Лекция 7 Неблагоприятные природные факторы. Регулирование поверхностного стока

земляного полотна от размыва
«Железнодорожный путь » курс лекций для студентов

3 курса 2 семестра специальности
«Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей»

природным воздействиям на земляное полотно относят:
- воздействие воды;
- воздействие температуры;
-

гравитационные процессы.
При этом каждое из перечисленных природных воздействий сказывается на надежности земляного полотна и имеет многообразие форм проявления. Задача проектировщика учесть последствия возможных неблагоприятных природных воздействий таким образом, чтобы при принятом сроке эксплуатации обеспечить необходимый уровень надежности.

Структура мероприятий
Регулирование
поверхностного
стока
Регулирование
подземного
стока
Регулирование
тепловых

процессов

Регулирование
гравитационных
процессов

Мелиорация грунта

Планировка

Защита от
размывов,
волноприбоя
и фильтрации

Водосборно-
водоотводные
сооружения

Биологичес-
кие дренажи

Дренажи вре-
менного дей-
ствия

Гравитацион-
ные дренажи

Теплозащит-
ные устройст-
ва и покрытия

Охлаждающие
устройства

Удерживающие
сооружения

Поддержива-
ющие соору-
жения

Террасиро-
вание

атмосферных вод.
Планируют все поверхности непосредственно земляного полотна, полосы отвода,

берм, резервов, водоотводных сооружений и других обустройств. Планируется также территория, прилегающая к земляному полотну, ликвидируются западины и местные понижения, бессточные ложбины.
Поверхностям придаются поперечные и продольные уклоны, обеспечивающие быстрый отток поверхностных вод за пределы земляного полотна. Величины уклонов определяются типовыми и групповыми решениями.
Мероприятие по планировке является наиболее дешевым, но, являясь необходимым, оно не всегда достаточно и требуются дополнительные мероприятия по защите от размыва и инфильтрации воды в земляное полотно.

защиты назначают в зависимости от конкретных условий объекта: топографии, климата,

гидрологии и др. Они уменьшают или предотвращают инфильтрацию атмосферных осадков в грунт, защищают земляное полотно от размывов текущей водой или волноприбоя.
Укреплению подлежат:
- откосы насыпей, выемок и защитного слоя при всех видах грунтов, кроме скальных слабовыветривающихся и выветривающихся и крупнообломочных;
- обочины насыпей при песчаных грунтах, а выемок при песчаных и переувлажненных глинистых грунтах;
- бермы, разделительные площадки на откосах насыпей и выемок, регуляционные сооружения, кавальеры, банкеты;
- откосы и дно водоотводных канав и кюветов;
- поверхности нарушенных при выполнении земляных работ площадей.

проектировании укреплений являются:
- скорость течения поверхностной воды;
- глубина потока;
- высота

волны с заданной обеспеченностью её непревышения;
- нагрузка от льда.

смыва семян до образования устойчивого травяного покрова, их посев производится

в железобетонных обрешетках, объемных георешетках или в специальных матах.

Обрешетки из жб

Объемная георешетка

Мат-путанка

упорной призмы
НРУВ – наивысший расчетный уровень воды;
a – ширина

бермы по верху; dк – расчетный размер камня

Каменная наброска

При размываемом дне у подошвы насыпи устраивают из каменного материала:
- при постоянном водотоке упорные бермы;
- при временном затоплении рисбермы (заполнение камнем вырезки грунта дна).

предотвращения размыва основания у подошвы откоса и восприятия составляющей веса

вышележащего массива наброски.
Размер камня в наброске выбирается в зависимости от скорости вдольберегового течения и высоты волны. При этом сортированная горная масса должна содержать не более 25% неполномерных камней, а несортированная более 50% камней расчетного веса.
Каменная наброска может быть как однослойная, так и двухслойная.
Под наброской устраивается обратный фильтр в качестве, которого может быть песчано-гравийная смесь либо песчано-гравийная смесь или песок в комбинации с геотекстилем.
Обратный фильтр проектируется из условия не допущения выноса частиц грунта в фильтр и его кольматации, а также вымывания частиц самого фильтра через наброску.

заполняемый камнем. Коробчатый габион – ящик прямоугольной формы с откидными

крышками, изготовленными из металлической оцинкованной сетки, имеющей шестигранные звенья с двойным кручением.
Проволока, используемая для изготовления габионов, имеет цинковое покрытие плотностью 0,240-290 кг/м2, диаметр проволоки 2-3 мм, размер звеньев от 5х7 см до 10х12 см.
Разрывная нагрузка звеньев сетки 35-53 кН/м. При устройстве габионов в особо коррозионной среде проволока порывается оболочкой из ПВХ.
Для заполнения габионов применяется каменный материал, состоящий из булыжника, гальки, карьерного камня. Рекомендуется камень с большим удельным весом, прочный, неразмягчаемых пород, морозоустойчивый. Размер камня должен быть больше чем 1,0-1,5 размера ячейки сетки.

на морском побережье, где действует сильный волноприбой принимается мероприятия, направленные

на активное гашение энергии волны.
Берегозащитные сооружения подразделяются на:
волнозащитные: вдольбереговые подпорные стены – набережные, шпунтовые стенки, ступенчатые крепления, откосные покрытия;
волногасящие: откосные покрытия в виде набросок из камня или фасонных блоков, искусственные свободные пляжи;
пляжеудерживающие: вдольбереговые подводные банкеты, буны, шпоры.
Эффективным является возможность создания естественного пляжа у подошвы земляного полотна. При отсутствии такой возможности применяют: фасонные крупногабаритные железобетонные массивы (тетраподы), волнобойные стенки и ступенчатые укрепления, буны, волноломы и траверсы

себя воздействия волн (удары волн) не допуская его на защищаемые

объекты.
Волнозащитные (волноотбойные стенки) располагают параллельно урезу - продольные берегозащитные сооружения. Широко применяют для защиты на морских побережьях.
Первоначально выполнялись из каменной кладки на фундаменте. Позднее стали выполняться из монолитного железобетона с криволинейной передней обращенной к морю поверхностью, которая позволяет эффективно гасить энергию волны.
Для более эффективного гашения энергии, а также защиты бетона от истирания гравийно-галечными наносами, перемещаемыми с волнами, нижняя и средняя часть морской грани стенки облицовывается камнем твердых горных пород.
Кроме монолитных стенок применяют стенки из железобетона сборной конструкции и сборной облегченной конструкции с анкерами, закрепляемыми в коренных породах.
Подошва фундамента стенок располагается ниже расчетного уровня моря.
Волноотбойные стены целесообразно использовать только в комплексе с дополнительными мероприятиями в виде устройства набросок из камня или блоков, бун, пляжа и т.д.

бетона при пологих откосах берега.
Наброска в виде фасонных бетонных и

железобетонных массивов (тетраподов, диподов, трибаров и т. п.). Наибольшее распространение из них получили тетраподы, представляющие собой железобетонные блоки в виде соединенных основаниями четырех усеченных конусов, оси которых пересекаются в одном центре. В зависимости от параметров волны принимаются тетраподы массой от 1,5 т до 25 т. Тетраподы укладываются у подошвы откоса рядами, зацепляясь друг за друга.
Примеры
А) волноотбойная стенка Б) Ступенчатое укрепление

В) Тетраподы

0,5 h

УВ

 35

УВ

бун и волноотбойных стен

земполотна на протяженном участке пути
Отсутствие защитной волногасящей полосы на участке

пути значительной протяженности создаёт угрозу безопасности движения во время сильных штормов.

к преждевременному разрушению в/о стен, размыву земполотна, создавая угрозу безопасности

движения.

и прилегающих берегов в дополнение к откосным укреплениям часто применяют

продольные и поперечные регуляционные устройства.
К продольным относят:
- струенаправляющие дамбы, изменяющие направление течения реки у ИССО;
- продольные водоотжимные бермы, отодвигающие поток от земляного полотна;
прокопы, спрямляющие русло водотока.
К поперечным относят:
- буны (для рек называют шпорами), предназначенные для снижения прибрежных скоростей течения и накопления отложений;
-запруды и полузапруды, устраиваемые для перекрытия отдельных рукавов и направления речного потока в основное русло или в прокоп.
Материал сооружений: дисперсные и скальные грунты, бетон и железобетон, габионные структуры.
При больших скоростях течения воды на горных реках используют каменные наброски и фигурные блоки, как при защите морских побережий.
Все регуляционные сооружения изменяют гидрологический режим, что должно обязательно учитываться при их проектировании.