Узнай больше

Выберите список(-ки):

Выполним контрольные, курсовые, дипломные работы жд техникумов
 banerputeetz2

Регулирование гравитационных процессов в земляном полотне

Регулирование гравитационных процессов

Регулирование гравитационных процессов производится в тех случаях, когда земляное полотно проходит по склонам, подверженным экзогенным геологическим процессам, таким как оползни и лавины, сели, обвалы и осыпи, и его необходимо защитить от данных опасных природных явлений.

Оползнями называется смещение горных масс вниз по склону вершины без потери контакта относительно смещающихся и неподвижных частей породы. Скорость смещения частей пород может изменяться в различных пределах от долей миллиметров до метров в секунду. Смещающийся массив грунта называется оползневым телом, а склоны с наличием оползней — оползнеопасными.

Лавинами называют быстрый сход снега с горного склона, утратившего связь с подстилающей снег поверхностью. Лавиносброс опасен для железной дороги. Для предупреждения разрушающего воздействия строят защитные сооружения.

Сель — это внезапно возникший кратковременный горный поток, который насыщен различными твердыми материалами. Причиной для возникновения сели может послужить период сильного дождя, либо интенсивное таяние снега и льда, а также прорыв завалов и речных плотин, где имеется большое содержание рыхлообломочных материалов. Сели опасны внезапностью и  обладают большой разрушительной способностью.

Обвалами называют обрушения горных пород в следствии потери контакта их со склоном, которые сопровождаются дроблением падающей породы и перемешиванием. Характерны внезапностью и большой скоростью протекания.

Осыпь — это постоянный снос материала выветривания горных пород, расположенных на крутых склонах и выражающиеся в виде непрерывного скатывания мелких обломков, от пыли до крупных камней, с образованием в нижней части конусов выноса.

Основной принцип регулирования гравитационных процессов состоит в перераспределении веса грунта (снега, отложений) по склону, уменьшив его там, где он оказывает вредное влияние и повысив в местах, где его воздействие положительно.

Основными методами регулирования гравитационных процессом на оползнеопасных склонах являются:

—             террасирование поверхности склона;

—             устройство поддерживающих или удерживающих сооружении

Террасированием называется изменение рельефа склона с целью увеличения его устойчивости. При террасировании в склоне про изводится нарезка полок с определенным шагом по высоте и уположение крутых частей откоса. Пример террасирования для полувыемки приведен на рис. 1. При этом ширину нарезаемых полок принимают исходя из технологичности их нарезки размером 3—4 метров, а высоту уступов и их крутизну определяют расчетами устойчивости.

Рис. 1. Схема террасирования откоса полувыемки: 1 — существующий откос; 2 — террасирование откоса; 3 — возможная кривая смещения

Поддерживающими сооружениями принято называть сооружения, которые для обеспечения необходимой устойчивости пристраиваются к земляному полотну или склону снаружи, а удерживающими сооружениями в отличие от первых — сооружения, которые внедрены целиком или частично внутрь земляного полотна или склона. Рассмотрим некоторые из наиболее распространенных типов сооружений.

Подпорные стены по их расположению относительно земляного полотна применяются двух типов: низовые, которые на крутых откосах поддерживают с низовой стороны насыпи и полунасыпи (рис. 2, а), и верховые, которые обеспечивают верховую часть склона до земляного полотна и применяются для поддержания откосов выемок и полувыемок (рис. 2, б).

Рис. 2. Подпорные стены: а — низовая; б — верховая; 1 — подпорная стена; 2 — обратная засыпка; 3 — застенный дренаж 4 — дренажный выпуск; 5— лоток

Традиционно подпорные стенки устраиваются железобетонные, бетонные (бутобетонные), а так же каменные с применением цементного раствора. Как правило, конструкция подпорных стен может изготавливаться как монолитной, так и сборной, а так же сборномонолитной. При этом железобетонные стены могут быть массивными (смотри рис. 2) либо облегченными — уголкового типа (рис. 3).

Рис. 3. Подпорные стены уголкового типа: а — низовая; б — верховая; 1 — подпорная стена; 2 — обратная засыпка; 3 — застенный дренаж; 4 — дренажный выпуск

Подпорные стены вдоль оси пути делятся вертикальными швами (по всей высоте, включая фундамент) на секции с установленной длиной от 6 до 20 метров. Обратная засыпка за подпорными стенами обычно выполняется из дренирующих грунтов. Для конструкций из железобетона и бетона для выпуска воды из застенного пространства в обязательном порядке делается дренаж.

Глубина заложения фундамента под стену на непучинистых и нескальных грунтах должна быть не менее 1 метра, при пучинистых грунтах фундамент закладывается не менее чем на 0,25 метра ниже максимально установленной глубины промерзания.

При наличии опирания фундамента на скальные грунты глубина должна быть не меньше 0,25 метра. В насыпях на прямых участках дорог минимальное расстояние от оси ближайшего пути до верха наружной части низовой подпорной стены принимают не менее расстояний, указанных в таблице ниже.

Верховые подпорные стены, как правило, должны располагаться за кюветом. В выемках на прямых участках дорог минимальное расстояние от оси ближнего пути до подпорной монтируемой стены на уровне подошвы основания шпал и выше должно быть не меньше 3,7 метра. В кривых расстояния до стен увеличивают.

В последнее время в нашей стране и особенно за рубежом на железных дорогах в качестве подпорных стен все шире применяют армогрунтовые стены с геосинтетиками и габионные структуры в виде гравитационных габионных стен и стен системы Террамеш. Армогрунтовая подпорная стена представляет из себя массив дренирующего грунта, который армирован силовыми геосинтетиками (георешетками, геосетками или силовой тканью) и снаружи имеющий лицевую панель (рис. 4).

Рис. 4. Армогрунтовая подпорная стена: 1 — блоки облицовочной стены; 2— фундамент; 3 — арматура армогрунтовой стены; 4 — контур альтернативного решения (контрбанкет); 5 — критическая поверхность смещения

По поддерживающему действию армогрунтовые стены аналогичны массивным железобетонным, при этом сопротивление оползневому сдвигу оказывает вес всего грунтового массива стены. Геосинтетическая арматура, чтобы своевременно включаться в работу, должна иметь на разрыв удлинение не более 15 %.

Шаг армирования, прочностные характеристики арматуры и их длина принимаются расчетом из условий как внешней, так и внутренней устойчивости. Чаще всего шаг армирования между слоями геосинтетика составляет 0,5 метра.

Лицевая панель чаще всего выполняется в виде облицовочной и играет антивандальную роль, а также защищает синтетики от прямых солнечных лучей. Материалами лицевой панели могут служить монолитный и сборный железобетон, блоки и плитки из легкого бетона, пластик.

Высота подпорных армогрунтовых стен, применяемых для земляного полотна железных дорог, может составлять от 3—4 метра и до десятков метров. В нашей стране при проектировании земляного полотна на Малом Московском железнодорожном кольце была сооружена подпорная армогрунтовая стена высотой до 10 метров. В Европе максимальная высота армогрунтовых стен составляет более 20 метров.

Гравитационная габионная стена представляет из себя подпорную стену, изготовленную из габионов (рис. 5).

Рис. 5. Гравитационная габионная подпорная стена: 1 — габионная стена; 2 — контур альтернативного решения (контрбанкет); 3 — критическая поверхность смещения

По поддерживающему воздействию гравитационная габионная стена эквивалентна массивной железобетонной стене и эффект достигается за счет веса габионов. Вместе с тем преимуществом стен из габионов является их гибкость, способность воспринимать небольшие деформации без разрушения, а также экологичность и хорошая дренирующая способность, что позволяет применять их без устройства застенного дренажа.

Стена включает в себя массив из коробчатых прямоугольных габионов стандартных размеров. Внешняя сторона стены может иметь ступенчатое очертание. Высота, размеры в плане и количество габионов определяются расчетом устойчивости.

Стена системы Террамеш представляет из себя массив дренирующего грунта, который армирован снаружи габионами, а внутри массива установленными металлическими сетками, составляющими единое целое с габионами (рис. 6).

Рис. 6. Подпорная стена Террамеш: а — с вертикальной лицевой гранью; б — со ступенчатой лицевой гранью; в — «зеленый» Террамеш; 1 — элемент системы; 2 — геотекстиль; 3 — грунт засыпки; 4 — элемент «зеленого» Террамеша; 5 — гидропосев; 6 — биополотно

Система Террамеш может также быть без использования габиона («зеленый» Террамеш) с наклонной лицевой гранью (60—70° к горизонту), выполняемой в виде панельной сетки двойного кручения, к которой прикрепляют биополотно, формирующее рост дернотравяного покрова.

Кроме подпорных стен в качестве поддерживающих сооружений могут быть использованы контрфорсы, представляющие собой короткие по протяжению массивы с прямоугольной или трапецеидальной формой сечения из камня или бетона (рис. 7).

Рис. 7. Контрфорсы в насыпи: 7 — контрфорс; I — расстояние между контрфорсами

Расстояние между контрфорсами I определяется обеспечением устойчивости массива грунта между ними с учетом арочного эффекта и сил сопротивления по поверхности abcd.

Для обеспечения устойчивости откосов земляного полотна или поверхностей склонов используют различные удерживающие сооружения: прошивающие сваи и шпоны, а также анкерные конструкции.

Прошивающие сваи применяют из железобетона или буронабивные, которые воспринимают оползневое давление, возникающее в грунтах основания. Наиболее эффективным при больших оползневых силах является усиление склона рядами буронабивных свай диаметром 1,0—2,0 метра, объединенных свайным ростверком (рис. 8)

Рис. 8. Работы по усилению склона рядами буронабивных свай, объединенных свайным ростверком

Такие сваи закрепляют в коренные породы, работают они на изгиб под действием горизонтальной силы. Шаг между сваями в продольном направлении и количество рядов принимают исходя из расчета восприятия ими оползневых усилий и отсутствия продавливания грунтов между сваями.

Шпоны в отличие от свай работают на срез по поверхности и по одиночке (рис. 9).

Рис. 9. Шпоны, удерживающие косогор выше пути

Не объединяя их в единую конструкцию, располагают также рядами с расстоянием I в рядах. Глубина заделки шпон t ниже поверхности среза принимается конструктивно и составляет 1,0—1,5 метра. При небольших оползневых силах в виде шпон могут применяться призматические сваи из железобетона, а при больших значениях — железобетонные кольца d (1—2 метра), заполненные тощим бетоном.

Анкерная конструкция представляет собой удерживающую конструкцию, которая в виде анкера внедряется в устойчивые грунты, обжимает неустойчивую часть грунта по поверхности плитами, через натяжение анкеров.

Для защиты земляного полотна от обвалов и осыпей применяются пассивные и активные защитные системы. К первым относятся системы, которые позволяют защитить железнодорожный путь от попадания на него обломков скальных пород путем их перехвата, и дальнейшего сопровождения по траектории падения, распределения сбора и в последствии содержания в специальных установленных местах. К основным типам пассивных защит относят: улавливающие и оградительные сооружения (стены, барьеры, сетчатые ограждения, улавливающие полки, траншеи и валы), а также противообвальные галереи.

Активные защитные системы предотвращают возможность обрушения массивов скальных пород вблизи железнодорожного пути. В отличие от пассивных защитных систем активные защитные системы определяют полное предотвращение отрыва обломков от массива скальных пород.

Они могут представлять собой комбинацию покровных сеток со стяжными тросами, плетеными панелями и анкерами; одевающие или облицовочные стены; покрытие откосов и склонов вяжущими — аэроцемом (вспененный цементно-песчаный раствор), торкрет-бетоном, набрызг бетоном; инъектирование в трещины. Примеры защитных систем приведены на рис. 10.

Рис. 10. Защитные системы и мероприятия на скально-обвальных участках железнодорожного пути

При защите земляного полотна от селевых потоков могут предусматриваться следующие сооружения и мероприятия:

  • —             селепропускные конструктивные сооружения в виде каналов и мостов;
  • —             селенаправляющие сооружения в виде дамб, шпор и каналов;
  • —             стабилизирующие сооружения в виде запруд;
  • —             работы по предотвращению формирования селевых потоков в виде проведения агролесомелиорации, организации поверхностного стока и т.п.

На участках, где возможен сход снежных лавин для защиты железнодорожного пути предусматривают сооружения, приведенные в таблице ниже.

Лавиноопасными считаются незалесенные склоны крутизной 20—60° и высотой более 20 метров над установленным уровнем головки рельса. Выбор противолавинных комплексов производится с учетом режима, а также характеристики лавин и снегового покрова в зонах формирования, морфологии лавиносбора, уровня ответственности защищаемых сооружений, их эксплуатационных и конструктивных особенностей.

Среди инженерных устройств следует отдавать предпочтение тем из них, которые регулируют отложение снега на склоне и не допускают образования лавин (лавинопредотвращающие). В качестве заборов применяют высокие деревянные или металлические заборы, которые следует размещать в зонах формирования лавин секционными или непрерывными рядами до установленных боковых границ лавиносбора. Как правило, верхний ряд защитных сооружений необходимо устанавливать на расстоянии не более 15 метров вниз по уклону от наиболее высокого уровня линии отрыва лавин.

Снегозадерживающие заборы устанавливают на наветренном склоне или площадке неразрывными рядами, расположенными перпендикулярно основному расположению метелевого наноса. Просветность таких щитов заборов должна быть 0,4—0,45, а расстояние от установленного нижнего края забора до поверхности склона, должно составлять не более 0,2 высоты забора. Высота забора и число рядов устанавливается в зависимости от расчетного объема снегосброса.

Снеговыдувающие дюзы-панели следует монтировать под углом 60—90° к горизонту неразрывными рядами или с разрывами на верхней бровке зоны формирования лавины (рис. 11, а).

Рис. 11. Снеговыдувающие устройства: а — панель; 6 — кольктафель; 1, 3 — снежные отложения соответственно при наличии и отсутствии панели; 2 — снеговыдувающая панель

Разрывы в ряду заборов могут быть связаны с особенностями характера морфологии бровки. Просветность дюз-панелей может соответствовать 0,2—0,3, высота панели H должна достигать 3—4 метра, расстояние между установленным нижним краем дюз-панели и поверхностью бровки h должно быть не более 0,25—0,3 высоты такой панели.

Кольктафели — отдельные снеговыдувающие щиты (рис. 10.77, б) следует устанавливать в зонах формирования лавин ниже линии снеговыдуваюших заборов на расстоянии 2h, где h это высота кольктафеля, равная 4—4,5 метра. Просвет между дюз-панелями кольктафеля и установленной поверхностью уклона должен быть 1 — 1,5 метра. При отсутствии снеговыдувающих дюз-панелей верхняя линия кольктафелей монтируется на уровне самого высокого расположения линии отрыва возможных лавин. Форма кольктафелей и их размеры определяются в зависимости от снеговетровых условий в зоне их расположения.

Как самостоятельное средство дня предотвращения лавин террасирование склонов применяют обычно на менее крутых участках зон формирования с углом уклона 30°. Как правило, на более крутых склонах применяют террасы в качестве вспомогательных средств, производять посадку деревьев между рядами снегоудерживающих конструкций сооружений. Расстояние по горизонтали между террасами устанавливают не более ширины террасы. Ширина полок террас определяется не меньше 1,5—1,8 расчетной высоты снегового покрова.

Обустройство склона лавинопредотвращающими конструктивными сооружениями следует совмещать с мероприятиями агролесомелиорации, включающие в себя посадку быстрорастущих деревьев в зонах формирования лавин, учитывая естественное распространение массива лесной растительности в защищаемой местности.

Поделиться в соц. сетях

Опубликовать в Одноклассники
Опубликовать в Мой Мир
Опубликовать в Яндекс
Опубликовать в Google Plus
Опубликовать в LiveJournal

Также на эту тему Вы можете почитать

1 комментарий “Регулирование гравитационных процессов в земляном полотне”

Оставить комментарий

Место вашей рекламы