Эксплуатационная  доля   осадки   компенсируется  подъемками  пути  на балласт, дополнительный объем которого,

                                             (29)

    

    где В- нормативная ширина основной площадки;

    в_вс- средняя ширина балластной призмы;

    у - расстояние от подошвы откоса до оси  насыпи;

     В - уширение основной площадки для размещения балластной призмы

    увеличенной толщины:

                            (30)

    

    где m₆- заложения откоса балластной призмы, m₆=1,5.

 

 

 

            

Часть II.  Проектирование выемки и расчет ее

устойчивости

1. Определение основных конструктивных элементов выемки

 

    При проектировании поперечного профиля  выемки, прежде всего:

    а)   определяют глубину выемки Н_В :

    Н_В =ОЗ - ОВ,

    где ОЗ - отметка поверхности земли  по оси выемки.

           ОВ - отметка профильной бровки.

    Н_В = 96.4-85.6=10.8 м

    б)  затем,  в зависимости от количества путей, категории дороги и др. по СТНЦ определяют ширину основной площадки, назначают ее   конфигурацию. 

    I категория, 2 путный участок, радиус кривой =           м.

    В=11.7 м,  уширение  основной площадки = 0,30 м, габаритное уширение = 0,04 м

    В_полн= 11.7+0,3+0,04 = 8,16 м

    в)   от основной площадки по обе стороны  проектируют кюветы с типовыми размерами: шириной по дну – 0,4 м и глубиной – 0,6 м. Откосы кюветов назначают:   

     -   бровочные –  в суглинках и глинах,  имеющих нормальную влажность,  крутизной 1:1;

     -   в супесях и песках, переувлажненных  в глинистых грунтах, крутизной  1:1,5;

    полевые откосы крутизной равной крутизне откосов  выемки;

    г) крутизну откоса выемки назначают в  соответствии с указаниями СТНЦ. После расчета общей устойчивости откоса выемки принимают окончательное решение относительно крутизны откосов;

    д) после этого проектируют с  нагорной стороны выемки банкетный  вал, забанкетную канаву, кавальер и нагорную канаву в соответствии с указаниями СТНЦ. С низовой стороны предусматривают второй кавальер, водоотводную канаву (при поперечном уклоне местности менее 0,04).

      Назначают границы полосы отвода  земли под железную дорогу  не ближе 2,0 м от границы земляных и водоотводных устройств.

2. Расчет устойчивости  откосов выемки

 

    Общая устойчивость откосов выемки  оценивается  коэффициентом устойчивости К_УСТ, определенном при критическом угле заложения откоса β_КР аналитическим способом , предложенным профессором Г.М. Шахунянцем.   

    При заданной нагрузке интенсивного Р , откос смещается по плоской поверхности  АВ длинной ℓ, которая наклонена к горизонту под углом β.  
 
 
 

    В этом случае

     ,                                 (31)

      где

                                                            (32)

                                                  (33)

    f – коэффициент внутреннего трения (tgj = tg20˚ = 0,363970234)

    С – удельное сцепление грунта (для  грунта откосов насыпи = 700 кгс/м²)

    γ – удельный вес грунта (2690 кг/м³);

    Н – приведённая высота откоса;

    α – угол заложения откоса;

    ε – угол местности.

     ,                                          (34)

      м                 h=10.8+0.6=11.4 м

    

     >1,2

           b=21.2 

    Для нормальных условий эксплуатации: К_min ≥1,2, следовательно, устойчивость откосов выемки обеспечена.

2.1 Укрепление откосов  выемки

 

    Основным  видом укреплением откосов выемок является засев травой . Предварительно откосы покрывают слоем растительного грунта толщиной 0,05-0,1 м.

      Для механизированного травосеяния  служит агрегат ЦНИИС(а), подвешиваемый к стреле драглайна.

       В случае большой смываемости  растительного грунта и семян,  можно устраивать клетки из дерновых лент или из железобетонных рамок.

 

3. Проектирование  нагорной канавы

3.1 Основные положения

 

    При проектировании канав необходимо выполнять  следующие требования:

    Канавы  должны пропускать весь расчетный расход воды без переполнения.

    Строительные  расходы на сооружение канав должны быть минимальны. Для этого канаву необходимо запроектировать с гидравлическим наивыгоднейшим поперечным сечением и минимально возможными уклонами для удешевления укрепления.

    Условие гидравлически наивыгоднейшего  трапецеидального сечения:

    Q_max=ω_зад·υ_max                                                        (35)

    Где Q_max - максимально возможный расход воды , пропущенный с максимально возможной скоростью  υ_max  через заданную площадь поперечного сечения ω _зад.

    Эксплуатационные  расходы на прочистку канавы и  ремонт одежды канав должны быть минимальны. Для этого необходимо выполнить следующие условия:

                                                     (36)

    где  [J]_ЗАИЛ. - допускаемая скорость по условию размыва;

            [J] _РАЗМ.- допускаемая скорость по условию заиливания канав;

        В результате расчета определяется:

    а)   площадь поперечного сечения, достаточная  для пропуска расчетного расхода воды.

       Чертеж поперечного сечения выполняется  на миллиметровой бумаге в  масштабе 1:20.

    б)   продольный уклон и скорость течения воды, исключающие возможность заиливания канав или размыва их при данном грунте или принятом типе укрепления дна и откосов канав;

    Продольный  профиль канав вычерчивается  на миллиметровой бумаге в масштабе: Мг  1 : 2500, Мв  1:100.

3.2 Проектирование плана и продольного профиля

 

    Заданную  длину канавы необходимо разбить  на участки длиной  50 ¸150 м. Продольный уклон и размеры поперечного сечения канавы будут постоянным и на протяжении каждого участка.

    На  поворотах трассы канавы в плане  сопряжения прямых участков осуществляется плавными кривыми радиуса не менее 10 м, а на участках подходов к перепадам, быстротокам, искусственным сооружениям–не менее 20м.

    Угол  примыкания одной канавы к другой должен быть не более  α = 45 ° Продольный уклон канав желательно назначать , следуя топографии местности . Минимальный продольный уклон канав рекомендуется принимать не менее -3 ‰ , на болотах, поймах рек и в других равнинных условиях -2 ‰.

    Наивыгоднейшие  уклоны должны быть выбраны так, чтобы  скорость течения воды в канавах не превышала допускаемые (не размывающие) для данного грунта, в противном случае подбирается соответствующий тип укрепления, а по условиям недопущения заиливания минимальная допускаемая скорость течения воды 0,25-0,30 м/с (для канав, не имеющих укрепления и не покрытых растительностью).

3.3 Проектирование поперечного  сечения

 

    Минимальная ширина дна канавы должна быть – 0,6м; на болотах – 0,8м. Полная глубина  канавы назначается на 0,2 м больше расчетной. Крутизна откосов назначается в зависимости от рода грунта:

    1:1,5 – в обычных грунтах;  1:2 –  в мелкозернистых и глинистых. 

    1:1 – в щебенистых и скальных; 1:0,6  – в скальных.

    Расчет  начинают с низового участка, способом гидравлически наивыгоднейшего сечения. Затем, сохраняя ширину канавы по дну неизменной, переходят к расчету верховых участков способом подбора основных параметров, проверяя скорость 

    J _РАСЧ. = С· и Q _РАСЧ. =J _РАСЧ.·ω                         (37)

    по  условию 

 

    Если  условие не выполняется , то меняют уклон i дна канавы, т.е. окончательное сечение канавы на всех последующих участках определяется  варьированием уклонами при обязательном выполнении условия :  

3.4 Гидравлический расчет  канавы

 

    Способ  подбора параметров:

    Дано:

    Длина канавы – 250 м. (2 участка по 125 м.)

    Q₁=2 м³/с, Q₂=4 м³/с,  i₂=3‰;

    Грунт – суглинок лёгкий;

    Коэффициент шероховатости n=0.03

     м/сек.

    1:m = 1:2 
 
 

    3.4.1. Расчёт начинаем с низового  участка.

                       У=1,5√n =0.26

    Определяем  площадь живого сечения русла  канавы:

    

.

    

  

    Определяем высоту канавы

    

    Определяем  ширину канавы

    

Принимаем 0,6м.

    Определяем гидравлический радиус R:

     ,                                                           (42)

      Принимаем С=45 по таблице     

      Определяем скорость течения  воды в канаве:

    J_рас= ,                                                    (45)

    Q_рас= ω·J_рас                                                      (46)