Для более точного решения поставленной задачи необходимо иметь характеристики грунтов (компрессионные кривые, результаты стабиломерических испытаний, коэффициент фильтрации или консолидации) и результаты полевых наблюдений за строительством насыпи на лежневом основании.
В виду отсутствия таких исходных данных задача решена приближенно для общего сопоставления рассматриваемых конструкций. Принято следующее основание: торф (болото второго типа; модуль осадки: при 0,1 МПа – 270 мм/м; при 0,15 МПа – 359 мм/м; при 0,2 МПа – 431 мм/м; прочностные характеристики: с=3 кН/м2, φ=4°). Расчет ведется в упругопластической постановке, без учета порового давления и времени консолидации.
В результате отсыпки грунта высотой 4 м без каких либо конструкций усиления насыпь дает максимальную осадку 1,1 м.
Рис. 1 Деформированная схема насыпи без усиления
Рис. 1 Деформированная схема насыпи без усиления

Неравномерность осадки насыпи вызвана большими горизонтальными перемещениями в слое торфа (выпор), которые приводят к критическому снижению устойчивости Куст=1,08.
В результате отсыпки грунта высотой 4 м с лежневым основанием дает насыпь дает осадку 0,65 м.
Рис. 2 Деформации насыпи на лежневом настиле (слани)
Рис. 2 Деформации насыпи на лежневом настиле (слани)

Расчет сланей в отсутствии реальных данных выполнен в виде балки конечной длины, лежащей на сплошном основании и загруженной насыпью. Согласно рис. 3 под влиянием нагрузки от насыпи слань опустилась сжав основание на величину 0,42 м и одновременно изогнулась так, что полная максимальная просадка слани по ее середине оказалась равной 0,65 м. Жесткость слани оценивается отношением стрелы изгиба к пролету: iсл=(0,65-0,42)/18=0,013.

Рис. 3 Эпюра вертикальных перемещений в слани

Рис. 3 Эпюра вертикальных перемещений в слани

Для обеспечения сопоставимой жесткости тела насыпи возможно использование геосинтетических материалов,а именно нетканного геотекстиля типа Армостаб. Необходимые требования: малая деформативность и низкая ползучесть, а так же высокая прочность на разрыв. Этим требованиям удовлетворяют материалы из полиэфира, с прочностью на разрыв не менее 100 кН/м.

Величина осадки насыпи с двумя обоймами из высокопрочного полиэфирного тканого геотекстиля АРМОСТАБ 200/50 составляет 0,84 см.

Деформации насыпи усиленной геосинтетическими материалами

Рис. 4 Деформации насыпи усиленной геосинтетическими материалами Армостаб.

Максимальные растягивающие усилия, возникшие в прослойках, равны:
- в верхней 22,28 кН/м
- в средней 32,42 кН/м;
- в нижней 44,96 кН/м.
Эпюра растягивающих усилий в армирующих прослойках
Рис. 5 Эпюра растягивающих усилий в армирующих прослойках

Анализ устойчивости земляного полотна показывает, что насыпь без усиления имеет недостаточный коэффициент устойчивости, Куст=1,08 (рис. 6). Расчет устойчивости выполнен с учетом погруженной части насыпи.
Схема, иллюстрирующая поверхности смещения в насыпи без усиления
Рис. 6 Схема, иллюстрирующая поверхности смещения в насыпи без усиления

Наличие геосинтетического материала позволяет повысить устойчивость сооружения до Куст=1,15 (рис. 7).
Рис. 7 Изополя полных перемещений, иллюстрирующие формирование поверхностей скольжения в насыпи с геосинтетическими материалами
Рис. 7 Изополя полных перемещений, иллюстрирующие формирование поверхностей скольжения в насыпи с геосинтетическими материалами

Расчет осадки производился с учетом взвешивающего действия воды: на рисунке показано обводнение.
Зона обводнения расчетной схемы
Рис. 8 Зона обводнения расчетной схемы:1 – земляное полотно в сухом состоянии; 2 – земляное полотно в водонасыщенном состоянии (взвешенная часть); 3 – торф ниже уровня грунтовых вод

Заключение

1.    Для расчета влияния геосинтетических материалов на величину осадки и устойчивость насыпи необходимо иметь полные исходные данные.
2.    Геосинтетическая конструкция усиления насыпи(например из нетканного геотекстиля, позволяет снизить величину осадки до 30% и обеспечить устойчивость насыпи.

Материалы:


Рассказать друзьям: