Розрахунки осідання основи насипу

Ущільнення ґрунту насипу при будівництві досягає досягти такої щільності, при якій ґрунт насипу буде працювати практично в пружній стадії. Однак незворотні осідання основної площадки насипів S_оо можуть виникнути за рахунок осідання їх основи S_ос.

Розрахунки осідання основи виконуються:

- у випадку, коли необхідно передбачити запас на осідання в розмірі S_ос (рис. 5.40) при розробці індивідуального проекту насипу;

- у випадку необхідності визначення потрібного розширення основної площадки. Таке розширення необхідно передбачати у насипів на мостових переходах через крупні водотоки;

- у випадку необхідності визначення додаткового об’єму земельних робіт при спорудженні насипів за рахунок осідання основи;

- при аналізі причин деформацій (осідання) високих існуючих насипів (рис. 5.42). шляхом співставлення розрахункової величини S_ос і фактичної S_оф, що сталося після здачі насипу в експлуатацію, встановлюється одна із можливих причин осідання основної площадки: коли S_оф < S_ос, то осідання ще продовжується.

Для підрахунків S_осн застосовується відомий метод пошарового сумування осідання, який полягає в наступному.

Основа насипу по глибині ділиться на ряд горизонтальних шарів довільно при однорідному ґрунті або у відповідності з літологічною будовою основи при різнорідних ґрунтах (рис. 5.43); оскільки осідання формується в більшій мірі в верхніх шарах, то їх товщина призначається меншою, ніж нижчих. Основа вважається завантаженою спорою вертикальних складових напружень, визначених за формулою σ = σ_п + σ_вс + σ_γ.

Стискання (осідання) кожного шару товщиною h буде виражатись формулою:

,

де і – середні для шару величини коефіцієнтів пористості, відповідно природні (до зведення насипу) і розрахункові (після побудови насипу і повної реалізації осідання основи);

h_і – товщина шару.

До зведення насипу величини визначаються за компресійною кривою ґрунту основи (рис. 5.44) по напруженням від власної ваги ґрунту σ_γос, що діють по нижній границі розрахункового шару (рис. 5.43) і визначаються за формулою (рис. 5.24) . Після реалізації осідання ґрунт буде мати в шарі коефіцієнт пористості , який береться по тій же компресійній кривій, але при напруженнях від зміненої після ущільнення власної ваги плюс напруження від дії навантаження (рис. 5.43).

Сумарне осідання всіх шарів знайдемо для вибраної вертикалі як суму осідання всіх розрахункових шарів. Це буде приблизне осідання точки контакту насипу з основою для вибраної вертикалі:

,

де n – кількість розрахункових шарів.

Однак стискання основи може простиратись нижче рівня z_n (див. рис. 5.43), наміченого проектувальником, або може закінчитись вище цього рівня. Тому повне осідання основи:

,

де S_дод – додаткове осідання товщі основи, що реалізується нижче або вище рівня z_n.

Для його визначення вводиться поняття відносного осідання η. Відносне осідання будь-якого і-го шару:

або абсолютне осідання і-го шару:

.

Будується епюра відносного осідання η = η(z) (рис. 5.43) і по ній знаходять S_дод як площу між кривою η, віссю z і рівнем z_n.

При відомому значенні S_осн можна вирішити вказані вище задачі.

Так, запас на осідання насипу:

S_оо = S_о + S_нас,

де S_о – осідання основної площадки за рахунок стискання основи;

S_нас – осідання ґрунтів насипу, якщо вони в процесі будівництва ущільнені недостатньо.

,

де α – доля осідання основи, реалізована в процесі будівництва;

і – коефіцієнт погашення осідання основи в тілі насипу, який не є повністю пружним; і = 0,001;

Н – висота насипу.

Якщо насип споруджується на підході до великого мосту, то необхідне розширення основної площадки (див. рис. 5.41).

,

де m – показник крутизни укосу баластної призми.

Тоді проектна ширина основної площадки В визначається так: