Magik-stroy.ru

Меджик Строй
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Какие способы укрепления откосов земляного полотна есть

УСТРОЙСТВО ДЛЯ УКРЕПЛЕНИЯ ОТКОСОВ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА Российский патент 2007 года по МПК E02D17/20

Изобретение относится к области дорожного строительства и может быть использовано при реконструкции земляного полотна, его ремонте и проведении противооползневых мероприятий на откосах в процессе эксплуатации дорог.

При динамических воздействиях подвижных нагрузок, обводненности и изменении реологических свойств грунтов в теле земляного полотна и его откосах возникают касательные силы, вызывающие отслоение откосной части с захватом бровки основной площадки, а на железной дороге часто до концов шпал и верхнего строения пути, со смещением грунта к подошве откоса, что приводит к потере устойчивости не только откосов, но и земляного полотна в целом.

Причиной потери устойчивости откосов может быть наличие водонасыщенных зон под балластной призмой, в балластных шлейфах и замкнутых балластных углублениях, образовавшихся при досыпке и уширении земляного полотна, просадках и пучинных процессах при сезонном промерзании и оттаивании грунтов и в районах деградации вечной мерзлоты.

Потеря устойчивости откосов выражается в появлении и прогрессирующем развитии оползневых зон, что приводит к возникновению аварийных ситуаций.

Известно устройство для укрепления откосов земляного полотна, выполненное в виде анкерной конструкции, состоящей из трубчатого корпуса, натяжного устройства и железобетонной плиты, соединенной с корпусом с возможностью осевого перемещения (см. «Альбом чертежей конструкций групповых технических решений для усиления деформирующихся насыпей», с.44, МГУПС МПС, М., 2002 г.). Укрепление откосов достигается погружением анкерной конструкции в тело земляного полотна одним концом с последующим прижатием к откосу посредством натяжного устройства железобетонной плиты, надетой на другой конец анкерной конструкции.

Недостаток этого устройства заключается в том, что оно не обеспечивает осушения водонасыщенных зон в теле земляного полотна. Кроме того, область применения его ограничена грунтами, показатель консистенции которых J≤0,25. В других грунтах в условиях подъема грунтовых вод, подтопления, других причин, вызывающих избыточное увлажнение грунтов тела земляного полотна, граница оползневого скольжения смещается к оси пути, захватывает область размещения анкерных конструкций, которые перемещаются вместе с оползнем, теряя свои анкерные свойства.

К недостаткам устройства можно отнести также снижение сил прижатия железобетонной плиты к откосу в процессе интенсивного выветривания грунта при атмосферных воздействиях в сочетании с динамическими от подвижных нагрузок, вначале вокруг плиты, затем под ней, в результате чего железобетонная плита теряет контакт с грунтом откоса, исчезает момент сил, удерживающий грунт от смещения. Грунт сползает к подошве откоса, выворачивая ничем не удерживаемую анкерную конструкцию из тела земляного полотна.

Читать еще:  Укрепление откосов земляного полотна геосинтетическими материалами

Известно устройство для укрепления откосов за счет осушения водонасыщенных зон в теле земляного полотна (см. «Справочник по земляному полотну эксплуатируемых железных дорог», с.255, изд. Транспорт, М., 1978 г.). Это устройство принято за прототип.

Устройство выполнено в виде поперечной дренажной системы, включающей поперечную дренажную скважину, имеющую устье, ствол и забой, доведенный до водонасыщенной зоны с размещенным в ней водозаборным устройством. Ствол скважины укреплен от обрушения грунта керамиковыми или асбоцементными трубчатыми секциями раструбного типа, входящими одна в другую и образующими, таким образом, составную дренажную трубу, один конец которой направлен в сторону водонасыщенной зоны и соединен с водозаборным устройством, а другой конец выведен со сливным уклоном на поверхность откоса и снабжен бетонным оголовком, погруженным в тело земляного полотна на глубину, равную двум диаметрам дренажной трубы. Недостаток устройства заключается в снижении эффективности и надежности его работы при просадках тела земляного полотна, вызванных уплотнением нижележащих слоев грунта, суффозийными провалами, грунтовыми и балластными пучинами сезонного характера. Дренажная труба, выполненная из состыкованных раструбных секций и представляющая собой многозвенную шарнирную конструкцию, не имеющую продольной и поперечной жесткости, при просадках грунта изгибается за счет поворота концов составляющих ее секций в раструбных стыках, как в шарнирах. В местах наибольшего прогиба появляются застойные зоны с последующим заилением их и закупоркой сечения трубы грунтом. Кроме того, прогиб вызывает раскрытие стыков, нарушение их герметичности и утечку фильтрата, что ведет к попаданию отводимой воды в окружающий дренажную трубу грунт, его разжижению и ускорению суффозийных процессов, появлению и развитию оползневых зон и, как следствие, снижению устойчивости откосов. Как недостаток устройства также можно рассматривать слабые анкерные свойства бетонного оголовка дренажной трубы. Погруженный на малую глубину в тело земляного полотна, он оказывается в зоне оползневого массива и при отслоении откосной части смещается вместе с оползнем к подошве откоса. При этом оголовок тянет за собой выходной конец дренажной трубы, не имеющей продольной жесткости. Происходит расстыковка секций дренажной трубы, ее разрушение и прекращение функционирования.

Читать еще:  Использование георешетки для укрепления откосов

Целью изобретения является повышение эффективности и надежности работы устройства за счет улучшения условий водоотвода из водонасыщенных зон тела земляного полотна в сочетании с увеличением несущей способности его элементов и их анкерных свойств путем перераспределения активных сил, действующих со стороны грунтового массива на элементы устройства, а также за счет повышения надежности работы дренажной трубы путем обеспечения ее продольной жесткости и пропускной способности.

На фиг.1 изображено заявленное устройство, размещенное в плоскости поперечного сечения земляного полотна. На фиг.2 показаны фрагменты дренажной трубы. На фиг.3 показана схема сил и моментов сил, действующих на элементы устройства со стороны грунтового массива земляного полотна.

Устройство включает бесстыковую дренажную трубу 1 повышенной прочности, например стальную, размещенную в плоскости поперечного сечения земляного полотна 2, при этом один конец дренажной трубы 1 снабжен водозаборным устройством 3, заглушен коническим наконечником 4, диаметр основания которого больше диаметра дренажной трубы 1, и размещен в водонасыщенной зоне 5, а другой ее конец выведен со сливным уклоном на поверхность откоса 6 и оголовок, выполненный в виде анкерного элемента 7 из материала повышенной прочности, например стальной трубы, одним концом погруженный в устойчивую часть 8 тела земляного полотна 2, а другим концом выведенный на поверхность откоса 6 и жестко соединенный с дренажной трубой 1 под прямым углом к откосу 6 посредством болтового фланцевого соединения 9 или электросваркой. Водозаборное устройство 4 выполнено в виде перфорированного по всей поверхности концевого участка дренажной трубы 1 (фиг.2), размещенного в водонасыщенной зоне 5 на длине 1, равной размеру этой зоны, а остальная часть дренажной трубы 1 перфорирована в пределах поверхности 10, лежащей выше ее диаметральной плоскости на участках 2, находящихся в водонасыщенных зонах 11 и 12 за пределами устойчивой части 8 земляного полотна 2.

Устройство работает следующим образом.

Через водозаборное устройство 4 и перфорированную поверхность 10 дренажной трубы 1 вода из замкнутой зоны 5 и водонасыщенных зон в балластной призме 11 и балластном шлейфе 12 тела земляного полотна 2, лежащих за пределами устойчивой его части 8, поступает внутрь дренажной трубы 1, проходит по ее неперфорированному дну и изливается в водоотводный лоток (не показан) на откосе 6. При этом происходит осушение водонасыщенных зон 11 и 12 и водонасыщенной замкнутой зоны 5. В процессе осушения в сочетании с динамическим воздействием на грунт подвижных нагрузок происходит обжатие грунтом дренажной трубы 1, что увеличивает силы сцепления ее с грунтом, повышая ее анкерные свойства. Повышению анкерных свойств способствует также выполнение конического наконечника 3 с диаметром основания, большим диаметра дренажной трубы 1, благодаря чему на ее конце образуется поясок 14 шириной b, равной половине разности диаметров наконечника 3 и дренажной трубы 1, препятствующий выдергиванию ее из тела земляного полотна 2.

Читать еще:  Грунтовка для теплого пола перед укладкой плитки

На фиг.3 показана совместная работа дренажной трубы 1 и оголовка, выполненного в виде анкерного элемента 7, погруженного в устойчивую часть 8 тела земляного полотна 2 и испытывающего воздействие активных сдвигающих нагрузок со стороны оползневого массива грунта, находящегося между откосом 6 и границей оползневого скольжения 13. При этом возникает крутящий момент Мкр, стремящийся вывернуть анкерный элемент 7 из тела земляного полотна 2 и вызывающий продольную силу Рпр в дренажной трубе 1, жестко связанной с анкерным элементом 7. Продольная сила Рпр стремится выдернуть дренажную трубу 1 из тела земляного полотна 2. Таким образом, силы и моменты сил со стороны грунтового массива распределяются на оба элемента устройства — дренажную трубу 1 и анкерный элемент 7 благодаря наличию между ними жесткой связи в виде болтового фланцевого соединения 9 или электросварки.

Продольная сила выдергивания Рпр уравновешивается равнодействующей Рτ касательных сил τ трения грунта о боковую поверхность дренажной трубы 1, анкерные свойства которой увеличены за счет обжатия ее грунтом в процессе осушения и динамического воздействия на грунт подвижных нагрузок, а несущая способность дренажной трубы 1, ее продольная и поперечная жесткость обеспечены выполнением ее бесстыковой, из материала повышенной прочности.

Крутящий момент Мкр, действующий на анкерный элемент 7, уравновешен с одной стороны моментом Мτ касательных сил Рτ сцепления дренажной трубы 1 с грунтом тела земляного полотна, а с другой стороны — моментом Мсдв сил пассивного сопротивления грунта сдвигу в месте защемления в нем конца анкерного элемента 7. Таким образом, анкерный элемент 7 работает, как балка на двух защемленных опорах, что повышает его несущие свойства и, препятствуя сдвигу оползневого массива, повышает устойчивость откоса 6.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector