Расчетная работа

Оглавление 1. Исходные данные. 1 2. Геологический разрез. 2 3. Построение графиков главных напряжений. 3 3.1. Определение расчетной ширины полотна. 3 3.2. Определение напряжений на подошве земляного полотна. 3 3.3. Точки вычислений главных напряжений. 3 4. Расчет прочности в различных точках грунтового основания. 13 5. Расчет безопасных (Pбез), допустимых (Pдоп) и критических (Pкр) напряжений. 23 6. Расчет осадки земляного полотна методом послойного суммирования 24 7. Расчет осадки, влажности и прочности грунта основания по времени (консолидация) 26 8. Расчет устойчивости откоса методом круглоцилиндрической поверхности скольжения. 32 9. Построение откоса с коэффициентом устойчивости равным 1 35 Содержание

Выбор расчетных интервалов времени и определние осадков за эти периоды времени. Примем: t1 = 0; t2 = 0,1*Tст; t2 = 0,1* 1210,11 = 121,011 сут; t3 = 0,3*Tст; t3 = 0,3* 1210,11 = 363,033 сут; t4 = 0,5*Tст; t4 = 0,5* 1210,11 = 605,055 сут; t5 = Tст = 1210,11 сут. Найдем значения Ni для каждого интервала времени: Ni = (π2 * Cv * ti)/(4 * L2); для t1 = 0; N1 = 0; для t2 = 121,011; N2 = (π2 * 0,0539 *121,011)/(4 * 7,62) = 0,2786; для t3 = 363,033; N3 = (π2 * 0,0539 *363,033)/(4 * 7,62) = 0,83588; для t4 = 605,055; N4 = (π2 * 0,0539 *605,055)/(4 * 7,62) = 1,39344; для t5 = 1210,11; N5 = (π2 * 0,0539 *1210,11)/(4 * 7,62) = 2,78629. По определенным значениям Ni найдем по таблице значения Ui (в промежутках линейно интерполируем); для Ni = 0 Ui = 0; для N2=0,2786 для Ni=0,17 Ui=0,3 ; для Ni=0,31 Ui=0,4 для N3 = 0,83588 для Ni=0,71 Ui=0,6 ; для Ni=1,0 Ui=0,7 для N4=1,39314 для Ni=1 Ui=0,7 ; для Ni=1,4 Ui=0,8 для N5 = 2,78629 для Ni=2,09 Ui=0,9 ; для Ni=2,8 Ui=0,95 Рассчитаем осадку на конец данного интервала. S1 = Sкон * U1; S1 = 7 * 0 = 0; S2 = Sкон * U2; S2 = 7 * 0,3776 = 2,6432 мм; S3 = Sкон * U3; S3 = 7 * 0,63434 = 4,5038 мм; S4 = Sкон * U4; S4 = 7 * 0,7983 = 5,5881 мм; S5 = Sкон * U5; S5 = 7 * 0,949 = 6,643 мм. Расчет изменения влажности 1-го слоя грунта в заданные интервалы времени. Wti = Wн – (Wн – Wк) * Ui; где: Wн – начальная влажность грунта; Wн = e0 * γв *100% / γс; Wн = 0,86 * 10 *100 / 27,1 = 31,734 %; e0 = 0,86 γв = 10 кН/м3; γс = 27,1 кН/м3; Wк – конечная влажность грунта; Wк = eк * γв *100% / γс; Wк = 0,7736 * 10 *100 / 27,1 = 28,546 %; eк = 0,7736. Изменение влажности: W1 = 31,734 – (31,734 – 28,546) * 0 = 31,73 %; W2 = 31,734 – (31,734 – 28,546) * 0,3776 = 30,53 %; W3 = 31,734 – (31,734 – 28,546) * 0,6434 = 29,68 %; W4 = 31,734 – (31,734 – 28,546) * 0,7983 = 29,19 %; W5 = 31,734 – (31,734 – 28,546) * 0,949 = 28,71 %. Расчет изменения сопротивления сдвигу (Spw) грунта основания по времени. Spw(ti) = P0 * tg(Wti) + C * (Wti); где: P0 = 0,04275 МПа; – угол внутреннего трения в зависимости от влажности, по таблице линейно интерполируем: W1 = 31,73 % для 30 % = 6,9 ; для 35 % = 6,6 W2 = 30,53 % для 30 % = 6,9 ; для 35 % = 6,6 W3 = 29,68 % для 25 % = 7,9 ; для 30 % = 6,9 W4 = 29,19 % для 25 % = 7,9 ; для 30 % = 6,9 W5 = 28,71 % для 25 % = 7,9 ; для 30 % = 6,9 C – силы сцепления в зависимости от влажности, по таблице линейно интерполируем: W1 = 31,73 % для 30 % C=0,018 МПа; для 35 % С= 0,01 W2 = 30,53 % для 30 % C=0,018 МПа; для 35 % С= 0,01 W3 = 29,68 % для 25 % C=0,022 МПа; для 30 % С= 0,018 W4 = 29,19 % для 25 % C=0,022 МПа; для 30 % С= 0,018 W5 = 28,71 % для 25 % C=0,022 МПа; для 30 % С= 0,018 для t1: Spw1 = 0,04275 * tg (6,7962°) * 31,73 + 0,0152 * 31,73 = 0,644 МПа; для t2: Spw2 = 0,04275 * tg (6,8682°) * 30,53 + 0,0172 * 30,53 = 0,682 МПа; для t3: Spw3 = 0,04275 * tg (6,964°) * 29,68 + 0,0183 * 29,68 = 0,6981 МПа; для t4: Spw4 = 0,04275 * tg (7,062°) * 29,19 + 0,0186 * 29,19 = 0,6975 МПа; для t5: Spw5 = 0,04275 * tg (7,158°) * 28,71 + 0,019 * 28,71 = 0,7 МПа. Строим графики изменения осадки, влажности и сопротивления сдвигу в зависимости от времени. Рис. 4. График изменений осадки, влажности и сопротивления сдвигу по времени. 8. Расчет устойчивости откоса методом круглоцилиндрической поверхности скольжения. Для заданного значения γ = 18,3 кН/м3 примем для песчаной насыпи: φw = 19° Cw = 51 кПа. Коэффициент: ; ; где: H – высота насыпи, H = 2,5 м. Угол откоса: ; = 56,3099°. По графику Янбу для λср = 0,31 и β = 56,3° (m = 0,6(6)): x0 = 0; y0 = 1,5; тогда: x = x0 * H = 0 * 2,5 = 0; y = y0 *H = 1,44 *2,5 = 3,6 м. Строим критическую окружность (в масштабе 1:50). По эскизу делим оползневое тело на 5 блоков. Для каждого блока определяем: - вес блока P = γ * S, где S – площадь блоков, м2; - угол наклона хорды по дуге радиуса, α град.; - длину хорды L, м. Сила трения: Fтр = P * tgφ *cosα; Сила сцепления: C = с * L; Сила разрушающая: Fраз = P * sinα. Данные заносим в таблицу. Коэффициент устойчивости: > 1 (откос устойчив); < 1 (откос неустойчив); Рис. 5 Схема построения центра критической окружности и разбивки оползневого тела на блоки и их нумерация. Координаты точек в системе XOY: точка 1: (0; – 3,6); точка 2: (0,833; – 3,502); точка 3: (1,666; – 3,191); точка 4: (2,253; – 2,808); точка 5: (2,84; – 2,212); точка 6: (3,427; – 1,1); точка 7: (2,84; – 1,1); точка 8: (2,253; – 1,1); точка 9: (1,666; – 1,1); точка 10: (0,833; – 2,35). Номер блока Площадь блока S, м2 Вес блока Р, кН Угол наклона хорды , град Длина хорды L, м Силы трения Fтр, кН Силы сцепления C, кН Разрушаю-щие силы Fраз, кН 1 2 3 4 5 6 7 8 1 0,479808 8,7805 6,7098 0,8387 3,003 42,774 1,026 2 1,3507095 24,718 20,4731 0,8892 7,973 45,349 8,646 3 1,1150065 20,4046 33,1233 0,7009 5,884 35,746 11,15 4 0,82767 15,1464 45,4359 0,83653 3,66 42,663 10,791 5 0,326372 5,9726 62,1714 1,25742 0,96 64,128 5,282 (откос устойчив). 9. Построение откоса с коэффициентом устойчивости равным 1 Разобьем откос высотой H = 2,5 м на пять слоев с глубинами: z1 = 0,5 м; z2 = 1,0 м; z3 = 1,5 м; z4 = 2,0 м; z5 = 2,5 м. Тогда абсцисса точки на поверхности откоса, отвечающая глубине zi расчетного горизонта от поверхности толщи (по аналитическому способу): ; где: γ = 18,3 кН/м3 – удельный вес; φ = 19° - угол трения C = 51 кПа – сила сцепления; тогда: ; ; при z1 = 0,5 м; =0,043 м; при z2 = 1,0 м; =0,1658 м; при z3 = 1,5 м; =0,3598 м; при z4 = 2,0 м; =0,6177 м; при z5 = 2,5 м; =0,9333 м. По полученным точкам из точки бровки откоса строим равнопрочный откос, для сравнения – наносим откос задания. Рис.6 Равноустойчивый откос с коэффициентом устойчивости равным 1. 37