Пособие по проектированию земляного полотна и водоотвода железных и автомобильных дорог промышленных предприятий (к СНиП 2.05.07-85). Часть 7

Максимальная молекулярная влагоемкость некоторых грунтов приведена в табл. 43.

Таблица 43

ПРИЛОЖЕНИЕ 8

Методика расчета притока грунтовой воды в траншею, канал, котлован и колодец

Двухсторонний приток воды в траншею, канал, доведенных до водоупора, определяется по формуле

Q = LK_ф , (37)

где L - длина траншеи, м; К_ф - коэффициент фильтрации, м/сут; Н - мощность водоносного слоя, м; h - глубина воды в траншее, м; R - радиус влияния, м.

Если значение R неизвестно, то формула преобразуется

Q = LK_ф = LK_ф (Н + h) () = LK_ф (Н + h) I_о, (38)

где () = I_о - средний уклон депрессионной кривой, приведенный в табл. 44.

Таблица 44

Для определения двухстороннего притока воды в канал, не доведенного до водоупора, пользуются формулой и схемой к расчету на рис. 105.

Q = LK_ф , (39)

где Н_о - глубина активной зоны, равная 1,3; L - расстояние между статическим уровнем грунтовых вод и дном траншеи; h_o - глубина воды в канале, отсчитываемая от подошвы активной зоны.

Если неизвестно значение R, то формула примет вид

Q = LK_ф (Н_о + h_о) I_о. (40)

Приток воды к котловану совершенного типа.

Расчет выполняют по методу "большого колодца".

В безнапорном водоносном горизонте расчет ведется по формуле

Q = 1,37 , (41)

где r_о - приведенный радиус котлована, равный радиусу круга, равновеликого по площади с котлованом.

r_о = , (42)

где F - площадь котлована.

При напорных водах

Q = 2,73 , (43)

где M - мощность толщи, заключающей напорные подземные воды, м.

Для несовершенных котлованов расчет притока воды определяют по формуле для подсчета притока воды к пластовому дренажу в безнапорном водоносном пласте.

Q = 1К_ф S [], (44)

где Т - расстояние от основания дренажа до водоупора.

Значение r_o вычисляют по формуле Н.K. Гиринского

r_o = 1 , (45)

где L - длина котлована; В - ширина котлована; 1 - см. Справочник гидрогеолога.

Рис. 105. Схема к расчету притока воды в траншею, канал

Приток воды к грунтовому "совершенному колодцу" определяют по формуле

Q = 1,366 К_ф = 1,366 К_ф = 1,366. (46)

Приток воды к грунтовому "несовершенному колодцу" рассчитывают по формуле

Q = 1,366 К_ф . (47)

Приток воды к неглубоким несовершенным грунтовым колодцам и шурфам с проницаемым полусферическим дном определяют по формуле

Q = 1dS К_ф, (48)

где d - диаметр колодца.

При большом диаметре шурфа и плоском дне

Q = 2dSK_ф. (49)

ПРИЛОЖЕНИЕ 9

Программа автоматизированного гидравлического расчета кюветов и канав

Программа предназначена для определения расхода воды в кюветах и канавах трапецеидального, треугольного и прямоугольного сечения.

Исходные данные для расчета: размеры поперечного профиля кювета или канавы, шероховатость стенок и дна, уклон дна, скорость течения воды, крутизна откосов, глубина, ширина дна, расход воды, площадь живого сечения.

Программа "ОС-РВ, версия 3" составлена на ЭВМ СМ-4. На печать выдаются: расход воды кюветов и канав по отдельным участкам, причем одновременно по 29 сечениям.

Разработана на языке "ФОРТРАН" Харьковским Промтранспроектом. Адрес: 319972, г. Харьков, ул. Тобольская, 42.

ПРИЛОЖЕНИЕ 10

Допустимые (неразмывающие) средние скорости течения воды в грунтах и укреплениях

Средние (неразмывающие) скорости течения воды в скальных грунтах приведены в табл. 45, в несвязных грунтах - в табл. 46, в связных грунтах - табл. 47 и с искусственным укреплением - в табл. 48. Значения скоростей течения воды, приведенные в этих таблицах, не следует интерполировать; при промежуточных глубинах водотока значения скоростей принимаются по глубинам, ближайшим к натуральным; при глубинах водотока более 3 м и отсутствии специальных исследований и расчетов скорости принимают по их значениям для глубины 3 м.

Таблица 45

Таблица 46

Таблица 47

Таблица 48

ПРИЛОЖЕНИЕ 11

Методика расчета глубины заложения несовершенного двухстороннего подкюветного дренажа при безнапорном водоносном горизонте

Расчет выполняют по формуле (рис. 106)

Н = 0,5 h_т + l + h_к + d + h_o - b, (50)

где Н - глубина заложения дренажа, которая должна быть более глубины промерзания h_т на 0,3 м; h_т - глубина сезонного промерзания балластного слоя и грунтов земляного полотна, определяемая в наиболее суровую зиму из расчетного 10-летнего периода и измеряемая в сечении, проходящем через концы шпал или по расчету согласно СНиП II-18-76; l - расстояние от нижней границы промерзания до верхней границы капиллярного поднятия воды, принимается 0,2 - 0,25 м; h_к - высота капиллярного поднятия воды над кривой депрессии, определяется по данным лабораторного анализа, но не более следующих значений для:

песков...................................................................0,4 м

супесей легких и пылеватых песков, ................1 м

суглинков легких пылеватых, супесей

пылеватых и супесей тяжелых, пылеватых. ....1,5 м

глин, суглинков тяжелых и суглинков

тяжелых пылеватых ...........................................2,5 м

d = mi - наибольшее поднятие кривой депрессии, которое при расположении дренажа в междупутье не учитывается; m - при одностороннем дренаже расстояние от стенки дренажа до противоположной бровки балластной призмы; при двухстороннем дренаже - расстояние от стенки дренажа до оси пути; i - средний уклон кривой депрессии, принимаемый для грунтов; h_o - глубина воды в дренаже, принимаемая равной 0,3 м; b - глубина кювета, считая от верха балластной призмы.

Рис. 106. Схема к расчету глубины заложения несовершенного двустороннего подкюветного дренажа при безнапорном водоносном горизонте

1 - водоупорный слой; 2 - мощность водоносного горизонта; 3 - глубина кювета; 4 - балластный слой; 5 - депрессионная кривая; 6 - дренаж; Н - глубина заложения дренажа от дна кювета; h_м - глубина сезонного промерзания; b - расстояние от бровки до дна кювета; ГГB - горизонт грунтовых вод; УУГВ - установившийся уровень грунтовых вод

Значения уклонов для различных грунтов:

гальки, гравия, крупного песка ....................0,0025 - 0,005

песка среднезернистого .................................0,005 - 0,15

песка мелкого. ................................................0,015 - 0,02

песка мелкого пылеватого ............................0,015 - 0,05

суглинка ..........................................................0,05 - 0,12

глины ...............................................................0,12 - 0,15

жирной глины .................................................0,15 - 0,2

ПРИЛОЖЕНИЕ 12

Методика расчета толщины балластного слоя под шпалой при заглубленной балластной призме

Методика основана на подборе минимальной толщины балластного слоя исходя из учета следующих факторов и показателей: дорожно-климатической зоны, в которой проектируется земляное полотно, ширины одного ската и числа путей на нем (по проекту), коэффициента фильтрации грунтов балластного слоя, вида грунта (супесь, суглинок, глина) и типа увлажнения, а также величины уклона дна корыта.

Пример расчета

Земляное полотно запроектировано во II дорожно-климатической зоне односкатным, для трех путей, с заглубленной балластной призмой, с коэффициентом фильтрации грунтов 10 м/сут, уклоном дна корыта 4 %о и типом увлажнения 2.

Согласно п. 2.72, табл. 13, СНиП 2.05.07-85, требуемая толщина балласта под деревянной шпалой при объеме перевозок св. 5 млн. т брутто в год принимается равной 30 см. При грунтах земляного полотна с коэффициентом фильтрации 10 м/сут предусматривается утолщение балластной призмы на 5 - 10 см.

Местный материал для балластного слоя имеет коэффициент фильтрации 10 м/сут, а привозной - 15 м/сут.

ПРИЛОЖЕНИЕ 13

Методика определения толщины противодеформационной подушки из дренирующего грунта

Методика приводится по "Методическим рекомендациям по проектированию земляного полотна железных дорог на пучинистых грунтах в суровых климатических условиях".

Толщину подушки из дренирующего грунта и вырезки пучинистых грунтов определяют расчетом исходя из условий обеспечения требуемой несущей способности основной площадки земляного полотна. Допустимая величина пучения грунтов при скорости движения поездов 55 - 70 км/ч - 35 мм, а при 71 - 120 км/ч - 25 мм.

Для расчета используют эпюры распределения по глубине критической нагрузки р_кр и суммарных напряжений в грунтах основания пути

, (51)

где С - сцепление, МПа; j - угол внутреннего трения, град; r - плотность влажного грунта, г/см³; h - расстояние от подошвы балластного слоя до расчетного уровня.

Критическую нагрузку следует определять для двух сечений пути при h₁ = 0 и h₂ = 1 м, считая от подошвы балластного слоя. По результатам расчетов строят линию А-Б распределения Р_кр и действующих суммарных напряжений по глубине (рис. 107).

Рис. 107. Номограмма для определения критической нагрузки Р_кр на грунт и напряжений s в зависимости от глубины h

1 - при четырехосных вагонах с осевой нагрузкой 22 т/ось; 2 - то же, с нагрузкой 25 т/ось; 3 - при восьмиосных вагонах с осевой нагрузкой 22 т/ось; 4 - то же, 25 т/ось

Толщину дренирующей подушки в пределах основной площадки земляного полотна находят на пересечении А-Б и кривых распределения суммарных напряжений, поз. 1-4, для заданных условий эксплуатации.

Значения С и j определяют на сдвиговом приборе, а образцы грунтов должны соответствовать состоянию расчетного слоя при оттаивании. В зависимости от влажности и прочности грунта на глубине расчетом определяют глубину врезки и соответствующую толщину дренирующей подушки.

На рис. 108 приведен пример расчета глубины врезки по трем вариантам сочетания суммарных влажностей W, %, и прочностных характеристик оттаивающего грунта основания по трем вариантам:

W_f = 29%; С = 0,5 МПа; j = 14°;

W_f = 25%; С = 1 МПа; j = 18°;

W_f = 21%; С = 1,3 МПа; j = 19°.

Принимая максимальную прочность грунта Р_кр = 2,5 кПа под балластным слоем при глубине h₁ = 0 и Р_кр = 10 кПа на глубине h₂ = 2 м (вариант 1), получаем прямую (поз. 1 на рис. 108) распределения Р_кр по глубине. Принимая на контакте с балластным слоем на глубине h₁ = 0 минимальную прочность грунта, как для варианта 1, а на глубине h₂ = 1 м характеристики, соответствующие вариантам 2 и 3, получим прямые 2 и 3 распределения Р_кр по глубине.

Рис. 108. Номограмма для расчета глубины врезки

а - распределение напряжений по глубине при условии движения поездов из четырехосных вагонов с осевой нагрузкой 22 т/ось; б - то же, из восьмиосных вагонов; 1, 2, 3 - значения критических нагрузок при трех вариантах расчетов

По точкам пересечения прямых 1, 2 и 3 на рис. 108 с кривыми а и б распределения суммарных напряжении по глубине определяют шесть различных значений толщины дренирующей подушки, изменяющихся при рассматриваемых условиях от 0,45 до 1,75 м.

Величины сцепления и угол внутреннего трения грунта основания определяются по ГОСТ 12248-78, ориентировочно - по номограмме, приведенной в вышеуказанных Методических рекомендациях, а расчет глубины врезки - по номограмме рис. 108.

ПРИЛОЖЕНИЕ 14

Пакет программ для автоматизированного проектирования по расчету осадки основания насыпей на слабых грунтах

Программа "OSADKA" предназначена для автоматизированного расчета величины осадки основания насыпей, сооружаемых на слабых грунтах (торф, ил, сапропели, заторфованные грунты с t < 0,1 МПа).

Исходные данные для расчета: масса грунта насыпи, поездная нагрузка (нагрузка от автомобиля не учитывается); количество точек компрессионных испытаний; коэффициент пористости грунта основания насыпи и модель деформации (может изменяться от 1 до 1000); количество сечений в расчете может быть от 1 до 40; показатель точности интегрирования в пределах 1 > Т і 0,95; коэффициент для определения глубины ожидаемой толщи принимается 0,1, а показатель точности подсчета осадки основания насыпи - в пределах 0,05 і R > 0.

Программа "OSADKA" написана на языке "ФОРТРАН-IV", переведена на ЭВМ ЕС-1020 и отлажена в оперативной системе "ФОБОС" на ВК АРМ-Р/СМ-3. Разработана ЦНИИСом Минтрансстроя. Адрес: 129329, Москва, Игарский пр., 2.

ПРИЛОЖЕНИЕ 15

Характеристики геотекстилей, применяющиеся в дорожном строительстве

Характеристики геотекстилей, выпускаемые отечественной промышленностью для дорожного строительства, приведены в табл. 49, а области их применения - в табл. 50.

Таблица 49

Таблица 50

На эксплуатируемых железнодорожных линиях геотекстили применяются с целью:

ликвидации просадок пути с выпиранием разжиженного глинистого грунта;

предупреждения расстройств рельсовой колеи по уровню и в профиле;

усиления пути;

ликвидации пучин;

устранения смещения грунта на откосах выемок;

устранения оползней откосов насыпей;

устройства обратного фильтра в дренажах;

защиты сооружений железнодорожного пути от размывов;

предупреждения осадок берм на болотах и суффозионных явлений.

При строительстве дорог геотекстили применяют:

для предупреждения деформаций основной площадки земляного полотна;

с целью усиления устойчивости насыпи на слабом основании (торф, ил, сапропели);

в качестве покрытия основной площадки насыпи из крупноглыбовых материалов;

для обеспечения водоотвода с основной площадки и откосов насыпей и выемок с целью предупреждения пучин и деформаций земляного полотна.

Дорнит изготавливается по техническим условиям "Полотно иглопробивное для дорожного строительства" ТУ 21-29-81, тип I, который предназначен для дорог повышенной несущей способности. При устройстве комбинированного покрытая совместно с геотекстилем используют водонепроницаемую пленку, например поливинилхлоридную марки "В" по ГОСТ 16272-79 с характеристиками: ширина - св. 0,7 м, толщина - св. 0,002 м, разрушающее напряжение - более 10 МПа, водопроницаемость за 24 ч менее 1,1 м²/см² и морозостойкость при изгибе минус 25°С.

ПРИЛОЖЕНИЕ 16

Способ укрепления неустойчивых скальных откосов торкретированием

На горных склонах, сложенных скальными трещиноватыми, мелкоблочными грунтами, подвергающимися выветриванию и осыпанию, откосы дорожных выемок укрепляют методом анкеров с металлической сеткой и последующим торкретированием.

После отработки скального откоса с применением контурного взрывания и определения систем трещин назначают бурение скважин (вкрест простирания основной системы трещин) диаметром 55 мм на глубину 5 - 10 м с последующей установкой металлических анкеров конструкции "Эстонский сланец", на которые навешивают металлическую сетку. Перед установкой сетки поверхность скальных грунтов обрабатывают пескоструйным аппаратом с сжатым воздухом, а затем - водой. На поверхность сетки наносят специальными установками слой бетона толщиной 3 - 5 см.

В случае влажных откосов скальных грунтов под слоем металлической сетки укладывают геотекстиль.

ПРИЛОЖЕНИЕ 17

Дорожно-климатические зоны СССР

Рис. 109. Дорожно-климатические зоны на территории СССР

приложение 18

Схематическая карта дорожно-климатического районирования зоны вечной мерзлоты

Рис. 110. Схематическая карта дорожно-климатического районирования зоны вечной мерзлоты

1-1 - северный район низкотемпературных вечномерзлых грунтов (НТВМГ) сплошного распространения; 1-2 - центральный район НТВМГ сплошного распространения; 1-3 - южный район высокотемпературных вечномерзлых грунтов (ВТВМГ) сплошного и островного распространения; 4 - южная граница распространения вечномерзлых грунтов

ПРИЛОЖЕНИЕ 19

Номограмма для определения конечных осадок насыпей дорог на болотах

Номограмма представлена на рис. 111.

Значения показателей и их определение приводятся ниже:

h_н - высота насыпи, определяемая по продольному профилю дороги, считая по оси над поверхностью болота вместе с балластной призмой или дорожной одеждой, м;

l - относительная деформация всех слоев торфяной залежи под основанием насыпи при ее расчетном давлении, определяемая по указаниям ГОСТ 23908-79 и 20276-85;

W - средняя величина влагосодержания всех слоев торфяной залежи, определяемая по ГОСТ 5180-84;

Н - глубина болота без учета мощности слоя очеса, м;

s_к - конечная осадка насыпи, м.

При расчетах принято: заложение откосов насыпи более 1:1,5; ширина насыпи поверху 5 - 10 м; основание насыпи сложено торфом, деформация которого принимается за счет сжатия при ограниченном боковом расширении.

Рис. 111. Номограмма для определения конечных осадок насыпей на болотах

ПРИЛОЖЕНИЕ 20

Дренажи с трубофильтрами

Трубофильтры изготавливают из крупнопористой бетонной смеси специального состава. В качестве заполнителя используют фракционированный материал, схожий по гранулометрическому составу с крайней наружной обсыпкой дренажных труб.

В трубофильтре сочетаются функции фильтра и водоотводного трубопровода. В дренаже трубофильтры объединены эластичными звеньями или полосками эластичного материала, закрывающими зазоры в стыках. Дренируемая вода свободно и равномерно проходит через всю наружную поверхность фильтрующих стенок трубофильтров в дренажный трубопровод, а соединительные звенья или полоски эластичного материала надежно защищают зазоры стыков от проникания в трубопровод дренируемого грунта.

Крупнопористый фильтрационный бетон имеет коэффициент фильтрации около 500 м/сут. Отдельные песчинки дренируемого грунта могут проникать в поровые канавы бетона на глубину 5 - 10 мм, частично закрывая их живое сечение. В связи с этим при проектировании дренажей из трубофильтров принимается так называемый расчетный коэффициент фильтрации, существенно меньший их начального коэффициента фильтрации. Для практических целей можно принять при контакте трубофильтров с мелкозернистым песком, равным в среднем 30 %, со среднезернистым 50 % и с крупнозернистым 80 % начального коэффициента фильтрации. Размеры трубофильтрации приведены в табл. 51.

Таблица 51

Марка трубофильтра "Т" указывает на его гладкий и соответственно "ТФ" - на фальцевый торец. Цифра в обоих случаях означает размер внутреннего диаметра трубофильтров в мм. Масса крупнопористого фильтрационного бетона условно принята равной 120 МПа.

Фильтрационный бетон должен иметь коэффициент фильтрации 100 - 1200 м/сут.

Трубофильтры диаметром до 200 мм соединяют между собой эластичными звеньями, благодаря которым дренажный трубопровод становится гибким.