Устойчивость земляного полотна железных и автомобильных дорог на слабых водонасыщенных глинистых основаниях

• Автор: Сон Ен-Вун
• Шифр специальности: 05.23.11
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 131 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Общая характеристика работы

1. Состояние вопроса

ЕЕ Понятие о консолидирующемся грунте и основании

1.2.Прочность консолидирующихся грунтов

ЕЗ.Оценка прочности консолидирующихся оснований насыпей

1 АПриближенные методы расчета устойчивости

1.5.Применение решений теории предельного равновесия грунтов

1.6.Обоснование выбранного направления исследований

1.7.Выводы по главе 1

2. Определение первой критической нагрузки на слабое основание 31 насыпи
2.1. Безопасная нагрузка дорожной насыпи на слабое основание
2.2. Анализ расчетной схемы взаимодействия насыпи и слабого 35 основания
2.3. Начальная безопасная нагрузка дорожной насыпи 44 на консолидирующееся основание
2.4. Определение безопасной нагрузки дорожной насыпи на слабое 48 консолидирующееся основание с учетом его предварительного уплотнения
2.5.Расчет безопасного режима возведения насыпи на консолидиру- 51 ющемся основании
2.6. Выводы по главе 3
3. Определение второй критической нагрузки на слабое 55 основание насыпи.
3.1. Каноническая система уравнений теории предельного 55 равновесия консолидирующихся грунтов
3.2. Численное интегрирование канонической системы уравнений

теории предельного равновесия грунтов
3.3.Начальная несущая способность консолидирующегося 65 основания дорожной насыпи
3.4.Предельное давление насыпи на слабое консолидирующееся ос- 75 нование (при (3 < 1) с учетом уплотняющего давления
3.5.Выводы по главе 4
4. Определение коэффициента порового давления лабораторным
методом
4.1. Методы определения коэффициента порового давления
4.2. Исследование коэффициента порового давления в 88 стабилометрических испытаниях
4.3. Выводы по главе 4
Основные выводы
Список литературы
Приложение 1. Таблицы для расчета начальной безопасной нагрузки
на консолидирующееся основание насыпи
Приложение 2. Номограммы для расчета начальной предельной
нагрузки на консолидирующееся основание насыпи

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность работы. Оценка устойчивости оснований имеет первостепенное значение для обеспечения надежной работы насыпей железных и автомобильных дорог. Особое место здесь занимают слабые основания, сложенные медленно уплотняющимися водонасыщенными глинистыми грунтами, которые, вместе с тем, при строительстве дорожных насыпей широко распространены как на территории Российской Федерации, так и на территории Республики Корея. Проектирование дорожной инфраструктуры в таких условиях сопряжено с рядом принципиальных трудностей, обусловленных особенностями работы слабых оснований. В частности, в полностью водонасыщенных грунтах при быстром нагружении, что характерно именно для транспортных сооружений и, в том числе, для оснований насыпей, нагрузка распределяется между скелетом грунта и по-ровой водой, что приводит к уменьшению сопротивления грунта внешним нагрузкам, конкретно - сдвигу. Способы описания данного явления, в основе которых лежит принцип эффективных напряжений Терцаги, и по сей день недостаточно разработаны для их широкого практического применения.
С другой стороны, отдельной проблемой остается расчет предельного давления на основания насыпей как треугольной нагрузки. В отличие от случая ленточного или круглого фундамента этот класс задач даже не нашел отражения в нормативных документах.
Еще одной стороной проблем, связанных с расчетом оснований насыпей, является комплексность подхода - с позиций предельных состояний. Так, на сегодняшний день приходится констатировать полное отсутствие методов расчета первой и второй критической нагрузок на водонасыщенные основания насыпей.
Отчасти эти вопросы могут быть решены в рамках метода конечных элементов, однако здесь возникают вопросы и относительно способов описания прочности таких грунтов, и относительно адекватности описания в рамках МКЭ пре-

Заметим, что формула (2.5) и таблицы П.1.1...П.1.4 приложения 1 являются просто другой формой записи решения В.Д. Казарновского [38] и представления результатов расчетов. Такая форма решения В.Д. Казарновского приведена для наглядности дальнейшего сопоставительного анализа и расчетов.
2,2. Анализ расчетной схемы взаимодействия насыпи и слабого основания
Как отмечалось в предыдущем параграфе, при проектировании земляного полотна железных и автомобильных дорог на слабых грунтах в инженерных расчетах прочности и деформируемости основания широко используется упрощенная расчетная схема взаимодействия насыпи и слабого основания [31, 38, 122]. Согласно этой схеме действие насыпи на слабое основание представляется в виде нормального давления с формой эпюры, подобной очертанию поперечного профиля земляного полотна. Касательные напряжения, действующие по подошве насыпи, при этом не учитываются.
Такая схема применяется для определения безопасной нагрузки и предельного давления на основание насыпи, а также для расчета осадки слабого основания [63, 79].
В связи с принятым упрощением силового взаимодействия дорожной насыпи и слабого основания представилось необходимым выполнить анализ указанной расчетной схемы в отношении ее применимости для расчета безопасной нагрузки [88].
Следует заметить, что при определении расчетного сопротивления грунта основания фундаментов также используется упрощенная расчетная схема взаимодействия фундамента и основания, представленная в виде полосовой равномерно распределенной вертикальной нагрузки без учета касательных напряжений по подошве фундамента. Опыт практических расчетов подтвердил приемлемость этой