УДК 625.731.1

СРАВНЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ РАСЧЕТА АВТОДОРОЖНОЙ НАСЫПИ НА СЛАБОМ ОСНОВАНИИ

Моисеева Олеся Васильевна
Пермский национальный исследовательский политехнический университет
магистр

Аннотация
Произведены расчеты автодорожной насыпи на слабом основании в конкретных инженерно-геологических условиях, представлены результаты расчетов двумя разными способами. Аналитический метод расчеты выполнялся на основании пособия к СНиП 2.05.02-85, расчет методом конечных элементов производился в программном комплексе PLAXIS 2D.

Ключевые слова: аналитический метод расчета, дорожная насыпь, Метод конечных элементов, осадка, отсыпка грунта, слабое основание


COMPARISON OF CALCULATION ROAD EMBANKMENTS ON SOFT SOILS

Moiseeva Olesya Vasilyevna
Perm National Research Polytechnic University
magister

Abstract
Calculations of road embankments on weak basis in specific engineering and geological conditions, the results of calculations in two different ways. Analytical method of calculation is performed on the basis of benefits to the SNIP 2.05.02-85, finite element analysis was carried out in the software package PLAXIS 2D.

Keywords: analytical calculation method, Finite Element Method, road embankments, sludge dumping ground, weak base


Рубрика: 05.00.00 ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ

Библиографическая ссылка на статью:
Моисеева О.В. Сравнение результатов расчета автодорожной насыпи на слабом основании // Современные научные исследования и инновации. 2016. № 8 [Электронный ресурс]. URL: http://web.snauka.ru/issues/2016/08/70637 (дата обращения: 03.06.2017).

Строительство новых дорог и освоение новых территорий очень тесно связаны друг с другом. Зачастую приходится вести строительство на таких участках, грунтовые условия которых оставляют желать лучшего.
К факторам, осложняющим процессы строительства автомобильных дорог можно отнести заболоченность территорий, вечномерзлые грунты, сейсмоопасные территории. В каждом из этих случаев есть свои особенности. 
Площадь, занимаемая болотами на территории Российской Федерации, составляет 152831,2 тыс. га. Но строительство автомобильных дорог на таких территориях иногда просто необходимо для обеспечения сообщения между населенными пунктами. 
До начала работ по возведению дорожной насыпи на слабом основании необходимо произвести расчет конечной величины осадки для проверки устойчивости основания и расчет осадки во времени [1, 2].
Расчет произведем двумя способами: аналитическим методом на основании «Пособия по проектированию земляного полотна автомобильных дорог на слабых грунтах» и методом конечных элементов (МКЭ), реализованного в программном комплексе PLAXIS 2D. 
Программа учитывает все особенности геотехнических конструкций и процессов возведения сооружения. МКЭ довольно часто используется для моделирования дорожных сооружений [1-7].
Исходные данные для расчета: приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Исходные данные для расчета
1. Категория дороги
III
2. Ширина насыпи по верху
12 м
3. Высота насыпи
8 м
4. Уклон
1:2

Грунтовые условия приведены в таблице 2.

Таблица 2 – Грунтовые условия
Грунт насыпи
Глина легкая пылеватая твердая, полутвердая
Подстилающий грунт
Суглинок тяжелый пылеватый текучепластичный с примесью органического вещества

Расчет аналитическим методом делится на 3 этапа.
Порядок расчета:
1. Расчет конечной величины осадки производится по формуле

где S – осадка, м;epzi – модуль осадки по компрессионной кривой, соответствующей расчетной нагрузке, мм/м;H – мощность подстилающего слоя, м.
В результате расчета .
2. Проверка устойчивости основания определяется исходя из сравнения коэффициента безопасности с 1.

где pбез – безопасная нагрузка;pрасч – расчетная нагрузка.
В результате расчета 
Таким образом, устойчивость насыпи при быстрой отсыпке обеспечена.
3. Расчет осадки во времени производится по формуле

где KU – коэффициент, величина которого зависит от степени консолидации;
H2ф – расчетный путь фильтрации воды, отжимаемой из слоя, принимаемый равным мощности слоя при одностороннем дренировании и половине мощности при двухстороннем дренировании;
c– коэффициент консолидации.
В результате расчета .
По результатам расчета автодорожной насыпи на слабом основании, выполненного на основании «Пособия по проектированию земляного полотна автомобильных дорог на слабых грунтах», можно сделать вывод о том, что величина осадки является допустимой и устойчивость насыпи обеспечена даже в случае быстрой отсыпки грунта, что является важным фактором, влияющим на сроки производства работ [8-11].
Для дальнейшего анализа величины осадки насыпи был произведен расчет методом конечных элементов в программном комплексе PLAXIS 2D. Данный программный комплекс является одним из основных в области геотехники. Применяется для геотехнических расчетов и показывает высокий уровень достоверности производимых вычислений.
Численное моделирование было выполнено с использованием программного комплекса PLAXIS 2D v.9.0. Расчеты деформаций и устойчивости дорожной одежды и грунтового основания временной дороги, с использованием геосинтетических сеток, выполнены в плоской постановке задачи с использованием модели Мора-Кулона.
По результатам вычислений программного комплекса PLAXIS 2D можно сделать выводы о том, что дорожная насыпь является устойчивой и время осадки составляет 740 сут.
Результаты расчета данным методом представлены на рис.1 и рис.2.


Рис. 1. Расчетная схема
Рис. 2. Деформированная схема

Выводы:
1. Программный комплекс PLAXIS 2D позволяет рассчитывать конструкция автодорожных насыпей на слабом основании.
2. Разница осадки насыпи определенная аналитическим методом и МКЭ, составила 107%, а времени консолидации – 10,5%.


Библиографический список
  1. Bartolomey A., Bogomolov A. Kleveko V., Ponomaryov A., Ofrikhter V. The use of synthetic materials in the highway engineering in the Urals// Proceedings of the twelfth European conference on soil mechanics and geotechnical engineering. Amsterdam. Netherlands. 1999. V.2, – p. 1197–1202.
  2. Клевеко В.И. Применение геосинтетических материалов в дорожном строительстве в условиях Пермского края // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура. –2013. –№ 1. –С. 114-123.
  3. Ponomaryov A., Zolotozubov D. Several approaches for the design of reinforced bases on karst areas // Geotextiles and Geomembranes. –2014. –V. 42. –P. 48-51.
  4. Золотозубов Д.Г., Клевеко В.И., Пономарев А.Б., Нестеров Р.С. Некоторые результаты исследований армогрунтовых оснований//Актуальные проблемы геотехники: сб. ст., посвященный 60-летию профессора А.Н. Богомолова/ВолгГАСУ. -Волгоград, 2014. -С. 165-171.
  5. Методы строительства армогрунтовых конструкций: учебно-метод. пособие/В. Г. Офрихтер, А. Б. Пономарев, В. И. Клевеко, К. В. Решетникова. Пермь: ПГТУ, 2010. 145 с.
  6. Соколова В.Д., Клевеко В.И. Применение метода конечных элементов для моделирования работы покрытия городской площади из брусчатки на армогрунтовом основании // Транспорт. Транспортные сооружения. Экология. –2014. –№ 4. –С. 77-89.
  7. Бургонутдинов А.М., Клевеко В.И. Образование морозобойных трещин на автомобильных дорогах // Сборник научных трудов Sworld. – 2011. – Т. 3. –№4. –С.32-39.
  8. Игошева Л.А., Клевеко В.И. Сравнение результатов определения вертикальной осадки ленточного фундамента аналитическим методом и методом конечных элементов // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Прикладная экология. Урбанистика. – 2014. –№3 (15). – С. 30-38.
  9. Игошева Л.А., Клевеко В.И. Сравнение результатов определения вертикальной осадки ленточного фундамента аналитическим методом и методом конечных элементов в условиях плоской и пространственной задач // Транспорт. Транспортные сооружения. Экология. 2014. –№ 3. –С. 74-86.
  10. Клевеко В.И. Исследование работы армированных глинистых оснований // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Строительство и архитектура. –2014. –№4. –С.101-110.
  11. Клевеко В.И. Оценка величины осадки фундамента на глинистых основаниях, армированных горизонтальными прослойками// Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Охрана окружающей среды, транспорт, безопасность жизнедеятельности. – 2012. –№1. –С. 89-98.


Все статьи автора «Моисеева Олеся Васильевна»


© Если вы обнаружили нарушение авторских или смежных прав, пожалуйста, незамедлительно сообщите нам об этом по электронной почте или через форму обратной связи.

Связь с автором (комментарии/рецензии к статье)

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться, чтобы оставить комментарий.

Если Вы еще не зарегистрированы на сайте, то Вам необходимо зарегистрироваться: