СССР

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ КОШЕГЕТ ПО ТРАНСПОРТНОМУ СТРОПВДЬСТВУ

ГДАВТРАНСПРСЕКТ ГПМ С0В8Д0РПРСЕКТ

УКАЗАНИЯ

ДО РАСЧЕТУ УСТОЙЧИВОСТИ ВЫСОКИ! НАСЫПЕЙ И ГДУБОШ ВЫЕМОК АВТОМОБИЛЪаД ДОРОГ

Г.МвОХМ - 1964 Г.

СССР

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ПО ТРАНСПОРТНОМУ СТРОИТЕЛЬСТВУ

ГЛАВТРАНСПРОЕКТ гт. СОЮЗДОРПРОЕКТ

УКАЗАНИЯ

ПО РАСЧЕТУ УСТОЙЧИВОСТИ ВЫСОКИХ насыпей и ГЛУБОКИХ ВЫЕМОК АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ

Рекомендуйся Союздорпроектом в качестве пособия при изысканиях и проектировании автомобильных дорог

ГЛАВНЫЙ ИНЖЕНЕР С0ЮЗД0РПР0ЕКТА    /МОРОЗ    И.П./

30 января 1964г.

г.Москва - 1964 г.

1

■ ^нжемерно-геологические данные, LwucixoAiHBe для расчета устойчивости насы-

_т*л.*тм*_

16.    В результате инженерно-геологических изысканий для индивидуального проектирования насыпей н выемок должны бтъ представлены следующие данные:

а/ топографический план участка сооружения в ма сита-t бе 1:500-4:200;

б/ геотехнический paspes по трассе в масштабе ив менее 1:200, на которой должны быть нанесены:

границы расчетных пластов грунта с однородными геотехническими свойствами,

литологическое описание грунтов, составляющих расчетные слои,

расчетные горизонты грунтовых вод, а при наличии водоемов - меженных и паводковых вод, и сведения об их колебании;

в/ геотехнические разрезы на каждом расчетном попере чнжке в масштабе не менее 1:200 с нанесением данных, перечисленных в п."б";

г/ расчетные физико-механические характеристики каждого выделенного на разрезах расчетного сдоя, а также карьерных грунтов, применяемых для возведения насыпи;

д/ общее инженерно-геологическое описание с характеристикой природных условий района строительства и геотехнической оценкой грунтов;

е/ материалы по изысканию карьеров /проводимому согласно Инструкции по поискам и разведке месторождений дорожно-строительных материалов при изысканиях автомобильных дорог - Союздорпроект 1961г./.

17.    В состав расчетных физико-механических характеристик, необходимых для индивидуального проектирования насыпей и выемок, входят:

а/ влажность и объемный вес при плотности, соответст кущей естественным условиям залегания, для грунтов насыпей до 12м при оптимальной плотности, определяемой на

Ю

приборе Союэдорнмн, ■ влажности /Jobt_% Щ /    ;

б/ объемный вес грунтов, иаходищжтгя ниже уровня грунтовых вод - в состоянии в8вевенности в воде /    /\

в/ расчетные величины угла внутреннего трен*- / ifр / и сцепления / Ср /»

г/ для грунтов основания насыпей - г фмкм компрессии;

д/ по дополнительному гаданию /в случае к о бхе дикости консолидационнкх расчетов /должен быть определен коэффициент консолидации /С/, а при фмльтрацношшх расче* тал - коэффициент фильтрации Д/.

18.    Для общей геотехнической оценки грунтов необходимы следующие характеристики:

а/ данные гранулометрического анализа; б/ пределы пластичности свяэных грунтов; в/ естественная влажность; г/ пористость;

д/ коэффициент водонасинения; е/ полная влагоемкость;

*/ количество органических примесей /в V; э/ процент и состав содержащихся в грунтах легкорастворимых в воде солей.

19.    Для грунтов, применяемых для возведения насыпи, сопротивление сдвигу определяется на образцах с нарушенной структурой в зависимости от плотности - влажности. Результаты испытаний оформляются в виде графиков зависимости угла внутреннего трения и сцепления от влажности в интервале между максимально возможной в естественных условиях и влажностью, соответствующей оптимальной плотности.

Для грунтов выемки и основания насыпи сопротивление сдвигу определяется на образцах ’енаруиенной структуры. График зависимости угла внутреннего трения и сцепления от влажности строится в интервале между максимально возможной в естественных условиях влажностью /ведренированиый сдвиг/ и влажностью, соответствующей полному уплотненмю

1!

грунта проег ал -эгрувкой /консолидированный сдвиг/.

8а расчетные принимаются величины сопротивлвая охвату при нанбольней влажности, возможно! в реальных уояовиях работы сооружения.

20.    Все расчетные характервотики должны подучаться метохаыж статистической обработки ревудьтатов лабораторных испытаний грунтов.

21.    Лабораторные испытания могут быть дополнены полевыми исследованиями, проводимыми по специальной методике /определение сопротивления сдвигу крыльчаткой, испытания темпом м т.д./.

В особо сложных случаях следует проводить специальное моделирование сооружений.

22.    При проведена расчетов ва стада проектного aa-r данжя расчетные характеристики могут быть определены по данным обща! геотехнической оценки грунтов с использованием соответствующих справочных таблиц и графиков.

/см. приложение 10/.

17. Раочет устойчивости откосов

28. Расчет устойчивости откосов выемок и насыпей заключается в определена равнопрочного, наиболее экономичного, с обеспечением заданного коаффициевта запаса устойчивости, поперечного сече а я сооружена.

24.    Исходными данными при расчете откосов служат: а/ величина и характер внеинкх нагрузок;

б/ заданные отметки подоивы и бровки откоса; в/ геотехнические разрезы по расчетным сечениям; г/ расчетные характеристики грунтов основания и грунтов, используемых для возведения насыпи, а да выемок -грунтов откосной чести; д/ гидрогеологические данные /гориаонт грунтовых вод, уровень возможного подтоплена ■ т.п./.

25.    Расчеты устойчивости выполняются в условиях плоской задачи - для элемента сооружения, имеющего про-Тяиенность в I п.м. 8а расчетные долины приниматься сечена насыпи /выемки/:

It

а/ в наиболее высокой /глубокой/ части; б/ в «стал, где грунты основания или откоса имеют наименьшее сопротивление сдвиг;

в/ в пестах наличия внешних сосредоточенных нагруаок; г/ в пестах подтопления или наличия грунтовых вод.

28. Расчет откосов ведетоя в следуетей и- вдова'* ель-нооти:

а/ приближенным методом определяет, л ориентировочное устойчивое очертание откоса /см. п.27/;

б/ в соответствии с существующими нормативными указаниями, с учетом рекомендаций ч.Л, намечается конструктивней профиль насыпи или выемки;

в/ устойчивость намеченных откооов насыпи или выемки проверяется иэ условия равновесия оползающей массы грунта, ограниченной определенной поверхностью скольжения /вруглоцилиндрической, плоской, составной/;

г/ принятое по приближенному методу пасчета конструктивное сечение корректируется таким ооразом, чтобы коэффициент запаса устойчивости, определенный по п.^ив", в любом месте откоса был близок к заданному нормативному значению.

Проектирование равноустойчивого откоса следует вести, начиная расчеты устойчивости с верхней части откосе, постепенно переходя к нижним, через определенные интервалы - 6-12м.

27. Средний угол¹/ устойчивого откоса в однородных грунтах приближенно может быть определен по графику института Водгео /рисД/ по веданным величинам: сцепления Ср т/м2; объемного веса ^ т/мЗ и заданной высоте откоса Н.

По вертикальной оси откладывается величина ,где

ь

п

"“-/2/

^угол между линией, соединяющей подошву и бровку откоса, и горизонтом

13

угол устойчивого откоса

Здесь СрМ ¥    -    расчетные    значения сцепления и угла

внутреннего трения; п- коэф.вапаса устойчивости /см.пД5/. Пример расчета см.в приложении № I.

28.    Проверка устойчивости предварительно запроектированного откоса производится путем определения коэффициента запаса устойчивости, равного отношению суммы сил, удерживающих оползающую массу грунта, к сумме сил, способствующих сдвигу. При этом в расчетах принимается,что оползание грунта происходит по определенной /круглоцилиндрической, плоской или составной/ поверхности скольжения.

29.    Поверхность скольжения считается к;углоцилиндрической для всех связных грунтов при крутиане откосов меньие 60° /рис.2а/.

Плоской считается поверхность скольжения:

а/ для несвяаных грунтов,

б/ для всех грунтов при крутизне откосов более 60° /рис.26/,

в/ для насыпей на косогорах /если грунт основания имеет большее сопротивление сдвигу,чем грунт насыпи/ /рис.2в/,

г/ при обнажении откосом выемки слоев плотного грунта с кровлей, наклонной в сторону откоса /рис.2г/.

Составной поверхность скольжения считается при наличии кровли плотного слоя ниже подошвы насыпи или дна вывшей /рис.2д/.

В тех случаях, когда отсутствует уверенность в определенной форме поверхности скольжения, следует проверять расчетом все возможные варианты-наихудшие с точки зрения устойчивости.

При форме поверхности скольжения, установленной в натуре инженерно-геологическими исследованиями, коэффициент устойчивости откоса определяется только по данной кривой или плоскости.

80. При ограниченном любой поверхностью скольжения спояэмщем объеме грунта, коэффициент эапаса устойчивости

откоса определяется по формуле: п - 1    ⁺2Й>    *

¹¹ " if

где:

Н - нормальная, по отношению к поверхности скольжения составляющая веса вышележащего слоя грунта, t - длина дуги скольжения,

Т - касательная к дуге скольжения /или лежащая в пдос&^сти скольжения/ составляющая силы веса.

При наличии поддерживающих сооружений /подпорные стейки/, воспринимаемые или касательные усилияД удерж*/ входят в числитель.

31.    При круглоцилиндрической или составной поверхности скольжения оползающий клин разбивает ..я на 6-10 вертикальных отсеков, для каждого из которых определяется N и Т в точке пересечения вертикали, проходящей через центр тяжести отсека с линией скольжения.

При наличии неоднородных слоев границы отсеков по линии скольжения должны совпадать с границами пластов /рис.З/.

При плоской поверхности скольжения в однородных грув тзх разбивка на отсеки не производится.

32.    Для каждого отсека составляющие силы N и определяются по формулам:

N«= Qcoi S ; Т= Q Sin S    /4/

где CL “ вес грунта в объеме отсека /в условиях плоской задачи на I п.м. джины откоса/

л а    /5/

где $    - площадь отсека,

^    - средний объемный вес грунта отсека

/    - угол отклонения нормальной силы от вертикали.

15

СОДЕРЖАНИЕ

Разделы    Наименование    Стр.

Предисловие    4

I    Общие положения    5

П    Нагрузки и коэффициенты    б

Ш    Инженерно-геологические данные,необ

ходимые для расчета устойчивости насыпей и выемок    10

1У    Расчет устойчивости откосов    12

у    Расчет несущей способности и осадки

основания насыпи    23

У1    Указания по конструированию высоких

насыпей и глубоких выемок    26

УП    Графические материалы (чертежи)    31

УШ    Приложения:

I.Определение очертания устойчивого откоса по приближенному графику ВОДГЕО    47

2. Расчет устойчивости откоса по

круглоцилиндрической поверхности скольжения    48

3. Расчет устойчивости откоса насыпи

на слабом основании    50

4. Расчет устойчивости косогорной

насыпи из камня на сдвиг по основанию    54

5.    Расчет устойчивости расширяемой насыпи при возведении земляного

полотна из суглинка    56

6. Расчет устойчивости откоса с учетом гидродинамических    сил    60

7. Проверка устойчивости основания

на выдавливание    62

2

2

8.Расчет осадки насыпи за счет уплотнения основания    $3

9.Определение длительности уплотнения слоев водонасыщеннои глины в основании насыпи    65

10.Справочные данные по геотехническим свойствам грунтов    67

з

ПРЕДИСЛОВИЕ

Настоящие "Указания” рекомендуются для руководства при индивидуальном проектировании насыпей и выемок в случаях, не предусмотренных типовыми решениями.

Кроме расчета устойчивости земляных сооружений, в "Указания" включены методика определения нагрузок и основные требования к исходным инженерно-геологическим данным, которые необходимы для проведения расчета, а также основные конструктивные мероприятия по повышению устойчивости насыпей и выемок.

При составлении "Указаний" использованы нормативные и инструктивные данные, проекты и отчеты проектных организаций, а также соответствующая научная литература.

В "Указания" включены расчетные схемы, нашедшие в настоящее время наиболее широкое применение в практике проектирования земляных сооружений транспортного и гидротехнического строительства, правильность которых в достаточной мере подтверждается опытными данными.

"Указания" составлены ГПИ "Союздорпроект" /автор -к.т.н. И.Е.Евгеньев, расчеты в примерах выполнены инж.

Г.С.Гусаровым/.

k

I. OBIuffi йОЛР&-д1‘.Я

1.    Земляное полотно автомобильных дорог

должно быть прочным, устойчивые и долговечный. При индивидуальном проектировании назначенная конструкция земляного полотна должна быть проверена расчета.

2.    Расчеты назначенной конструкции должны выполняться: при трехстадийном проектировании - при разработке тех нического проекта и рабочих чертежей, а мри двухстадий-ном - при разработке рабочих чертежей. При дзухстадийноы проектировании в сложных условиях, в табесе в тех случаях, когда конетруктявное решение земляного полотно может оказать влияние но выбор дорожной трассы, рекомендуется на стадии проектного задания проводить предварительные расчеты устойчивости с целью установления основных технико-экономических показателей принятого варианта.

3.    Настоящие указании приценяются при /.ндхвг.дуальном проектировании земляного пол .тна на глинистых /глины, суглинки, супеси/ или песчаных грунтах б следующих случаях:

Для насыпей: а/ высотой более 12м /независимо от вида грунтов основания/;

б/ пере секс учэкл поймк рек, староречья, озеро, ''а ливы морей, при временном или постоянном их подтоплении в/ на слабых грунтах; г/ на косогорах круче 1:3;

д/ высотой более бы, в случае уширен ни с.ушестзуюятх насыпай /независимо от виде грунтов основания/.

Для выемок; а/ глубиной болио 12м;

6/ в переувлажненных грунтах, при вскрытии них горизонтов;

в/ с наклонным залеганием грунтовых сдоев, npove&ie* мых выемкой, с уклоном их круче 1:3.

4.    Указания не распространяются на проектирование

5

земляных сооружений в особых грунтах: в скальных породах, каменистощебенистых грунтах, лессах, торфяных и мерзлых грунтах.

В сложных природных условиях, при наличии физикогеологических явлений /оползни, карсты, осыпи, сплывы и т.п./ рекомендуемые расчетные схемы могут применяться при условия дополнительного проведения соответствущих специальных исследований и расчетов.

5.    Расчетами определяются:

а/ устойчивость откосов насыпей и выемок против обру-вения и оплывания;

б/ устойчивость основания насыпей на слабых грунтах против выпирания;

в/ осадка насыпей вследствие уплотнения грунтов основания;

г/ устойчивость насыпей на косогорах против скольжения по контактной поверхности:

д/ фильтрационная устойчивость откосов подтопляемых насыпей и откосов выемок при вскрытии водоносных горизонтов.

6.    В основу расчета устойчивости земляного полотна должны быть положены следующие факторы:

а/ нагрузки и силовые воздействия, отвечающиэ каждое му конкретному случаю;

б/ геотехнические характеристики грунтов тела и основания земляного полотна;

в/ условия предполагаемой работы и эксплуатации сооружения в конкретной природной обстановке.

7.    В расчетах предполагается, что плотность грунта насыпей, включая откосы, во всех случаях соответствует нормативным требованиям*^. Слои насыпей автомобильных до-* рог, находящихся ниже 12м от поверхности покрытия, должны иметь коэффициент уплотнения не менее 0,95.

^Инструкция по определению требуемой плотности и контролю за уплотнением земляного полотна автомобильных дорог /ВСН 55-61 Минтрансстроя СССР/.

S

6 Ьтроительнап на- Складирование строительных мате-!грузка    риалов и конструкций,размещение

I кракоз и механизмов для установки | пролетных строений,устройства до-| голной одежды и т.п.

_ _ I________J------    - -- - -- -------

Нагрузки должны приниматься при расчетах в наиболее опасных сочетаниях, возможных при эксплуатации и строительстве.

10.    Собственный вес земляного полотна определяется при нормативной плотности материала насыпи /сы. п.7/. В подтопляемых насыпях, возводимы?, ив несвязных грунтов, ооъемный ьес грунта, находящегося ниже расчетного уровня затопления, уменьшается на величину гидростатической силы взвешивания.

Объемный вес природных наслоений грунта определяется при плотности, соответствующей бытовому давлению на данной глубине.

Гидродинамические и гидростатические воздействия учитываются непосредственно в расчетных схемах /см.ч.1У/.

11.    Расчеты устойчивости постоянно или периодически подтопляемых откосов насыпей и берм выполняются при расчетном горизонте подтопления с учетом подпора и ветрового нагона.

Помимо основного расчета надлежит производить проверку устойчивости откосе:

а/ при неинизвеи м среднем мекеннем горизонтах;

б/ при наине выгод не яде * горизонте - промежуточном между наиьисшим и межиньым горизонтами воды, отвечающем минимальному значению коэффициента устойчивости /с построением зпьры коэффициентов устойчивости на расчетной схеме насыпи/.

12.    Полученная в резуштзте расчетов крутизна откосов подтопляемых насыпей подлежит дополнительной проверке по условиям обеспечения устойчивости крепления откоса

б

/моление, бетоиие, жеяеаобетоннш, Каманина ж т.п./ прото опожзанжя его под действен собственного мое.

Пр* проверке же ояаяааллв кредженжя по подстыл тему грунту коэффициент трекжж принимается наименьякй же коэффициентов трения соприкасающихся слоев. В со..сиовав-ннх случаях этот коэффициент но кет снижать -я на 20-25% при глинистых грунтах в суровых климатических условиях /при средне месячной теиперетуре во в духа в наиболее холоданий месяц года ниже -«‘fc/.

18. Учет воздействия временной подвижной нагруэки при проектировании автомобильных дорог производится путан приведения ее и эквивалент иону слов грунта ае паяного полотна. 8а расчетную прививается величина нормативной для эадавной категории дороги гусеничной нагрузки -НГ при наиболее и—ниш ее расположена!.

14.    Сейсмические воздействия вводят», в расчет яря проектярованяя вежливого полотна я районах е оейсикчностью л 7 баллов п более. В этих случаях при рерчете устойчивости откосов сила Т, внввваяцая обруиенле /еи.й.80 ф-ла 8/ увеличивается на оейомичесхий коэффициент Хс, величина которого пркшнкаетох:

сейсмичность я баллах    7    8    9

величина коэффициента Хс 1,0В    1,05    1Д0

При этой коэффициент запаса устойчивости для постоянных сооружений принялаатся не левее 1,2.

15.    Коэффициент вапаса при расчетах устойчивости эешялого полотна автомобильных дорог принимается по табл.1.

табл.1