе часто наблюдающихся в натуре разрушений и
деформаций.
Общая устойчивость откоса насыпи оказывается обеспеченной в том случае, если сумма
всех сил, сдвигающих массив обрушения (или их моментов относительно оси вращения)
оказывается меньше суммы сил (или их моментов), его удерживающих, что выражается
критерием:
н
p
k
k
,
где k
p
, k
н
– расчѐтный и нормативный коэффициент устойчивости соответственно.
5
8.3 Подземный водоотвод
Для предотвращения воздействия грунтовых вод на земляное полотно и дорожную одежду
предусматривают достаточное возвышение поверхности покрытия над их уровнем, устраивают в
теле земляного полотна прослойки для прерывания перемещения влаги, а также дренажи для
понижения уровня этих вод.
К системе дорожного водоотвода относят также подстилающий дренирующий слой
дорожных одежд из песка, гравия и других крупнозернистых материалов с высоким
коэффициентом фильтрации, который собирает воду, проникающую через обочины, трещины и
швы в покрытиях.
Воду из дренирующего слоя в благоприятных условиях отводят на откосы насыпи или в
боковые канавы дренажными воронками.
Дренажная воронка - водоотводное сооружение закрытого типа, сооружаемое под обочинами по
обеим сторонам дорожной одежды в шахматном порядке и заполняемое дренирующим
материалом для отвода воды или осушения верхней части земляного полотна, с выходом на
дневную поверхность.
1 – прослойка дрена или мха; 2 –щебень или гравий; 3 – дорожная одежда
Дренажным воронкам придают сечение 0,4х0,2 м и располагают их через 4-6 м в
шахматном порядке. Пропускная способность воронок невелика. Весной они тают под снегом
обочин гораздо медленнее и не работают.
В местах с менее благоприятными условиями воду из дренажного слоя отводят
поперечными и продольными асбестоцементными или керамическими трубками
6
Информация о работе Проектирование земляного полотна дорог