Защита железнодорожного пути и сооружений (стр. 13 )

Толщину амортизирующей отсыпки поверху назначают равной 1,5хn', но не менее 0,5 м. В случае, если при проверке на устойчивость и прочность не обеспечиваются условия (И.6), (И.13), (И.21), то изменяют сечение стены или толщину амортизирующей отсыпки поверху и производят повторный расчет до выполнения указанных выше условий.

Расчетное значение ударной силы определяют из выражения

, (И.22)

где п — коэффициент перегрузки, принимаемый по таблице И.2 равным 1.1.

4 - Значение поправочного коэффициента Ко на удельный вес скального грунта γc

Расчетную ударную силу РPу в точке пересечения направления движения обломка с внутренней гранью стены К раскладывают на вертикальную Рpу. в и горизонтальную Рpу. г составляющие.

Расчетное давление грунта от амортизирующей отсыпки определяют из выражения

, (И.23)

где Е — активное давление грунта от амортизирующей отсыпки, определяемое по сумме площадей эпюр давления (см. рисунок И.3), равное

, (И.24)

где ;

и определяют из выражений

, (И.25)

. (И.26)

Значение угла наклона плоскости скольжения ω определяют по формуле

, (И.27)

где ,

.

Расчет устойчивости всей стены, против опрокидывания выполняют по формуле (И.7). Расчетные значения моментов противодействия опрокидыванию сооружения определяют из следующего выражения:

. (И.28)

Расчетные значения моментов опрокидывающих сил определяют из выражения

. (И.29)

Расчет устойчивости стены против сдвига производят по формуле (И.13), где расчетные значения сил противодействия сдвигу сооружения и сдвиговые воздействия с учетом наклона подошвы фундамента определяют соответственно следующими формулами:

, (И.30)

. (И.31)

Приложение К

(рекомендуемое)

Расчет общей и местной устойчивости склонов

(откосов)

К.1 Расчет общей устойчивости

К.1.1 Расчет устойчивости склонов (откосов) при бытовом (природном), проектном и промежуточных очертаниях следует производить по первому предельному состоянию - несущей способности (по условиям предельного равновесия).

Для определения устойчивости скальных откосов и склонов использут метод предельного равновесия. Расчет устойчивости заключается в оценке дефицита устойчивости S (разности между сдвигающими и удерживающими силами) как для всего откоса или склона запроектированной (имеющейся) конфигурации в целом, так и для отдельных его блоков или отсеков:

,

(К.1)

где пс - коэффициент сочетания нагрузок;

Т - расчетное значение обобщенной активной сдвигающей силы, определенное с учетом коэффициента перегрузки;

m - коэффициент условий работы;

Kн - коэффициент надежности, учитывающий степень ответственности сооружения, его капитальность и значимость последствий при нарушении устойчивости;

R - расчетное значение обобщенной силы предельного сопротивления сдвигу, определенное с учетом коэффициента безопасности по грунтам.

К.1.2 Значение коэффициента перегрузки принимают для грунтов в природном залегании 1,1.

К.1.3 Значения коэффициента безопасности по грунтам должны устанавливаться статистической обработкой результатов определения физических и механических характеристик грунтов при их испытаниях по ГОСТ 20522.

К.1.4 Коэффициент надежности Кп принимают равным:

- для сооружений, предназначенных для защиты железнодорожных линий: пассажирских со скоростями до 200 км/ч, с интенсивным и особоинтенсивным движением поездов - 1,25;

- для сооружений, предназначенных для защиты железнодорожных линий со средней интенсивностью движения поездов - 1,20;

- для сооружений, предназначенных для защиты железнодорожных линий с малоинтенсивным дыижением поездов - 1,15;

- для сооружений, предназначенных для защиты подъездных путей - 1,10.

К.1.5 Коэффициент условий работы т при расчетах естественных и искусственных откосов и склонов принимают равным 1.

К.1.6 Коэффициент пс учитывает вероятность неблагоприятного сочетания временных нагрузок или воздействий и должен вводиться при наличии двух или более временных воздействий.

Поскольку при расчетах устойчивости скальных откосов все действующие нагрузки (собственный вес, фильтрационное давление, нагрузки от внешних сил) являются постоянно действующими, а временная нагрузка только одна - сейсмическое воздействие, то коэффициент сочетания нагрузок в этом случае принимается равным 1.

К.1.7 С учетом пунктов К.1.5 и К.1.6 условие устойчивости (К.1) имеет вид

.

(К.2)

При S > 0 откос или склон рассматриваемого очертания является неустойчивым. В этом случае необходимо или перепроектировать его или предусмотреть укрепление, т. е. приложить дополнительное удерживающее усилие величиной S.

К.1.8 При сопоставлении различных решений за критерий оценки устойчивости может быть принят коэффициент устойчивости определяемый при условии S <0.

.

(К.3)

К.1.9 Расчет общей устойчивости скальных откосов и склонов необходимо начинать с установления положения поверхности обрушения (скольжения)

К.1.10 Под благоприятным залеганием поверхностей ослабления понимается следующее их расположение:

- наклонное в сторону массива (запрокинутое);

- наклонное в сторону откоса под углом, меньшим угла внутреннего трения по поверхности ослабления;

- вкрест простирания поверхности откоса, за исключением случаев, когда поверхности ослабления пересекают поверхности откосов под углами, меньшими 30°, и одновременно имеют угол падения в направлении откоса, превышающий угол внутреннего трения по поверхности ослабления.

К.1.11 Под неблагоприятным залеганием поверхностей ослабления понимается наклонное; их расположение в сторону откоса под углом, превышающим угол внутреннего трения, а также расположение вкрест простирания с поверхностью откоса, когда поверхность ослабления пересекает поверхность откоса под углом, меньшим 30°, и одновременно имеет угол падения в направлении откоса, превышающий угол внутреннего трения по поверхности ослабления.

К.1.12 При оценке общей устойчивости скальных откосов руководствуются расчетными схемами, представленными на рисунке К.1.

1 - Расчетные схемы общей устойчивости

Пояснения к расчетным схемам приведены в таблице К.1

Т а б л и ц а К.1 – Характеристики расчетных схем

Расчетная схема	Условия применения	Расчетные параметры
А	Наличие системы трещин с неблагоприятным залеганием. Угол наклона откоса превышает угол наклона трещин (a > fтр; a0 > a)	, ,
Б	Наличие двух систем трещин, одна из которых имеет небла­гоприятное залегание (при этом a0>a), а вторая падает в глубь массива	, (по системе трещин, падающих в сторону откоса)
В	Наличие системы трещин с неблагоприятным залеганием. Угол наклона откоса меньше угла наклона трещин (a2 > f тр, a0 < a2)	, , , , , , ,,
Г	Наличие двух систем трещин, падающих в сторону откоса, при этом a2 > f тр2	, , , , , ,
Д	Наличие полигональной поверхности скольжения (образуемой крупными отдельными трещинами, разломами и т. д.)	Углы наклона отдельных участков поверхности скольжения, параметры прочности на сдвиг по ним,
Е	Наличие полигональной поверхности скольжения и наклонных трещин, расчленяющих оползающий скальный массив	То же, что и в схеме Д, кроме того, ориентация и параметры прочности на сдвиг по наклонным трещинам
Ж	Наличие благоприятного расположения систем трещин, в том числе падающей в глубь массива	, , , , ,
З	Наличие благоприятного расположения систем трещин, в том числе пологопадающей в сторону склона (a < fтр)	, , , , , ,
И	Отсутствие выдержанных систем трещин	, , , , ,

Окончание таблицы К.1

К	Наличие выветрелого слоя на поверхности откоса	, , , ,
Л	Наличие двух пересекающихся систем трещин, падающих вкрест простирания откоса с образованием двугранного угла (желоба)	, , , , , , ,,
П р и м е ч а н и е - Значения расчетных параметров: — угол наклона трещин; — угол наклона откоса; — углы наклона систем трещин; , — сцепление по соответствующим системам трещин, кН/м2; , — углы внутреннего трения по соответствующим системам трещин, град.; — осредненная блочность пород в массиве, м

Силы Т и R вычисляют по формулам:

; (К.4)

, (К.5)

где G - вес рассматриваемого массива*;

α - угол падения трещины;

L - размер рассматриваемого участка трещин;

Кс - коэффициент сейсмичности;

δ - угол наклона сейсмической силы к горизонту (принимают наиневыгоднейшим для устойчивости - обычно вектор KcG берут параллельным поверхности смещения);

и2 и u1 - силы гидростатического давления, воды соответственно на боковую и низовую грани рассматриваемого массива;

Q - сумма проекций на направление смещения приложенных к откосу внешних сил;

Р - сумма проекций на нормаль к плоскости смещения приложенных к откосу внешних сил.

* Здесь и далее предполагается, что вес скальных откосов (отсеков) определяют с учетом коэффициента перегрузки.

Устойчивость откосов можно считать обеспеченной, если при всех возможных значениях L, условия, определяемые формулами (К.1) и (К.2), удовлетворяются.

Для откосов, находящихся под действием только сил собственного веса, требуемую для расчета глубину трещины отрыва hВ) определяют по выражению

.

(К.6)

Расстояние ее от бровки откоса

.

(К.7)

При полученных значениях hв и в максимально допустимая высота откоса составляет

,

(К.8)

где α0 - угол наклона откоса;

γ0 - удельный вес скального грунта.

По отдельным расчетным схемам, приведенным на рисунке К1, могут проводиться расчеты общей устойчивости склонов (откосов) с большей детализацией применительно к конкретным условиям.

К.2 Расчет местной устойчивости

К.2.1 Для расчета местной устойчивости необходимо грунты, слагающие откосы и склоны, классифицировать по их устойчивости к выветриванию во времени.

К.2.2 Расчет местной устойчивости для грунтов I-III и IV-V групп следует осуществлять по двум методам, что обусловливается разным характером выветривания грунтов этих групп под воздействием природных факторов.

Грунты I-III групп после вскрытия массива практически не выветриваются или же выветриваются, преимущественно до состояния каменисто-щебенисто-дресвяных фракций; грунты IV-V групп выветриваются до состояния глинисто-пылевато-песчаных фракций. Грунты IV-V групп характеризуются повышенной интенсивностью выветривания во времени и отличаются значительной мощностью выветрелой зоны, в пределах которой в перспективе их можно считать рыхлыми грунтами. Поэтому расчеты устойчивости (как общей, так и местной) грунтов IV-V групп производят как для рыхлых грунтов.

К.2.3 Расчет местной устойчивости для грунтов I-III групп сводится к определению интенсивности поступления продуктов выветривания (объема осыпи) с единицы поверхности откоса и величины отступления бровки откоса во времени.

К.2.4 Проверка местной устойчивости откосов и склонов в грунтах IV-V групп заключается в определении возможности образования на них поверхностных сплывов выветрелого до состояния мелкозема грунта.

Приложение Л

(рекомендуемое)

Определение расчетных скоростей движения обломков скального грунта по горным склонам и откосам

Л.1 При однообразных склонах крутизной менее 40º расчетные скорости движения скальных обломков определяют по формуле

, (Л.1)

где η— коэффициент, который принимают равным: для склонов, покрытых густым кустарником, — 0,6; редким кустарником и лесом—0,8; для оголенных от растительности склонов — 1,1.

Расчетные значения коэффициента ε находят по таблице Л.1.

Т а б л и ц а Л.1 - Расчетные значения коэффициента ε

Угол склона, град.	Процент обеспечения р,%	Угол склона, град	Процент обеспечения р,%
1	2	5	1	2	5
30	1,11	1,02	0,89	43	2,48	2,35	2,17
31	1,33	1,24	1,11	44	2,55	2,39	2,21
32	1,51	1,42	1,33	45	2,58	2,45	2,26
33	1,68	1,55	1,46	50	2,83	2,66	2,48
34	1,77	1,68	1,59	55	3,03	2,84	2,66
35	1,86	1,77	1,68	60	3,17	2,99	2,79
36	1,99	1,86	1,77	65	3,30	3,10	2,9
37	2,08	1,95	1,86	70	3,43	3,23	3,04
38	2,14	2,04	1,90	75	3,62	3,4	3,20

Окончание таблицы Л.1