Определение критического коэффициента устойчивости откосов индивидуального поперечного профиля пойменной насыпи
В зоне насыпи можно выделить 5 зон грунтов с отличающимися свойствами: сухая насыпь, зона капиллярного поднятия, влажная насыпь, сухое основание, влажное основание.
1. Сухая насыпь (с.н.):
Удельный вес:
=2,044 т/м3;
Коэффициент пористости:
=0,586;
Коэффициент трения:
;
Сцепление грунта: Ссн =2,2т/м2.
2. Зона капиллярного поднятия (к.з.):
Удельный вес:
=
=2,084 т/м3;
Коэффициент трения:
;
Сцепление грунта:
Скз=0,5*Ссн =1,1 т/м2.
3. Влажная насыпь (в.н.):
Удельный вес:
=
=1,084 т/м3;
Коэффициент трения:
;
Сцепление грунта:
Свн=Скз=1,1 т/м2.
4. Сухое основание (с.о):
Удельный вес:
т/м3;
Коэффициент пористости:
=
=0,656;
Коэффициент трения:
;
Сцепление грунта: Ссо =2,5 т/м2.
5. Влажное основание (в.о.):
Удельный вес:
=
=1,027 т/м3;
Коэффициент трения:
;
Сцепление грунта:
Сво=0,5*Ссо=0,5*2,5=1,25 т/м2.
Расчет устойчивости откосов насыпи производится по схеме, приведенной на чертеже .
Устойчивость насыпи характеризуется коэффициентом устойчивости, который определяется следующим образом:
, где
МУД и МСДВ – моменты соответственно удерживающих и сдвигающих сил относительно центра поверхности обрушения.
К удерживающим силам относятся: - сила внутреннего трения; - сила сцепления; - вес грунта;
К сдвигающим силам относятся: - вес грунта; - гидродинамическая сила;
Кроме этого к сдвигающим силам относятся постоянная нагрузка от верхнего строения пути и временная нагрузка от подвижного состава.
Раскрыв значения удерживающих и сдвигающих сил, получим:
, где
∑Fуд и ∑Fсдв –суммы соответственно сил удерживающих и сдвигающих откос насыпи.
∑Fуд =
;
∑Fсдв=
;
где
Ni*fi – силы трения;
Ci*li – силы сцепления; li - длина основания отсека;
Туд – удерживающие касательные силы (левее вертикального радиуса);
Тсдв - сдвигающие касательные силы (правее вертикального радиуса);
D – гидродинамическая сила.
,где
γв – удельный вес воды;
I0 – средний уклон кривой депрессии;
ωВО – площадь в поперечнике влажного основания;