Обеспечение устойчивости основания откосной насыпи (Задача 2)

Введение

Целью курсовой работы является приобретение практических навыков по дисциплине «Механика грунтов». В курсовой работе необходимо выполнить проверку устойчивости дорожной насыпи на прочном (задача 1) и слабом грунтовом основании (задача 2), запроектировать мероприятия по ее обеспечению.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ К КУРСОВОЙ РАБОТЕ.

В соответствии с заданием на курсовую работу:

Отметка подошвы первого слоя основания -4,2 м.

Отметка подошвы второго слоя основания -9,0 м.

Уровень подземных вод -5,0 м.

Таблица 1.1 Физические характеристики грунтов основания

№ варианта	Номера слоев основания и разновидность грунта	Плотность грунта по группам предельных состояний, т/м3	Плотность частиц грунта , т/м3	Влажность грунта	Коэф-фициент пористос- ти е
по I группе	по II группе	при- родная	на гра-нице текуч-ести	на границе раска- тыва- ния
	1.Суглинок 2.Супесь 3.Глина	1,97 2,03 1,97	1,99 2,05 1,98	2,70 2,68 2,73	0,26 0,16 0,25	0,32 0,20 0,44	0,18 0,15 0,21	0,71 0,52 0,72

 

Таблица1.2 Механические характеристики грунтов основания

 

№ вари­анта	Номера слоев основания и разновидность грунта	Удельное сцепление по группам предель­ных состояний, кПа	Угол внутреннего тре­ния по группам пре­дельных состояний, град.	Модуль дефор­мации Е, МПа
по I группе	по II группе	по I группе	по II группе
	1.Суглинок 2.Супесь 3.Глина					6,2 13,5 14,1

 

Таблица1.3 Характеристики насыпи

 

№ вари­анта	Высота насыпи , м	Плотность , т/м3	Угол внутреннего трения , град	Удельное сцепление , кПа
	6,4	1,99		14,4

Вычисляем физические характеристики грунта слоев основания и определяем консистенцию глинистого грунта:

 

Первый слой основания – суглинок

 

кН/м³;

кН/м³;

т/м³;

кН/м³;

;

.

Вывод: Согласно классификации первый слой основания сложен суглинком мягкопластичным.

Второй слой основания – супесь.

 

кН/м³;

кН/м³;

т/м³;

кН/м³;

;

.

Вывод: Согласно классификации второй слой основания сложен супесью пластичной.

 

 

Третий слой основания – глина

 

кН/м³;

кН/м³;

т/м³;

кН/м³;

;

.

 

Вывод: Согласно классификации третий слой основания сложен глиной полутвердой.

 

Вычисляем удельный вес грунта насыпи

 

кН/м³.

 

2. Обеспечение общей устойчивости откосной части насыпи (Задача 1)

2.1. Проверка общей устойчивости откосной части насыпи

 

Откосы насыпей под влиянием собственного веса стремятся принять более пологое очертание. Как правило, оползающий массив грунта смещается по криволинейной по­верхности, которую для практических целей можно принимать за круглоцилиндрическую поверхность скольжения (КЦПС). При проектировании насыпей автомобильных дорог для опре­деления местоположения центров наиболее опасных КЦПС в частности пользуются графическим методом Феллениуса.

 

Таблица 2.1.1 Значения углов и

 

Коэффициент заложения от­коса	Угол наклона откоса	Вспомогательные углы, град.
	450

Ширина призмы =

 

Оценка устойчивости грунтового массива против сдвига сводится к проверке условия , в котором – фактический коэффициент устойчивости, характеризующий отношение моментов суммар­ной силы, удерживающей оползающую часть массива и сдвигающей силы :

,

 

Требуемый коэффициент устойчивости определяется по формуле:

 

 

 

1) При R=9,3 длина дуги КЦПС:

Таблица 2.1.2 Моменты сдвигающих и удерживающих сил при R=9,3

 

№ элемента
	-2,1			1,6	19,52	31,23	-65,59	281,09
	-0,5	2,8	9,2	1,6	19,52	87,45	-43,72	804,54
	1,1	4,4	9,2	1,6	19,52	137,42	151,16	1264,27
	2,7	5,7	8,9	1,6	19,52	178,02	480,66	1584,40
	4,3	5,8	8,2	1,6	19,52	181,15	778,93	1485,39
	5,9	4,7	7,1	1,6	19,52	146,79	866,06	1042,21
	7,5	3,1	5,5	1,6	19,52	96,82	726,14	532,51
	8,65	0,9	3,4	0,7	19,52	12,30	106,37	41,81
						Сумма	3000,02	7036,22

 

Вывод: так как =1.39 < = 1.40 то откосная часть насыпи будет не устойчива.

 

2) При R=9,8 длина дуги КЦПС:

Таблица 2.1.3 Моменты сдвигающих и удерживающих сил при R=9,8 м.

 

№ элемента
	-0,8	0,8	9,7	1,6	19,52	24,99	-19,99	242,36
	0,8	2,4	9,7	1,6	19,52	74,96	59,97	727,08
	2,4	3,7	9,4	1,6	19,52	115,56	277,34	1086,25
		4,8	8,9	1,6	19,52	149,91	599,65	1334,23
	5,6	4,6	7,9	1,6	19,52	143,67	804,54	1134,97
	7,2	3,2	6,5	1,6	19,52	99,94	719,59	649,63
	8,55	1,3	4,5	1,1	19,52	27,91	238,66	125,61
						Сумма	2679,75	5300,13

 

Вывод: так как = 1,36 < = 1.40 то откосная часть насыпи будет не устойчива.

 

3) При R=10,4 длина дуги КЦПС: м

Таблица 2.1.4 Моменты сдвигающих и удерживающих сил при R=10,4

 

№ элемента
	0,5	0,8	10,4	1,6	19,52	24,99	12,49	259,85
	2,1	2,2	10,15	1,6	19,52	68,71	144,29	697,41
	3,7	3,3	9,7	1,6	19,52	103,07	381,34	999,74
	5,3	4,1	8,9	1,6	19,52	128,05	678,67	1139,66
	6,9	3,7	7,7	1,6	19,52	115,56	797,35	889,80
	8,5	1,9	5,9	1,6	19,52	59,34	504,40	350,11
	9,4	0,2	4,3	0,2	19,52	0,78	7,34	3,36
						Сумма	2525,89	4339,92

 

Вывод: так как = 1,31 < = 1.40 то откосная часть насыпи будет не устойчива.

4) При R=11,3 длина дуги КЦПС:

Таблица 2.1.5 Моменты сдвигающих и удерживающих сил при R=11,3

 

№ элемента
	1,9	0,7	11,2	1,6	19,52	21,86	41,54	244,86
	3,5	1,9	10,8	1,6	19,52	59,34	207,69	640,88
	5,1	2,8	10,1	1,6	19,52	87,45	445,99	883,24
	6,7	3,4	9,1	1,6	19,52	106,19	711,46	966,32
	8,3	2,8	7,7	1,6	19,52	87,45	725,83	673,36
	9,6		5,9		19,52	19,52	187,39	115,17
						Сумма	2319,91	3523,83

 

Вывод: так как = 1,32 < = 1.40 то откосная часть насыпи будет не устойчива.

 

Наименьший коэффициент устойчивости откосной части насыпи получен при радиусе R = 10,4 м. Эта КЦПС соответственно считается наиболее опасной.

Так как устойчивость откосной части насыпи не обеспечена, принимается решение об армировании откосной части насыпи.

 

 

2.2. Расчет параметров армирования откосной части насыпи

геотестильным материалом

Армирование откосной части насыпи позволяет обеспечить общую устойчивость. Геотекстильными материалами (ГМ) называют рулонные водопроницаемые преимущественно синтетические текстильные материалы, предназначенные для различного использования в земляных сооружениях.

В курсовой работе предлагается использовать геотекстильный материал «дорнит» с минимальной прочностью на растяжение = 70 Н/см и толщиной = 4 мм.

В процессе расчета определяют положение центра КЦПС и разбивают сползающую часть массива на призмы.

Для армирования ГМ откосной части насыпи должны быть рассчитаны следующие параметры:

1. количество прослоек ГМ;

2. длина заделки прослойки ГМ;

3. распределение прослоек ГМ по высоте насыпи.

 

 

1) Расчет числа армирующих прослоек.

Предельное растягивающее напряжение грунта находим по формуле:

кПа,

где значение найденное методом интерполяции при = 18⁰ составляет 0,915.

Значение допустимого растягивающего напряжения для ГМ определяем по формуле:

МПа £

= 10,7 МПа

 

Таблица 2.2.1 Расчет момента сдвигающих сил

 

№ элемента
	0,5	0,048	0,9988	0,0023	24,99	0,12
	2,1	0,202	0,9794	0,0408	68,71	5,50
	3,7	0,356	0,9346	0,1266	103,07	24,74
	5,3	0,510	0,8604	0,2597	128,05	60,62
	6,9	0,663	0,7482	0,4402	115,56	89,57
	8,5	0,817	0,5762	0,6680	59,34	68,66
	9,4	0,904	0,4279	0,8169	0,78	1,12
					Сумма	250,32

 

Определим число необходимых прослоек ГМ при требуемой величине коэффициента устойчивости откоса = 1,40.

=

Принимаем 2 прослойки

2) Длину заделки ГМ в тело насыпи определим по формуле:

м

 

Обеспечение устойчивости основания откосной насыпи (Задача 2)