Устойчивость земляного полотна

Земляное полотно

При строительстве линейных объектов, таких как железные дороги, автомобильные дороги, в первую очередь устраивается земляное полотно.

Полоса земли, которая искусственно выровнена и может использоваться как основа для дороги, называется земляным полотном. В состав полотна автомобильной дороги входят:

• естественный грунт основания (основание насыпи), здесь находится грунт в условиях естественного залегания;
• песчано-подстилающий слой и щебеночно-подстилающий слой или рабочий слой земляного полотна;
• обочины;
• дорожные одежды;
• откосная часть;
• ядро насыпи, это зона, расположенная ниже рабочего слоя, которая снизу ограничена основанием насыпи, а по боками ограничена вертикалями, проходящими через бровки насыпи.

У железной дороги полотно должно быть достаточно прочным и устойчивым для размещения балласта.

По форме земляное полотно может быть в виде насыпи, выемки, полунасыпи, полувыемки. Устройство полотна начинается с разработки грунта, устройства дренажа и водоотводных сооружений, замены грунтов, которые не соответствуют требуемой прочности и устойчивости. Ширина полотна зависит от категории дороги или железнодорожных путей и грунтов в основании.

Если смотреть на земляное полотно в разрезе, то оно включает водоотводный кювет, обочину, дорожное полотно.

Рисунок 1. Элементы земляного полотна. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Устойчивость земляного полотна

Главным показателем стабильности полотна является его устойчивость, то есть отсутствие деформаций под действием температуры, внешней нагрузки от колес, внутренних процессов, происходящих в основании насыпи или выемки). К основным видам деформаций полотна относятся просадки, пучины, сплывы, осыпи, обвалы и искажение формы.

Расчет устойчивости земляного полотна для железнодорожного транспорта состоит из следующих этапов:

• оцениваются нагрузки, действующие на полотно, рассматривается наиболее неблагоприятный случай в виде равномерной нагрузки на полотно с максимальной допустимой интенсивностью, которая принимается равной 78,5 кПа, предельная нагрузка на одну колею 210 кН/м. Составляется расчетная схема нагрузок от подвижного состава и верхнего строения пути;
• определяются напряжение, возникающие в земляном полотне, которые возникают от собственного веса, движения поездов и веса верхнего строения. Напряжение в любой из точек можно определить как сумму напряжений, вызванных действием каждой из нагрузок;
• вычисляется необходимая плотность грунта насыпи. Уплотнение позволяет добиться необходимой прочности, создать условия для работы грунта в упругой стадии, повысить сопротивление сдвигу, уменьшить инфильтрацию;
• определяется параметры волнового воздействия и границы укрепления откосов. Оценивается влияние волны на берег и откосы, оценивается расчетная длина волны, средняя длина волны и период волны;
• выполняется расчет устойчивости откосов земляного полотна в обычных условиях;
• выполняется расчет устойчивости пойменной насыпи для этого схема с откосами, насыпью и площадкой вычерчивается в масштабе, расчетные нагрузки заменяются эквивалентными столбами грунта;
• оценивается влияние на устойчивость откосов динамических нагрузок от поезда, на этом этапе в расчет включается динамическое напряжение, которое учитывает динамические силы, возникающие при колебаниях масс экипажа;
• выполняется расчет стабильности основания насыпи и основной площадки выемки.

Рисунок 2. Виды деформации земляного полотна. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

К оценке стабильности прилагается схема, на которой показывается зона возможных пластических деформаций.

Устойчивость земляного полотна зависит от множества факторов, но следует помнить, что земляное полотно должно быть стабильным в долгосрочной перспективе, надежным, технологичным, экономичным и экологичным.

Земляное полотно также подлежит обслуживанию, как и верхняя часть трассы или пути. Своевременный и постоянный контроль позволяет отслеживает состояние объекта в динамике и своевременно реагировать на изменения. При конструировании земляного полотна выполняется ряд расчетов, которые позволяют определить напряженное состояние полотна, необходимую плотность грунта, деформации уплотнения, устойчивость земляного полотна и его частей.