Методика расчета плотности и напряжений грунта насыпи
Для высоких насыпей требуемая плотность грунта зависит от его напряженного состояния и определяется расчётом из условия обеспечения упругой работы грунта в различных точках насыпи.Характеристикой плотности грунта является его плотность в сухом состоянии, т.е. масса частиц в единице объёма грунта, т/м3:
ρd. тр. = ρs / (1+е0 ) , (1.5)
где ρs – где плотность частиц грунта, т/м3; е0 – расчётное значение коэффициента пористости грунта, при котором обеспечивается его работа в упругой стадии под воздействием нагрузок от подвижного состава, веса верхнего строения пути и собственного веса грунта;
е0 = еан – К (∆еа – ∆е0), (1.6)
где ∆еа = еан – еар и ∆е0 = еон – еор – определяется из компрессионной кривой (рис. 1.3), которая строится по данным приложения Б /трам-пам-пам /; еан и еар – коэффициенты пористости грунта, определяемые, соответственно, по ветвям нагрузки и разгрузки при напряжении σа = σвс + σγ; еон и еор – коэффициенты пористости грунта при напряжении σо = σа + σр; σвс, σр, σγ – напряжение от верхнего строения пути, подвижного состава и собственного веса грунта; К – коэффициент, учитывающий многократность, продолжительность и способ приложения нагрузки, равный 1,1 – 1,6 в зависимости от положения расчетного слоя грунта.
Расчет требуемой плотности грунта сводится к определению напряжений в наиболее нагруженном сечении насыпи, каким является ось пути. Величины σвс и σр вычисляются в соответствии с теорией упругости.
Напряжение от собственного веса грунта определяется по формуле:
σγ= 
ср.i hi (1.7)
где γср.i – средний удельный вес грунта i – го слоя насыпи, кН/м 
,
h – толщина i – го слоя насыпи, м.
γср.i = (γi-1 + γi)/2 (1.8)
где γi-1 и γi –удельный вес грунта соответственно в (i-1)-й и i-й точках, кН/м3.
Удельный вес грунта вычисляется по формуле:
γ = ρd тр (1+ W)g (1.9)
где W – влажность грунта, доли единиц 
, g – ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с 
.
Расчёт напряжений 
по формулам (1.7)-(1.9) ведётся методом попыток совместно с расчётом требуемой плотности грунта.
Рис.1.3 Компрессионая кривая для супеси пылеватой.
1.3.2. Расчётная схема и действующие нагрузки.
На расчётной схеме рис.1.4 изображена основная часть насыпи, высота которой определяется как разность, с учётом того при устройстве защитного дренирующего слоя под балластом проектная бровка превышает профильную на высоту сливной призмы и толщину песчаной подушки, то есть Гпр увеличивается на 0,35 м для однопутного участка:
Ннас = Гпр – Гз (1.10)
Ннас = 401,67 + 0,7/2 – 387,75 = 14,27 м
Hp= Ннас – hз сл = 14,27 – 0,7 = 13,57 м
На основной площадке показывается действующее давление в виде полосовых прямоугольных напряжений от подвижного состава и верхнего строения пути.
Интенсивность вибродинамической нагрузки от подвижного состава определяется по формуле:
(1.11)
где P – осевая нагрузка для тепловоза ТЭП70, (220 кН); /1/прил.В
n – число осей в тележке (3); /прил.В, 1/;
lжб – длина жёсткой базы тележки, (4,3 м); /прил.В, 1/;
b0 – длина шпалы, (2,75 м).
Ро=(1,3*220*3)/(4,3*2.75) = 72,56 кПа
В расчет предлагается принять Ро = 80 кПа, как перспективная нагрузка на грунт.
Давление от веса верхнего строения пути и ширину полосовой нагрузки можно назначить по таблице 1.5 /1/ с учетом типа рельсов и рода шпал, которые следует принять для линии IV категории с типом рельс Р50 и деревянными шпалами.
Рис 1.4 Расчетная схема к определению требуемой плотности грунта насыпи.