Расчет поперечного профиля земляного полотна

Исходные данные :

Заложение откосов 1 : m – 1 : 1,5.

Ширина земляного полотна B = 12 м.

Скорость потока V_пот. = 10 м / смену.

Глубина бокового резерва h_р = 0,8 м.

Заложение внешнего откоса резерва 1 : n – 1 : 2

Толщина растительного слоя h_р.с. = 0,25 м.

Средняя высота насыпи H_ср = 1,13 м.

Коэффициент относительного уплотнения грунта К_у = 1,0

Толщина балластного слоя ∆H = 0,46 м.

Задание :

1) Определить Объем каждого слоя.

2) Рассчитать поперечный профиль земляного полотна с определением основных размеров.

Уточняем высоту насыпи :

H = H_ср – ∆H₁ + h_р.с. = 1,13 – 0,46 + 0,25 = 0,92 м.

Так как, отсыпка насыпи выполняется послойным способом, то определяем толщину каждого слоя исходя из условия, что 0,5 > H > 0,2 то :

H = 0,92 м = 0,46 + 0,46 = 2 слоя.

B’ = B + 2 * m * ∆H = 12 + 2 * 1,5 * 0,46 = 13,38 м.

L₁ = h / (1 : m) = 0,92 / (1 : 1,5) = 1,37 м.

L₂ = h₁ / (1 : m) = 0,46 / (1 : 1,5) = 0,69 м.

B₁ = B’ + 2 * L₁ = 13,38 + 2 * 1,37 = 16,12 м.

B₂ = B₁ – 2 * L₂ = 16,12 + 2 * 0,69 = 17,5 м.

Определяем объем грунта в каждом слое насыпи :

V₁ = (B₁ + B_2­­) / 2 * h * V_пот * К_у = (16,12 + 17,5) / 2 * 0,46 * 10 * 1,0 = 77,33 м³.

V₂ = (B₂ + B’_­­) / 2 * h₁ * V_пот * К_у = (17,5 + 13,38) / 2 * 0,46 * 10 * 1,0 = 71 м³.

Определяем общий объем грунта в насыпи :

V_общ = V₁ + V₂ = 77,33 + 71 = 148,33 м³.

Определяем среднюю площадь поперечного сечения насыпи :

F = V_общ / V_пот = 148,33 / 10 = 14,8 м³.

Определяем площадь каждого из боковых резервов :

F_р = F / 2 = 14,8 / 2 = 7,4 м².

Определяем ширину резерва поверху :

b₂ = F_р / h_р + ((m + n) / 2) * h_р = 7,4 / 0,8 + ((1,5 + 2) / 2) * 0,8 = 14,1 + 1,4 = 10,65 м.

Определяем ширину резерва понизу :

b₁ = F_р / h_р – ((m + n) / 2) * h_р = 7,4 / 0,8 – ((1,5 + 2) / 2) * 0,8 = 14,1 – 1,4 = 7,85 м.

Определяем дальность поперечного перемещения грунта :

L_n = B₁ / 4 + b₂ / 2 = 16,12 / 4 + 10,65 / 2 = 4,03 + 7,75 = 9,36 м.

Определяем горизонтальную планируемую поверхность земляного полотна и резервов :

F_гор = (B’ + 2 * b₁) * V_пот = (13,38 + 2 * 7,85) * 10 = 290,8 м².

Определяем планируемую поверхность откосов земляного полотна и резервов :

Н’ = H + h_р = 0,92 + 0,8 = 1,72 м.

L = H’ / (1 : m) = 1,72 / (1 : 1,5) = 2,57 м.

L₁ = h_р / (1 : n) = 0,8 / (1 : 2) = 1,6 м.

F_отк = ((√H’² + L²) + (√L₁² + L_р²)) * 2 * V_пот = ((√1,72² + 2,57²) + (√1,6² + 0,8²)) * 2 * 10 = (3,1 + 1,79) * 2 * 10 = 97,8 м².

Определить площадь срезанного растительного слоя грунта :

F_р.с. = (B₁ + 2 * b₂) * V_пот = (16,12 + 2 * 10,65) * 10 = 374,2 м².

Определяем площадь основания насыпи :

F_о.н. = B₁ * V_пот = 16,12 * 10 = 161,2 м².

Определяем объем срезанного растительного слоя :

V_р.с. = F_р.с. * h_р.с. = 374,2 * 0,25 = 93,55 м³.