Поперечные профили выемок характеризуются крутизной откосов, размерами кюветов, кавальеров, банкетов, забанкетных и нагорных канав.
Крутизну откосов выемок назначают по расчету в зависимости от физико-механических свойств грунта, геологических и гидрогеологических условий, а также от глубины выемки.
Основные конструктивные элементы выемок показаны на (рис. 6). По обе стороны от основной площадки земляного полотна у основания откосов выемки прорывают небольшие сточные продольные канавы трапецеидального сечения (5), называемые кюветами, для отвода поверхностной воды с пути и откосов. Кюветы проектируют с продольным уклоном дна, равным уклону земляного полотна, но не менее 0,002. Глубину кюветов, как правило, принимают равной 0,6 м, а ширину по дну – 0,4 м.
Грунт из выемки, не использованный для насыпей, отсыпают за откосом в виде призмы (2), называемой кавальером. Ребро (6), образуемое пересечением основной площадки земляного полотна с откосом насыпи или кювета, а также откоса выемки с земной поверхностью, называют бровкой. Если площадка между бровкой выемки и кавальером имеет склон в сторону пути, то для предотвращения стекания воды на откос на этой площадке устраивают небольшую присыпку (4), называемую банкетом, а за ним прокладывают забанкетную канаву (3). Крутизна откосов кавальеров и банкетов не круче 1:1,5.
Рис. 6 – Типовой поперечный профиль выемки глубиной до 12 м с кавальерами при поперечном уклоне местности не круче 1:3
С нагорной стороны за кавальером прорывают нагорную канаву (1) для сбора воды с прилегающей местности и отвода ее в сторону от пути. Сечение нагорных канав, так же как и водоотводных у подошвы насыпей, зависит от расхода воды – ее количества в м3, протекающего через сечение канавы в единицу времени (1 с). Бровка должна превышать максимальный уровень воды в канаве не менее чем на 0,2 м. Продольный уклон нагорной канавы не менее 3‰. Расстояние от подошвы полевого откоса кавальера до нагорной канавы принимают от 1 до 5 м в зависимости от снегозаносимости и свойств грунта, крутизну откосов 1:1,5 – для выемок, сооружаемых в супесях, суглинках, тощих, жирных и пылеватых глинах; в засушливом климате Средней Азии и Казахстана допускается крутизна откоса выемок в лёссах в пределах от 1:0,5 до 1:0,1, в легковыветривающихся скальных породах – от 1:0,5 до 1:1,5.
В местах, заносимых мелким подвижным песком, где во всякое время года грунт полностью впитывает атмосферные воды, земляное полотно в выемках глубиной до 2 м (рис. 7) устраивают без сливной призмы и без кюветов, с пологими откосами (расстояние от оси пути до бровки выемки не менее 10 м), на которых могут отлагаться передвижные пески. Такие выемки называются раскрытыми.
Рис. 7 – Поперечный профиль выемки глубиной до 2 метров
По индивидуальным проектам сооружают выемки:
- глубиной более 12 м;
- на косогорах круче 1:3, на неустойчивых косогорах и оползневых участках, независимо от крутизны склонов;
- в мокрых грунтах;
- вскрывающие водоносные горизонты при наклонном залегании пластов горных пород, прорезаемых выемкой, с уклоном их круче 1:3 в сторону полотна;
- в районах обвалов горных пород и осыпей их мелких обломков, снежных лавин, бурных горных потоков, несущих в большом количестве камень, гальку, грязь (селевые потоки), оврагов, карста и при прочих неблагоприятных инженерно-геологических условиях;
- разрабатываемые с применением массовых взрывов или способом гидромеханизации.