Природна вологість кар’єрного ґрунту не виходить за межі робочого інтервалу потрібної вологості, тому ґрунти потрібно висушувати

1.15 Природна вологість кар’єрного ґрунту не виходить за межі робочого інтервалу потрібної вологості, тому ґрунти потрібно висушувати.

пісок:

грунт тіла насипу:

Таблиця 1. 1 – Параметри, які розраховувались в першому розділі.

Глибина розташування шарів насипу z, м	Висота шарів насипу h, м	Тип грунта	Вологість границі текучості грунта WT,%	Природня вологість Wе,%	Оптимальна вологість Wопт,%	Робочий інтервал потріб-ної вологості Wпотр,%	Щільність грунта при його природній вологості грунта d, г/см3	Оптимальна щільність грунта опт, г/см3	Нормативний коефіцієнт ущільнення К	Потрібна щільність грунта опт, г/см3	Товщина ущільнюючого шару грунту t, м	Число ущільнюючих шарів n=h/t	Кількість проходів дорожного катка на один шар Nе
0	0,8	пі- сок	14,0	9,5	9, 3	8,3- 10,3	1,93	2,02	0,95	1,92	0,4	2	3
0,8	5,2	суглинок	33,3	22,6	18,0	15,7- 20,3	1,52	1,74	0,96	1,67	0,4	13	10
6	9,6	суглинок	33,3	22,6	18,0	15,7- 20,3	1,52	1,74	0,95	1,65	0,4	24	10
15,6	4,2	суглинок	33,3	22,6	18,0	15,7- 20,3	1,52	1,74	0,98	1,71	0,4	11	6

Висновок: Параметри, які розраховувались в першому розділі зведені в таблиці 1.1, при яких забезпечується висока якість ущільнення земляного полотна.

2. Розрахунок крутості укосів насипу та його стійкість

Розрахункова умова зсуву в будь-який i-й точці ґрунтового стовпа насипу з урахуванням потрібної вологості ґрунту:

 (2.1)

де:  – коефіцієнт зсуву

 – коефіцієнт тертя частинок ґрунту

 – кут внутрішнього тертя (граничне значення)

– міцність зчеплення часток ґрунту (граничне значення)

2.1 Вихідні дані:

Границя текучості ґрунту тіла насипу:	WT=33,3%
Оптимальна вологість ґрунту тіла насипу	Wопт =18,0%
Число пластичності ґрунту тіла насипу:	Jp=12%
Щільність частинок ґрунту тіла насипу:	s=2,73г/см3
Границя текучості ґрунту робочого шару з піску:	WT=14%
Оптимальна вологість ґрунту робочого шару з піску:	Wопт =9, 3%
Щільність частинок ґрунту робочого шару з піску:	s=2,69г/см3

2.2 Креслимо розрахункову схему насипу та позначаємо шари ґрунту цифрами:

2.3 Визначаємо показник консистенції для всіх шарів ґрунту насипу:

 (2.2; 2.3)

Так як показник консистенції від’ємний, тому ґрунт знаходиться в сухому стані.

2.4 Визначаємо коефіцієнт пористості ґрунту для кожного шару:

 (2.4)

 

  

2.5 В залежності від отриманих значень  та  приймаємо по СНИП 2.02.01-83 значення кутів внутрішнього тертя  та щільності зчеплення частинок ґрунту  з переведенням одиниць вимірювання з кгс/см2 в тс/м2(для цього помножуємо на 10). Для розрахунку приймаємо пісок середньої крупності.

   

2.6 Для різних висот насипу визначаємо розрахунковий тиск ґрунту, для цього насип необхідно розділити паралельними площинами до підошви насипу та пронумерувати:

1 - 0,8м2 - 0,7м3 - 4,5м4 - 6м5 - 3,6м

6 - 4,2м

2.7 Визначаємо щільність ґрунту з урахуванням потрібної вологості:

 (2.5)

2.8 Визначаємо вагу кожного шару ґрунту, який давить на нижню площу по формулі:

 (2.6)

2.9 Визначаємо коефіцієнт зсуву та величину цього кута для шарів насипу:

 (2.7)

2.10 Так як розрахунки виконувались при умові  та коефіцієнт запасу , по знайденим значенням ми можемо побудувати лінію нахилу насипу за допомогою транспортира.

2.11 Визначаємо коефіцієнт запасу за формулою:

 (2.8)

2.12 Креслимо схему нормативної та розрахункової крутизни відкосів по розрахунковим значенням  та .

2.13 Так як  то приймаємо крутизну відкосів вибрану по СНІП.

Таблиця 2.1 – Параметри, які розраховувались в другому розділі.

Номер шару ґрунту	Крутизна відкосів 1: т	tg	Кут , град.	Коефіцієнт пористості е	Консистенція ґрунтів IL	Потрібна щільність ґрунтів потр. W, т/м2	Розрахунковий тиск ґрунту QW, т/м2	Кут внутрішнього тертя п, град.	tgn	Щільність зчеплення частинок ґрунту Сп, тс/м2	tg	Кут зсуву , град	Розрахунковий коефіцієнт запасу стійкрсті Кзап
1	1,75	0,571	2944’	0,40	0	2,1	1,68	40°	0,839	0,3	1,02	4531’	1,786
2	1,75	0,571	2944’	0,63	-0,16	1,97	11,93	24°12ґ	0,449	3,2	0,72	3541’	1,26
3	2	0,500	2634’	0,65	-0,16	1,95	23,63	24°	0,445	3,1	0,58	3010’	1,16
4	2,5	0,400	2148’	0,65	-0,16	1,95	30,65	24°	0,445	3,1	0,55	2851’	1,38
5	2,5	0,400	2148’	0,60	-0,16	2,02	39,13	24°30ґ	0,456	3,4	0,54	2822’	1,37

Висновок: Розрахункові параметри другого розділу зведені в таблиці 2.1, при яких забезпечується оптимальна крутизна відкосів насипу земляного полотна.

3. Розрахунок стійкості насипу графоаналітичним методом

При розрахунку графоаналітичним методом враховується тимчасове гусеничне навантаження типу НГ – 60 та постійне навантаження від власної ваги ґрунту насипу.

3.1 Вихідні дані:

Потрібна щільність ґрунту робочого шару	 рпотрW=2,1гт/м3
Потрібна щільність ґрунту непідтопляємого шару	 нпотрW=1,95гт/м3
Потрібна щільність ґрунту підтопляємого шару	 ппотрW=2,02гт/м3
Щільність зчеплення частинок ґрунту робочого шару	Ср=0,3тс/м2
Щільність зчеплення частинок ґрунту непідтопляємого шару	Ср=3,1тс/м2
Щільність зчеплення частинок ґрунту підтопляємого шару	Ср=3,4тс/м2
Кут внутрішнього тертя ґрунту робочого шару	р=40
Кут внутрішнього тертя ґрунту непідтопляємого шару	р=24
Кут внутрішнього тертя ґрунту підтопляємого шару	р=2430ґ

3.2 Виконуємо розрахунок по заміні тимчасового навантаження від гусеничних машин на еквівалентне навантаження ґрунтового стовпа висотою h0, яка визначається за формулою:

 (3.1)

де:  – тиск на одну гусеницю

 – кількість гусениць, встановлених на земляне полотно по ширині В0

 – кількість встановлених гусеничних машин по ширині земляного полотна

 – ширина бази гусеничної машини по наружним розмірам, яка дорівнює 3,3м

 – кількість зазорів між гусеничними машинами

 – розмір зазору, який приймається між гусеничними машинами

3.3 Креслимо схему поперечного профілю насипу, на якому виконуємо встановлення гусеничних машин по ширині земляного полотна, симетрично відносно осі насипу так, щоб гусениці на бровках земляного полотна не звисали.

3.4 Визначаємо ширину основи насипу:

 (3.2)

3.5 Виконуємо графічну побудову лінії АВ, на якій знаходиться радіус кривої сповзання.

Для визначення положення точки А ломану лінію відкосу заміняємо прямою, з’єднуючи бровку насипу земляного полотна з кромкою підошви.

З країв спрямленого відкосу проводять лінії до їх перетину під кутами  і, які приймаємо в залежності від закладення відкосу, кут якого обчислюють за формулою:

 (3.3)

Приймаємо значення кутів для

Для визначення точки В на кресленні відкладаємо від лівої кромки підошви насипу вниз розмір, який дорівнює висоті насипу , а потім по горизонталі в сторону насипу відкладаємо розмір  і наносимо точку В.

З’єднуємо прямою лінією точки А і В та отримуємо лінію, на якій лежить центр радіусу кривої сповзання О.

3.6 На прямій АВ графопобудовою знаходять центр радіусу кривої сповзання О.

Спочатку намічена в верхній частині насипу точка кривої сповзання з’єднується прямою лінією з лівою кромкою підошви насипу.

Потім з середини цієї лінії проводимо перпендикуляр до перетину з прямою АВ і на перетині отримуємо центр радіуса кривої сповзання.

3.7 З центра проводимо криву, радіус якої визначаємо графічно.

3.8 В межах кривої сповзання розбиваємо тіло насипу включаючи і шар ґрунту еквівалентного навантаження, на рівні вертикальні відсіки шириною по 5м.

3.9 На кривій сповзання всередині кожного відсіку наносимо точки з цифровим позначенням, і для кожної точки в межах відсіку находимо кути нахилу відрізків кривих сповзання до вертикалі за формулою:

 (3.4)

де: Хі – відстань від і-ї точки до вертикальної прямої, проведеної через цент радіуса кривої сповзання

Ri – радіус і-й кривої сповзання, який вимірюється по кресленню

3.10 По розрахованим  визначаємо кути  та  та представляємо в формі таблиці

Таблиця 3.1 – Розрахунок , ,

Номер точки		, град.
1	0,8349	6°37ґ	0,5502
2	0,7160	45°ґ	0,6981
3	0,5995	36°50ґ	0,8004
4	0,4733	28°15ґ	0,8809
5	0,3344	20°45ґ	0,9351
6	0,2330	13°28ґ	0,9725
7	0,1359	7°49ґ	0,9907
8	-0,0728	-4°10ґ	0,9973
9	-0,1262	-7°15ґ	0,9920
10	-0,2476	-14°20ґ	0,9689
11	-0,3544	-20°45ґ	0,9351

3.11 Графічним вимірюванням визначаємо площі кожного відсіку, причому, різні шари ґрунтів з різною потрібною щільністю обчислюємо окремо, так як подальше визначення ваги ґрунту у відсіках буде залежати від потрібної щільності ґрунту.

3.12 Визначаємо вагу ґрунту кожного відсіку з урахуванням різної площі шарів та потрібної щільності

 (3.5)

Таблиця 3.2 – Розрахунок площ та ваги ґрунту у відсіках

Номер відсіку	Потрібна щільність ґрунту з урахуванням вологості	Площі відсіку	Вага ґрунту по шарам відсіку	Сумарна вага ґрунту відсіку
	1,95	8,65	16,87
	2,1	3,8	7,98
	1,95	20,25	39,49
	1,95	8,65	16,87
	2,1	4	8,4
	1,95	50	97,5
	1,95	3,46	6,75
	2,1	2,08	4,37
	1,95	71,24	138,92
	2,02	1,7	3,43
	1,95	64,5	125,77
	2,02	12,5	25,25
	1,95	50	97,5
	2,02	22,25	44,96
	2,02	3,2	36,46
	1,95	35	68,25
	2,02	21	42,42
	2,02	11	22,22
	1,95	22,75	44,36
	2,02	21	42,43
	2,02	15,0	30,3
	2	0,5	1
	1,95	11,52	22,47
	2,02	21	42,42
	2,02	15	30,3
	2	2	4
	1,95	2,08	4,06
	2,02	20,52	41,46
	2,02	15	30,3
	2	0,25	0,5
	2,02	12,5	25,25
	2	10,65	21,21
	2,02	3	6,06
	2	2,67	5,25

3.13 Визначаємо нормальні  та дотичні  напруження у всіх точках на кривій сповзання за формулами:

 (3.6; 3.7)

Таблиця 3.3– Розрахунок нормальних та дотичних напружень

Номер відсіку
1	35,40	53,72
2	85,71	87,90
3	122,84	92,00
4	133,03	71,48
5	139,26	52,78
6	129,24	30,96
7	116,99	16,05
8	98,92	-7,22
9	72,71	-9,63
10	45,02	-11,50
11	10,58	-4,01