1clean-house.ru

Строительный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчет устойчивости откоса графоаналитическим методом

Расчет устойчивости природных склонов и искуственных откосов

Для оценки и прогноза устойчивости природных склонов и откосов искуственных сооружений в практике инженерно-геологических изысканий прменяется целый ряд методов. Они различны для склонов различной крутизны, имеющих различное геологическое строение, а также различные предполагаемые типы оползней. Для оценки устойчивости склона, имеющего однородное строение, часто применяется графоаналитический метод при поверхности оползания, близкой к круглоцилиндрической.

Определить состояние откоса параметры которого приводятся в таблице 5.

ВариантУгол внутреннего трения φ, град.Удельное сцепление с, МПаОбъемный вес грунта ρ, г/см 3Угол откоса, град.Высота откоса Н, м
0,0221,6814,5
22,20,00671,7112,8
0,01191,63
0,0051,66
0,0221,6915,5
0,0191,7312,5
0,0211,7613,5
20,50,01191,77
0,02351,8116,5
0,0161,95
0,021,6811,5
0,011,65
0,021,74
0,0311,8313,2
0,0121,8315,7
19,60,0241,713,8
0,0261,6514,2
0,021,7112,2
21,70,028891,7
0,0221,6416,5
0,0211,7613,5
20,50,01191,77
0,02351,8116,5
0,0161,95
0,021,6811,5
0,011,65
0,021,74
0,0311,8313,2
0,0121,8315,7
19,60,0241,713,8

1. Вычерчивается профиль оцениваемого откоса (в масштабе) и определяется линия центров вращения (точек О), из которых проводится несколько вероятных цилиндрических поверхностей скольжения. Устанавливается наиболее опасное сечение, при котором коэффициент устойчивости будет наименьшим.

2. Линия центров вращения определяется по следующему способу. Из подошвы откоса (точка А) опускают перпендикуляр длиной, равной высоте откоса Н, затем откладывают вправо (вглубь откоса) 4,5 Н и определяют точку М. Из точек А (подошва откоса) и В (бровка откоса) откладываются две вспомогательные линии под углами α и β, пересечение которых даст точку К. Величины углов α и β определяют из графика (см. рис. 1) в зависимости от угла внутреннего трения φ.

Рисунок 1 – График для нахождения вспомогательных углов α и β

Соединяя точки К и М, получают линию центров вращения, на которой отмеряют половину высоты откоса от точки К и ставят точку О (рис. 2).

Рисунок 2 – Графоаналитический метод расчета устойчивости откоса

Соединяем О с А и этим радиусом проводим линию скольжения оползня.

3. Кривая поверхности скольжения делится на несколько равных частей (не менее 15), из центра О через точки 1, 2, 3,… проводятся радиусы.

4. Из каждой точки на поверхности скольжения (1, 2, 3, …) проводятся вертикальные линии до пересечения с линией откоса (АВС). Точки пересечения обозначены соответственно 1′, 2′, 3’…

Из точек 1′, 2′, 3’… на соответствующие им радусы (О1, О2, О3, …) опускаются перпендикуляры -Т1, Т2, Т3,… Величины этих перпендикуляров (Т) в масштабе сил изображают действующую в данном блоке сдвигающую силу.

5. Линии Т1, Т2, Т3,…отсекают на радиусах отрезки N1, N2, N3,…, которые в месштабе сил представляют собой величину нормальных напряжений, действующих в блоках.

6. Для нахождения величин, действующих на весь откос, нормальных и сдвигающих усилий, выполняются следующее построение.

Для каждой точки на кривой поверхности скольжения (точки 1, 2, 3,…) по вертикали откладываются величины N1, N2, N3,… Для построения площади нормальных напряжений величины N1, N2, N3,…,откладываются вверх от линии скольжения (точки 1′, 2′, 3’…). Значения сдвигающих усилий Т, в зависимости от знака откладываются или вверх от поверхности скольжения (положительные – те, что расположены справа от вертикального радиуса) или вниз (отрицательные – расположены слева от вертикального радиуса) от поверхности скольжения (точки 1», 2», 3»…).

Полученные точки соединяются плавными кривыми линиями. Таким образом получаются площади F1(N), F2(T) и F3(T) (рис. 3)

Рисунок 3 – Площади сил, дествующих в данном откосе

Величины этих площадей дают нам в масшатабе чертежа значения сумм нормальных напряжений N и алгебраическую сумму сдвигающих сил, действующих в данном откосе,при объемном весе грунта равном ρ.

Суммы напряжений считают по формулам:

где ρ – фактический объемный вес породы.

7. Определив значения сумм нормальных (ΣN) и сдвигающих (ΣT) напряжений, подсчитать коэффициент устойчивости откоса n по формуле:

n =

где φ – угол внутреннего трения; с – сцепление, кг/см 2 , l – длина линии скольжения, м.

8. После определения коэффициента необходимо следать вывод о состоянии склона или откоса.

Если значение n > 1, значит, склон или откос находится в устойчивом состоянии.

Если n = 1, значит, склон или откос находится в состоянии предельного равновесия.

Расчет устойчивости откосов земляного полотна

Расчеты устойчивости земляного полотна проводятся применительно к периодам неблагоприятного состояния грунтов. Расчеты основываются на закономерностях механики грунтов, изучающей деформации и сопротивления грунтов внешним нагрузкам.

Устойчивость откосов земляного полотна оценивается величиной коэффициента устойчивости, определяемого из основного уравнения статики

Согласно действующим нормативным документам, устойчивость земляного полотна считается обеспеченной, если .

Разработан графоаналитический метод, который заключается в следующем: задаются очертанием откоса и проверяют устойчивость откоса путем вычисления коэффициента устойчивости.

Наблюдения показали, что обрушение откосов происходит по вогнутым поверхностям, называемым кривыми скольжения, близким к поверхности кругового цилиндра. Отсюда название метода – метод круглоцилиндрических поверхностей.

Для насыпных откосов и откосов выемок из однородных грунтов кривую скольжения можно принимать по дуге окружности радиуса R (рис. 3.5).

Рис. 3.5. Схема к определению коэффициента устойчивости сползающего

Кривые скольжения проходят через любую точку на поверхности насыпки и через подошву откоса, если насыпь возведена на прочном основании. Если основание под насыпью слабое, то кривые скольжения захватывают и грунт основания.

Расчет устойчивости откосов графоаналитическим методом основан на обосновании определенного положения центра кривой скольжения и а построении из этого центра кривых скольжения, проходящих через разные точки земляного полотна.

Для каждого положения кривой скольжения определяют коэффициент устойчивости.

Положение центра кривой скольжения зависит от свойств грунтов, слагающих откосы земляного полотна.

Для грунтов обладающих только сцеплением и малым углом внутреннего трения положения центра кривой скольжения находят на пересечении двух прямых, проведенных под углом α1 и β к бровке.

Величины α1иβ зависит от крутизны откоса. Из опыта принимают α1 = 25 ÷ 29°, β= 37 ÷ 40°.

Для общего случая, когда грунт обладает и сцеплением и внутренним трением центры кривых скольжения, будут находиться на продолжении прямой АВ (рис. 3.6). Точку А получаем, откладывая углы α1 и β, точку В, откладывая вниз от подошвы насыпи высоту Н и в сторону 4,5 Н. Этот метод построения центров кривых скольжения получил имя шведского ученого Феллениуса.

Рис. 3.6. Расчетная схема для нахождения центров кривой скольжения

Продолжение линии АВ является геометрическим местом центров кривых скольжения. Определенному положению центра кривой скольжения соответствует минимальное значение коэффициента устойчивости .

Читать еще:  Каталог домов красного кирпича

Чтобы найти наиболее опасное положение кривых скольжения, намечают несколько возможных положений кривых скольжения. Например, может быть намечено семейство кривых, проходящих через подошву откоса и выходящих на поверхность в ¼, ½ и ¾ ее ширины.

Положение центра каждой кривой скольжения находят на пересечении перпендикуляра, восстановленного из середины хорды, стягивающей концы кривой скольжения, с продолжением прямой АВ.

Для каждой кривой определяют коэффициент устойчивости. Для этого массив грунта разбивается вертикальными плоскостями на ряд призм шириной 3–5 м и толщиной 1 м (перпендикулярно чертежу). Вычисляется вес каждой призмы. Вес подвижной нагрузки от автомобилей учитывается введением эквивалентной нагрузки, добавляемой к весу грунтового массива.

В соответствие с п. 5.2.2 ГОСТа 52748 – 2007 [4] при расчете устойчивости подпорных стенок и откосов насыпи нормативная нагрузка (НК) от транспортных средств приводится к эквивалентному слою грунта земляного полотна по формуле

,

где К = 8,3 – нормативная нагрузка НК, кН;

d = 3,6 – база нормативной нагрузки НК, м;

c = 2,7 – колея нормативной нагрузки НК, м;

– плотность влажного грунта, кН/м 3 .

Соответственно удельное давление на поверхности насыпи

р = Нэγгр = 2,246х20 = 44,93 кН/м 2 .

Полученная равномерно распределенная нагрузка во-первых неправомерно неизменна для дорог всех категорий, во-вторых завышена, по сравнению с европейскими нормами.

Силу тяжести каждой призмы переносят из центра тяжести на линию скольжения. Определяют моменты сдвигающих и удерживающих сил относительно центра кривой скольжения

,

где L – длина кривой скольжения.

Касательные силы Qsinαi призм, расположенные слева от вертикальной оси ОУ, войдут в знаменатель со знаком «–», так как будут действовать против направления скольжения массива. На этом основан эффект повышения устойчивости откосов пригрузкой подошв насыпей.

Метод круглоцилиндрических поверхностей не дает возможности сразу запроектировать откос с данным заранее коэффициентом устойчивости. Задача решается методом последовательных приближений. Если для какого-нибудь положения кривой скольжения получится

Расчет устойчивости естественных откосов

Ознакомление с локальными и региональными методами прогнозирования вероятности появления и распространения оползней в разных инженерных и геологических условиях. Классификация оползневых откосов. Оценка устойчивости естественных склонов местности.

РубрикаГеология, гидрология и геодезия
Видреферат
Языкрусский
Дата добавления17.12.2013
Размер файла427,9 K
  • посмотреть текст работы
  • скачать работу можно здесь
  • полная информация о работе
  • весь список подобных работ

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет архитектуры и градостроительства

по теме: Расчет устойчивости естественных откосов

Новгород, 2012 год

1. Метод кругло-цилиндрической поверхности скольжения

2. Метод горизонтальных сил

2.1 Расчёт устойчивости склона

2.2 Графический метод

2.3 Аналитический метод

3. Сравнение и анализ расчетных методов

Список используемых источников

Работа посвящена оценки устойчивости склонов. Под оценкой устойчивости склонов понимают определённые возможности появления и степени распространения активных (движущихся) оползней при инженерно-геологических условиях и действующих нагрузках, наблюдающихся на местности при выполнении изысканий на оползневых склонах.

Различают локальные и региональные методы и прогнозы устойчивости склона. Локальные методы являются основными при составлении инженерно — геологического обоснования застройки и других видов хозяйственного освоения склоновых территорий. Региональные методы предназначены для выявления и прогноза распространённости оползней для значительных по площади зон.

Оползневые склоны подразделяются на:

1. Устойчивые — на которых формирование оползней завершилось давно и при сохранении наблюдающийся ныне природной обстановке опасность развития оползневых подвижек отсутствует;

2. Условно устойчивые — формирование которых закончилось недавно и запас устойчивости ещё очень невелик;

3. Неустойчивые — формирование которых продолжается и сопровождается развитием оползней.

Основным количественным показателем, используемом при локальной оценки и прогнозировании склонов является коэффициент устойчивости — отношение сумм удерживающих и сдвигающих сил, действующих по поверхности предполагаемого смещения. В расчётах мы будем считать склон устойчивым при k > 1,25.

В своей работе я рассчитывала склон двумя способами:

— 1 способ — Метод кругло-цилиндрической поверхности скольжения;

— 2 способ — Метод горизонтальных сил.

1. Метод кругло-цилиндрической поверхности скольжения

Этот метод получил широкое мировое признание благодаря своей простоте и практическим результатам. Сущность этого метода, который в краткой форме можно было бы назвать «методом моментов», заключается в следующем. Предполагается, что обрушение откоса может произойти лишь в результате вращения оползающего массива вокруг центра О.

Таким образом, поверхность скольжения будет представлена дугой некоторого круга с радиусом R, очерченного из центра О. Оползающий массив рассматривается при этом как некоторый твёрдый блок, всеми своими точками участвующий в одном общем движении.

Оползающий массив находится под воздействием двух моментов: момента МВР, вращающего массив, и момента МУД, удерживающего массив. Коэффициент устойчивости откоса kзап будет определяться величиной соотношения этих моментов, то есть:

kзап = МУД / МВР (1)

Расчёт устойчивости склона. Исходные данные:

Таблица 1. — Исходные данные:

Рис. 1. — Исходные данные:

1) Вычерчиваем поверхность склона;

2) Задаёмся кривой поверхности скольжения. Для этого из некоторого центра О проводим дугу R = 56,5 м. Для данного склона с заложением 1:1 и углом откоса 450 б = 28°, в = 37°;

3) Делим кривую скольжения на 10 равных частей. У концов отрезков, начиная от нижней бровки склона последовательно ставим цифры от 0-10. Из точек 1-9 поднимаем перпендикуляры на профиль склона;

4) Обозначаем точки пересечения перпендикуляров с поверхностью склона последовательно 1′-9′;

5) Из точек 1′-9′ опускаем перпендикуляры на радиусы О1-О9. Отрезки соответственно подписываем Q1-Q9;

6) Полученные отрезки Q измеряем и откладываем вверх от кривой скольжения. Полученные точки соединяем красной линией, начиная из точки 0. Таким образом мы получили эпюру сдвигающих сил;

7) Отрезки, лежащие на радиусах О1-О9 называются N и являются проекцией удерживающих сил. На этом же чертеже откладываем от кривой скольжения вертикально вверх величины N;

8) Соединяем все проекции удерживающих сил N синей линией;

9) Находим площади F1, F2, F3:

F1 — площадь между эпюрой N и кривой скольжения, F1 = 1764,70 м 2 ;

F2 — площадь между эпюрой Q и кривой скольжения, F2 = 776,06 м 2 ;

10) Находим сумму удерживающих сил N:

гср — удельный средний вес грунта 3-х слоёв;

?N = 1764,70 * 1,94 = 3423,5 (т/м);

11) Находим сумму сил Q:

?Q = 776,06 * 1,94 = 1505,5 (т/м).

12) Находим величину коэффициента запаса устойчивости:

n = (?N * tgцср + ?С * ф) / ? Q (4)

С — удельное сцепление грунта каждого слоя;

tgцср — тангенс от средней величины ((25 + 22 + 24) / 3) = 24;

?С * ф = С1 * ф1 + С2 * ф2 + С3 * ф3 (5)

Читать еще:  Лучшие проекты домов кирпич

С1 * ф1 = 7,0 * 9,64 = 67,48 (т/м);

С2 * ф2 = 6,0 * 25,07 = 150,42 (т/м);

С3 * ф3 = 11,0 * 68 = 748 (т/м);

n = (3423,5 * 0,445 + 965,9) / 1505,5 = 1,65.

Полученные сведения сводим в таблицу 2.

Таблица 2. — Результаты расчета:

2. Метод горизонтальных сил

Сущность метода горизонтальных сил Маслова-Берера заключается в том, что поверхность скольжения в данных условиях определяется не столько напряжённым состоянием толщи, сколько природными условиями и строением толщи, и носит «фиксированный» природой характер. Здесь очень часто оказываются решающими условия залегания в толще откоса или склона слабых прослоев с пониженной сопротивляемостью сдвигу или форма поверхности, подстилающей толщи, на которой происходит смещение оползневых масс.

2.1 Расчёт устойчивости склона

1) Рассчитаем давление на вертикальную стенку нижерасположенного блока по формуле (9):

H1 = 36.9 * 218.08 = 163.73 т/м;

H2 = 23.8 * 590.36 = 259.99 т/м;

H3 = 24.25 * 892.45 = 402.01 т/м;

H4 = 24.41 * 1024.53 = 464.96 т/м;

H5 = 39.9 * 1002.65 = 838.34 т/м;

H6 = 55.3 * 374.55 = 540.91 т/м.

2) Рассчитаем составляющую R, давления на вертикальную стенку ниже расположенного блока по формуле (10):

Ri = Pi * tg(бi- шi) (10)

Рис. 2. — Схема построения:

R1 = 218.08 * (36.9-26.36) = 40.57 т/м;

R2 = 590.36 * (23.8-23.7) = 254.98 т/м;

R3 = 892.45 * (24.43-24.42) = 190.02 т/м;

R4 = 1024.53 * (24.41-24,37) = 0.71 т/м;

R5 = 1002.65 * (39.9-24.38) = 278.43 т/м;

R6 = 374.55 * (55.3-24.33) = 224.78 т/м.

3) Рассчитаем силу Т, часть распора H, воспринимаемая трением и сцеплением:

Т1 = 163.73 — 40.57 = 123.16 т/м;

Т2 = 259.99 — 259.98 = 0.01 т/м;

Т3 = 402.01 — 190.02 = 211.99 т/м;

Т4 = 464.96 — 0.71 = 464.25 т/м;

Т5 = 838.34 — 278.43 = 559.91 т/м;

Т6 = 540.91 — 224.78 = 316.13 т/м.

4) Полученные результаты сводим в таблицу 5.

Таблица 5. — Результаты расчета:

3. Сравнение и анализ расчетных методов

Находим среднее значение по первому и второму методу расчета:

оползневый геологический склон

nср = 1,65 + 0,626 / 2 = 1,13.

nср > 1, следовательно склон устойчивый и дополнительного перерасчета не требуется.

Список используемых источников

1. Стандарт предприятия. СТП ННГАСУ 1-1-98.

2. СТП ННГШАСУ 1-2-99.

3. СНиП 2.07.01-89*. Градостроительство. Планировка и застройка городских и сельских поселений / Госстрой России. — М.: ГП ЦПП, 1994. — 59 с.

4. Маслов Н.Ф. Механика грунтов в строительстве — Москва, Высшая Школа — 1965 г.

5. Бронштейн И.Н., Семендяев К.А. Справочник по математике для инженеров. / Государственное издательство физико-математической литературы — Москва 1962. — 608 с.

Размещено на Allbest.ru

Подобные документы

Морозное пучение грунтов. Влияние морозного пучения на объекты недвижимости, оценка подтопляемости территории. Характеристика методики обследования крыш и кровель с указанием необходимых нормативных документов, приборов. Расчёт устойчивости откосов.

курсовая работа [123,1 K], добавлен 19.04.2019

Характеристика оползней, их классификация, основные методы борьбы, методы прогнозирования, меры защиты и последствия. Оползни Южного берега Крыма, Ялтинская трасса и Ливадийский дворец-музей. Проблема оползней и ситуация со строительством на Украине.

курсовая работа [286,1 K], добавлен 28.06.2010

Проектирование уплотнения грунтов насыпи земляного полотна. Расчет крутизны и устойчивости откосов насыпи, устойчивости высокой насыпи земляного полотна графоаналитическим методом. Определение осадки естественного грунтового основания под высокой.

курсовая работа [112,4 K], добавлен 25.02.2012

Параметры устойчивости откосов борта карьера и его уступов. Физико-механические свойства массива. Взаимосвязь напряжений и деформаций пород в массиве. Геологические структурные особенности залегания пород, инженерные методы расчета их устойчивости.

курсовая работа [85,9 K], добавлен 25.09.2009

Выбор створа плотины в зависимости от топографических, геологических, гидрологических и строительных условий. Определение высоты плотины, крепление откосов, дренажные устройства и фильтрационные расчеты. Водосбросный канал и расчет трубчатого водоспуска.

курсовая работа [48,4 K], добавлен 16.01.2012

Физико-географические, геологические и гидрогеологические условия территории строительства. Физико-механические свойства грунтов в зоне влияния участка. Расчет устойчивости откосов, крена и осадки свайного фундамента. Определение несущей способности свай.

курсовая работа [538,3 K], добавлен 06.02.2014

Проектирование осушительной сети в плане. Расчёт проектной глубины каналов. Определение расстояний между осушителями. Продольный профиль магистрального канала. Определение коэффициентов откосов и устойчивости русла. Расчётный горизонт воды в каналах.

курсовая работа [133,2 K], добавлен 06.10.2014

Механика грунтов / УМК по механике грунтов / Лекция 10 Устойчивость откосов

где Pe = c × ctg ϕ — давление связанности ( см . лекцию 4)

σ z — величина безразмерного предельного давления определяется по таблице ( к примеру по табл .8.2 Далматов / / ) в зависимости от угла

внутреннего трения и относительной координаты y . Истинное значение координаты будет равно :

Необходимо обратить внимание , что чем дальше от грани откоса ( с

увеличением координат y, и y ) тем большую предельную нагрузку может выдержать откос .

Проводя проверочные расчеты можно в запас надежности принять нагрузку равномерно — распределенной , величина которой определяется по

(10.4) при y= 0 ( y =0)

10.3.3. Определение очертания ровноустойчивого откоса

Решение данной задачи получено Соколовским В . В . в виде графика – номограммы , рис . 10.11. Известными величинами при данной постановке задачи являются прочностные характеристики грунта ( с , φ ) и величина равномерно — распределенной нагрузки на бровке откоса , равная :

Необходимо определить очертание равноустойчивого откоса .

По номограмме 10.11, для известного значения φ определяется

соответствующая линия равноустойчивого откоса в безразмерных

координатах x , y .

Рис .10.11. Номограмма для определения

очертания равноустойчивого откоса

Координаты равноустойчивых откосов в размерных единицах определяются по зависимостям :

— безразмерные координаты по рис . 10.11;

с — удельное сцепление грунт ; γ — удельный вес грунта .

Если откос свободный , то допустимую нагрузку на его бровке р 0 можно заменить слоем грунта высотой h . Полагая , что p 0 = γ h , получим :

Для идеально связного грунта ( при φ =0) получим формулу ,

Рассмотренные выше методы расчета устойчивости можно применять только для однородных по всей высоте откоса грунтах . Склоны и откосы , сложенные различными по свойствам грунтами , имеющие

слоистое или косослойное строение рассчитывать можно рассчитать только графоаналитичекими методами .

10.4. Графоаналитические методы расчета устойчивости откосов.

10.4.1. Метод круглоцилиндрических поверхностей

Данный метод нашел широкое применение на практике , как наиболее универсальный . Он позволяет :

∙ учесть неоднородность грунтового массива по всей высоте откоса .

∙ оценить устойчивость откосов различного очертания при любой форме склона и бровки откоса ;

∙ учесть действие внешних поверхностных и объемных сил ( в том числе и фильтрационных );

Метод круглоцилиндрических поверхностей основывается на

опытных данных , свидетельствующих , что при оползнях вращения

очертание поверхности скольжения практически соответствует круглоцилиндрическому . Задавшись формой поверхности скольжения и зная силы , действующие на ее границе можно составить уравнения статического равновесия и вывести условие устойчивости откоса .

Для того что бы учесть свойства различных грунтов , слагающих откос и нагрузки , приложенные в различных зонах откоса , область

обрушения откоса разбивается на отдельные блоки с вертикальными стенками . Расчетная схема для данного метода приведена на рис . 10.12.

Читать еще:  Наружная отделка каркасного дома кирпичом

Рис .10.12. Расчетная схема метода

Сформулируем основные допущения метода круглоцилиндрических поверхностей :

∙ Поверхность скольжения принимается круглоцилиндрической с центром вращения в точке О .

∙ Вес грунта и внешние силы определяют в пределах элементарного блока с вертикальными стенками и их равнодействующую условно прикладываем по границе скольжения .

∙ Элементарные блоки не давят друг друга .

∙ В пределах нижней грани блока прочностные свойства грунта принимаются постоянными ( поэтому нижняя грань блока должна лежать в пределах одного инженерно — геологического элемента ).

∙ В пределах нижней грани блока поверхность сдвига принимается плоской .

Условие равновесия откосов запишем

в виде суммы моментов

относительно центра вращения О :

å T i R — å N i tg ϕ × R — å c i × l i × R = 0

å T i * — å N i tg ϕ — å c i × l i = 0

где å T i — сумма сил сдвигающих призму обрушения . å N i × tg ϕ — сумма сил трения .

l i – длина дуги скольжения в пределах i- го блока .

c i — удельное сцепление грунта в пределах грани скольжения l i i- го блока .

N i , T i — нормальная и касательная составляющие равнодействующей всех сил , действующих в пределах i- го блока ( вес блока , поверхностных и объемных сил в пределах блока ).

Оценка устойчивости откосов на практике чаще всего производиться при помощи коэффициента устойчивости откоса μ , представляющего

собой отношение суммы моментов удерживающих сил к сумме сдвигающих :

å N i tg ϕ × R + å c i l i × R

Устойчивость откоса считается обеспеченной , если η ≥ 1,1 ÷ 1,5.

10.4.2. Определение наиболее опасной призмы скольжения

Очевидно , что для одного откоса можно назначить бесконечное множество поверхностей скольжения . Определить наиболее опасную поверхность скольжения можно лишь вариантным методом . Для этого

необходимо рассмотреть несколько наиболее вероятных поверхностей скольжения и определить ту , для которой коэффициент устойчивости откоса ( η ) будет минимальным .

Точность определения наиболее опасной поверхности скольжения вариантным методом зависит от правильности выбора области поиска и количества изученных поверхностей скольжения . В то же время ,

увеличение числа рассматриваемых поверхностей увеличивает трудоемкость расчета и поэтому данный подход в основном реализуется в программах расчета для ЭВМ . Алгоритм определения η min в этом случае

строится с использованием известных методов решения оптимизационных задач .

Наиболее простой ( но менее точный ) метод определения наиболее

опасной поверхности скольжения основывается на теоретических и экспериментальных данных , свидетельствующих , что с большинстве

случаев центры вращения наиболее вероятной призмы скольжения лежат на линии , выходящей из точки В под углом 36 0 ( рис .10.13).

Задаваясь различными положениями точек вращения ( О 1 , О 2 , О 3 ,… О n ,) можно провести различные поверхности скольжения ( С 1 , С 2 , С 3 ,… С n ) для которых определяются значения устойчивости откоса ( η 1 , η 2 , η 3 ,… η n ). Анализ полученных данных позволяет определить точку вращения , где η = η min и соответственно наиболее опасную поверхность скольжения .

Рис .10.13. К определению наиболее опасной

Необходимо отметить , что упрощенный метод при сложном

строении откоса может дать неверное значение коэффициента устойчивости откоса . Поэтому его рекомендуется применять лишь для прикидочных расчетов .

10.4.3. Расчет устойчивости прислоненных откосов

Данный метод применяется при расчете откосов с фиксированной поверхностью скольжения , определяемой особенностями геологического строения , когда более плотные и прочные слои грунта перекрываются насыпными или слабыми грунтами , а также откосы с выраженным выклиниванием слоев грунта различного типа .

В этом случае при нарушении равновесия откосы сползают по границе между рыхлыми и более плотными породами . Аналогично ,

поверхность скольжения может быть однозначно определена при наличие в толще откоса вклинивающей прослойки слабого грунта . Особенно если

эта прослойка представляет собой глинистый грунт текучей или текучепластичной консистенции .

Расчетная схема откоса по фиксированной поверхности представлена на рис . 10.14.

Рис .10.14 Расчетная схема при определении

устойчивости прислоненного откоса

При составлении расчетной схемы откос разбивается на отдельные элементарные блоки с вертикальными стенками . Разбиение производится таким образом , что бы в пределах одного отсека поверхность скольжения была близка к плоской .

В пределах каждого отсека будут действовать :

∙ собственный вес блока F i , который разложим на составляющие T i , N i ;

∙ внешние поверхностные силы F, р ;

∙ силы удельного сцепления c i по поверхности скольжения A i B i ;

∙ давление со стороны вышележащего (E i-1 ) и нижележащего отсека

E i-1 , E i – это оползневые давления , которые прикладывают к

вертикальным граням отсеков под углом φ i-1 , φ i – соответственно . ( Для однородного откоса φ i-1 = φ i = φ ).

Зная направления действия сил , составляется условие равновесия для каждого блока , в виде суммы проекций всех сил на линию A i , B i .

Расчет начинают с 1 – го блока ( рис 10.15), для которого оползневое давление “ сверху ” равно 0,.

Рис .10.15. К определению оползневого давления для 1- го блока

Таким образом уравнение равновесия (10.9) для 1 – го блока будет содержать всего один неизвестный член E 1 . Определив его , переходим ко 2- му блоку . Согласно третьему закону Ньютона принимаем E 2−1 = E 1 , тогда расчетная схема для второго блока будет иметь вид ( рис .10.16):

Рис .10.16. К определению оползневого давления для 2- го блока

Составляем условие равновесия для 2- го блока , находим E 2 и т . д . вплоть до n- го блока . Если в последнем блоке оползневое давление E n >0 можно сделать вывод , что суммарное значение сил сопротивления меньше чем сил , сдвигающих откос и , следовательно , откос находится в неустойчивом состоянии . При E n ≤ 0 устойчивость откоса считается обеспеченной .

10.5. Учет действия фильтрационных сил при расчете устойчивости откосов

Возникновение фильтрационных сил в теле откоса часто приводит к их обрушению . Не случайно , наибольшее количество оползней образуется в весенний период или в период сезонных дождей , когда уровень грунтовых вод подымается , и достигает своего максимального значения . Связано это с тем , что при повышении уровня грунтовых вод увеличиваются фильтрационные потоки , что в свою очередь приводит к возникновению дополнительных объемных , фильтрационных сил , способствующих образованию оползней .

Расчет откосов с учетом фильтрационных сил проводится методом круглоцилиндрических поверхностей с добавлением формулу (10.8) фильтрационных сил Ф i . Расчетная схема с учетом фильтрационных сил приведена на рис .10.17.

Рис .10.17. Расчетная схема с учетом фильтрационных сил .

Равнодействующая фильтрационных сил в пределах i- го блока определяется по зависимости :

где γ w — удельный вес воды ;

F- площадь сечения блока в пределах действия фильтрационного потока ( F = b i × h i ) ;

i w — градиент напора в пределах i- го блока : i w = H 1 — H 2 b i

Таким образом , равнодействующая фильтрационных сил в пределах i- го блока может быть определена по зависимости :

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector