1clean-house.ru

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

Расчет устойчивости откоса методом круглоцилиндрических поверхностей пример

♯ Метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения

Большое распространение на практике получил метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения. Сущность этого метода заключается в отыскании круглоцилиндрической поверхности скольжения с центром в некоторой точке О, проходящей через подошву откоса, для которой коэффициент устойчивости будет минимальным (рис ).

Рис. 5.9.1. Схема к расчету устойчивости откоса методом круглоцилиндрической поверхности скольжения

Расчет ведется для отсека, для чего оползающий клин ABC разбивается на п вертикальных отсеков. Делается предположение, что нормальные и касательные напряжения, действующие по поверхности скольжения, в пределах каждого из отсеков оползающего клина определяются весом данного отсека Qt и равны соответственно:

где Аi – площадь поверхности скольжения в пределах 1-го вертикального отсека, Аi = 1li ;

l – длина дуги скольжения в плоскости чертежа (см. рис. 5.6.1).

Препятствующее оползанию откоса сопротивление сдвигу по рассматриваемой поверхности в предельном состоянии τu=σ·tgφ+c

Устойчивость откоса можно оценить отношением моментов удерживающихМs,l и сдвигающих Ms,a сил. Соответственно коэффициент запаса устойчивости определим по формуле

Момент удерживающих сил относительноО представляет собой момент сил Qi.

Момент сдвигающих сил относительно точки О

♯ Давление грунта на ограждающую поверхность

Давление грунта на ограждающую поверхность зависит от многих факторов: способа и последовательности засыпки грунта; естественного и искусственного трамбования; физико-механических свойств грунта; случайных или систематических сотрясений грунта; осадок и перемещений стенки под действием собственного веса, давления грунта; типа сопряженных сооружений. Все это значительно осложняет задачу определения давления грунта. Существуют теории определения давления грунта, использующие предпосылки, позволяющие с разной степенью точности выполнять решения задачи. Отметим, что решение этой задачи выполняется в плоской постановке.

Различают следующие виды бокового давления грунта:

— давление покоя (E), называемое также естественным (натуральным), действующее в том случае, когда стена (ограждающая поверхность) неподвижна или относительные перемещения грунта и конструкции малы (рис.;

Схема давления покоя

— активное давление (Eа), возникающее при значительных перемещениях конструкции в направлении давления и образования плоскостей скольжения в грунте, соответствующих его предельному равновесию (рис. 5.10.2). ABC — основание призмы обрушения, высота призмы 1 м;

Рис. 5.10.2 Схема активного давления

— пассивное давление (Ер), появляющееся при значительных перемещениях конструкции в направлении, противоположном направлению давления и сопровождающееся началом «выпора грунта» (рис. 5.10.3). ABC— основание призмы выпирания, высота призмы 1 м;

Схема пассивного давления

— дополнительное реактивное давление (Еr), которое образуется при движении конструкции в сторону грунта (в направлении, противоположном давлению), но не вызывает «выпора грунта».

Наибольшей из этих нагрузок (для одного и того же сооружения) является пассивное давление, наименьшей — активное. Соотношение между рассмотренными силами выглядит так: Еа 24 / 25 24 25 > Следующая > >>

Тут вы можете оставить комментарий к выбранному абзацу или сообщить об ошибке.

Программа расчета устойчивости земляных откосов по круглоцилиндрическим поверхностям скольжения

Страницы работы

Содержание работы

расчета устойчивости земляных откосов

по круглоцилиндрическим поверхностям скольжения.

Александров А.В. Русинов В.Ю. © Дедовск — Москва, 1990-1999 г.

Введение в программу

Программа расчета устойчивости земляных откосов по круглоцилиндрическим поверхностям скольжения разработана для расчета земляных откосов произвольной конфигурации.

Коэффициент запаса устойчивости откоса определяется по следующим трем методам расчета:

1. Метод Г. Крея (иначе — метод А.В. Бишопа).

2. Метод К. Терцаги.

3. Метод «Весового давления» (метод Р.Р. Чугаева).

В программе задаются характеристики грунтов, вводятся координаты поверхности откоса, кривой депрессии и границ грунтов. Также можно задать область центров и радиусы поверхностей скольжения вручную или определить, рекомендуемые по методу В.В. Аристовского, ввести необходимое для расчета количество центров поверхностей скольжения и радиусов и определить наиболее опасную поверхность в ручном или автоматизированном режиме расчета.

В программе возможен расчет откоса с учетом действия сейсмических сил и внешней пригрузки на него.

Авторами предусмотрена как программная комплексная проверка исходных данных, так и визуальная, с помощью графической схемы Вашего откоса, области центров и радиусов скольжения.

Читать еще:  Когда надо делать облицовку дома кирпичом

Исходные данные по откосу можно записать в файл и использовать их в последующих расчетах.

Результаты расчета в виде графической схемы, можно распечатать или записать в файл формата BMP. Результаты в текстовой табличной форме можно как распечатать на принтере и записать в текстовый файл, так и оформить в виде документа Microsoft Word 8.0 (Office 97).

При разработке программы были использованы теоретические положения, методики расчета, справочные данные и примеры расчетов, изложенные в пункте «Литература»:

Дополнительная информация представлена на страницах:

«Теоретические и расчетные положения»

«История создания программы»

Программа прошла солидную практику в различных проектных организациях страны и позволяет выполнить ручную проверку. Однако, авторы будут благодарны за замечания по работе программы и обещают устранять недостатки в ее работе как в течение срока поддержки, так и вне этого срока.

Теоретические и расчетные положения

Программа расчета устойчивости земляных откосов по круглоцилиндрическим поверхностям скольжения разработана для расчета земляных откосов произвольной конфигурации. Под термином «устойчивость откоса» подразумевается устойчивость его призмы (в случае гидротехнических сооружений — верхнего или нижнего бьефа) или части откоса на сползание в результате нарушения равновесия внешних и внутренних сил, которые слагаются из собственного веса, гидростатического давления воды и сейсмических сил (для сооружений, возводимых в сейсмических районах).

Поскольку оптимальные откосы устанавливаются в результате расчета устойчивости, особое значение приобретает правильный выбор метода расчета и обоснованность исходных данных для вычисления расчетных усилий. Поэтому должны быть тщательно изучены и правильно выбраны:

– расчетные характеристики как материалов, слагающих откос, так и грунтов основания;

– характерные расчетные сечения откоса;

– расчетные случаи, представляющие возможные наиболее неблагоприятные в различных условиях сочетания силовых воздействий.

Все эти материалы определяются проектировщиком заранее с наиболее возможной точностью по данным геологии, предпроектных проработок и прочих условий. Характеристики грунтов и иные дополнительные материалы, приложенные в настоящем руководстве, являются справочными и должны использоваться только при отсутствии части данных по откосу для предварительной оценки его устойчивости.

Основные расчетные случаи регламентированы СНиП II-53-73.

При использовании гипотезы о круглоцилиндрической форме потенциальной поверхности скольжения значение коэффициента запаса устойчивости устанавливают исходя из условия статического равновесия:

где М – все моменты, действующие на откос.

При этом призма обрушения данной программой рассматривается дискретно, производя ее деление на конечное число отсеков, причем увеличение количества отсеков приводит к увеличению точности расчета. Обычный «ручной» счет предполагал деление призмы обрушения на 10 отсеков. Данная программа делит откос на 100 отсеков в общем случае и позволяет увеличить количество отсеков до 1000.

Разработано несколько способов расчета по круглоцилиндрическим поверхностям скольжения с делением на отсеки, которые отличаются друг от друга выражением для эффективных нормальных напряжений, действующих по поверхности скольжения. При проведении расчетов устойчивости данной программой принимаются допущения в отношении угла действия нормальной составляющей распора грунта, которую принимают постоянной или же в виде известной функции от угла наклона площадок скольжения [5]. Таким образом, программой реализованы следующие методы расчета:

1. Метод Г. Крея (иначе — метод А.В. Бишопа).

2. Метод К. Терцаги.

3. Метод «Весового давления» (метод Р.Р. Чугаева).

Нормативные коэффициенты запаса устойчивости Кз установлены соответствующими СНиП и находятся в пределах от 1.05 до 1.1 для особых сочетаний нагрузок и от 1.1 до 1.3 для основных сочетаний нагрузок.

Метод Г. Крея

Метод Г. Крея (или Метод горизонтальных сил взаимодействия) достаточно точен, и рекомендован межведомственной комиссией Госстроя СССР для расчетов устойчивости откосов из неоднородных грунтов.

Определение коэффициента запаса устойчивости Кз – точное, находится подбором, так как Кз выражен в формуле неявно. Подбор Кз производится с такой степенью точности, чтобы разница в соседних определениях Кз не превышала 0.1%. Формула для расчета приведена в [5], (формула (9.11), стр.226).

Метод К. Терцаги

Метод К. Терцаги (или Метод наклонных сил взаимодействия, параллельных подошве отсека) нашел широкое применение на практике благодаря своей простоте, однако при расчетах пологих откосов с заложением больше 2.5 он приводит к занижению величины Кз, то есть дает значение «в запас». Формула для расчета приведена в [5], (формула (9.13), стр.227).

Читать еще:  Утепление откосов снаружи кирпичного дома

Метод «Весового давления»

Метод предложен Р.Р. Чугаевым, основан на формальном совпадении результатов расчета по нему с результатами, полученными по методу Тейлора при заложениях откосов больше 2.5. При расчетах неоднородных откосов, когда в основании залегают грунты с более низкими прочностными свойствами, чем грунты откоса, метод приводит к занижению коэффициента запаса устойчивости. Формула для расчета приведена в [5], (формула (9.12), стр.226).

Оценка устойчивости откосов и склонов методом круглоцилиндрических поверхностей скольжения

Метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения широко применяется на практике.

Сущность метода круглоцилиндрических поверхностей скольже­ния сводится к следующему. Предположим, что грунтовый массив смещается по круглоцилиндрической поверхности АС с центром в точке О (рис. 19). Условием равновесия призмы обрушения будет: сумма моментов всех сил относительно точки вращения 0 равна нулю, т.е. . Для составления уравнения моментов относительно точки вращения 0 разобьем призму скольжения АВС вертикальными сече­ниями на ряд отсеков. Разбивка призмы обрушения на отсеки произ­водится с учетом неоднородности грунта призмы и профиля склона так, чтобы в пределах отрезка дуги скольжения основания каждого -го отсека прочностные характеристики и были бы постоянными.

Силой, действующей на каждый отсек, будет его вес .

Принимаем условно за точку приложения веса каждого отсека точку пересечения отвесной линии (вес отсека) с серединой отрезка соответствующей дуги скольжения.

Разложим вес отсека Qi на нормальную Ni (по направлению ра­диуса вращения) (Ni и касательную Ti (по направлению, перпендику­лярному радиусу) составляющие к дуге скольжения в точке их прило­жения.

(57)

Момент сил, сдвигающих отсек относительно точек вращения О, определится по формуле

(58)

где — число отсеков в призме обрушения.

Рис. 19. Схема к расчету устойчивости откосов

методом круглоцилиндрических поверхностей скольжения

Удерживающие силы в пределах основания каждого отсека бу­дут обусловлены сопротивлением сдвигу за счет сил внутреннего тре­ния, пропорциональных нормальной составляющей , и сцепления грунта по поверхности скольжения:

(59)

где li — длина дуги основания i -того отсека;

φi — угол внутреннего трения;

ci — сцепление грунта.

Момент сил, удерживающих призму скольжения, определится по формуле

(60)

Коэффициент устойчивости η откоса будет равен отношению мо­мента сил, удерживающих призму скольжения, к моменту сил сдви­гающих:

(61)

Однако уравнение (61) не дает однозначного ответа на постав­ленный вопрос, так как можно провести множество круглоцилинд­рических поверхностей с центром в точке О. Необходимо из всех воз­можных дуг поверхностей скольжения выбрать наиболее опасную. Для решения этой задачи с достаточным приближением применяют следующий прием.

Из верхней грани откоса проводят наклонную линию (вверх) под углом 36° к горизонту (рис. 20). На этой линии намечают точки и т.д. — центры дуг поверхностей скольжения — по следующему принципу. Точка находится на расстоянии (0,25 + 0,4m)h, где ; h — высота откоса. Остальные центры последовательно от­мечают на расстоянии 0,3h от предыдущего.

Рис. 20. Определение центра вращения наиболее опасной

Удерживающие силы в пределах основания каждого отсека бу­дут обусловлены сопротивлением сдвигу за счет сил внутреннего тре­ния, пропорциональных нормальной составляющей , и сцепления грунта по поверхности скольжения:

(59)

Для каждой дуги поверхности скольжения, проведенной из цен­тров и т.д., определяют коэффициенты устойчивости по фор­муле (61). Минимальное значение коэффициента устойчивости определит положение наиболее опасной поверхности скольжения.

Как указывает Н.А. Цытович, некоторые усовершенствования и упрощения расчетов ‘по методу круглоцилиндрических поверхностей скольжения внесены Г.И. Тер-Степаняном и М.Н. Гольдштейном.

Коэффициент устойчивости в этом случае вычисляют по формуле

(62)

где А и В — коэффициенты, зависящие от геометрических размеров сползающей призмы, выраженные в долях от высоты откоса h.

f=tgφ — коэффициент внутреннего трения.

Значения этих коэффициентов и приведены в табл. 8.

Величина h, вычисляемая из выражения (62), будет иметь вид

Читать еще:  Как делают кирпич дома газоблоки

(63)

По формулам (62) и (63) и данным табл. 8 можно легко вычислить значения коэффициентов устойчивости откоса и предельную высоту откоса h при принятой устойчивости.

Значение коэффициентов А и В для приближенного расчета

Устойчивости откосов

Заложе-ние откоса 1:mПоверхность скольжения проходит через нижнюю кромку откосаПоверхность скольжения проходит через основание и имеет горизонтальную касательную на глубине
ABABABABAB
1: 1,002,345,792,566,13,175,924,325,85,785,75
1: 1,252,646,052,666,323,246,624,435,865,865,8
1: 1,502,646,52,86,533,326,134,545,935,945,85
1: 1,752,876,582,936,723,416,264,656,025,9
1: 2,003,236,73,16,873,536,44,786,086,15,95
1: 2,253,197,273,267,233,666,564,96,166,185,98
1: 2,503,537,33,467,623,826,745,086,266,266,02
1: 2,753,598,023,684,026,955,176,366,346,05
1: 3,003,598,913,938,44,247,25,316,476,446,09

Пример. Определить предельную высоту откоса с уклоном 1:2, если , 22°, =12 кПа, =18 кН/м 3 . Поверхность скольжения про­ходит через нижнюю кромку откоса. Значения коэффициентов А и В находим по табл. 8. Подставив их в формулу (63), будем иметь

(м)

Библиотека: книги по архитектуре и строительству | Totalarch

Вы здесь

Устойчивость земляных откосов. Хуан Я.Х. 1988

Устойчивость земляных откосов
Хуан Я.Х.
Перевод с английского: В.С. Забавин; редактор: В.Г. Мельник
Стройиздат. Москва. 1988
ISBN 5-274-00224-2
Stability analysis of earth slopes
Yang H. Huang
University of Kentucky. Van Nostrand Reinhold Company Inc. New York. 1983
240 страниц

В книге автора из США изложены методы расчета устойчивости откосов различных грунтовых сооружений, в том числе гидротехнических, транспортных, хранилищ промышленных отходов и др. Приведена классификация методов расчета по их основным признакам, что позволяет проектировщику выбрать наиболее рациональный дли данной стадии проектирования и конкретных условий. Приведена программа для машинного расчета устойчивости откосов. Для научных и инженерно-технических работников.

Предисловие к русскому изданию
Предисловие

Часть 1. Основные сведения по устойчивости откосов
Введение
Движение склонов
Предельное пластическое равновесие
Статически определимые задачи
Статически неопределимые задачи
Методы расчетов устойчивости
Механика оползней
Типы поверхностей скольжения
Плоские поверхности сдвига
Круглоцилиндрические поверхности скольжения
Полные и эффективные напряжения
Блок-схемы для анализа устойчивости
Коэффициент запаса
Прочность на сдвиг
Изыскательские работы
Полевые испытания
Лабораторные испытания
Типичные диапазоны и корреляции
Депрессионные поверхности
Фильтрационные сетки
Земляные плотины без дренажа
Земляные плотины с дренажом
Коэффициент порового давления
Укрепительные мероприятия для стабилизации оползней
Полевые исследования
Предварительное планирование
Методы стабилизации

Часть 2. Упрощенные методы расчетов устойчивости
Упрощенные методы для сдвига по плоскостям
Бесконечные откосы
Треугольное поперечное сечение
Трапецеидальное поперечное сечение
Примеры
Упрощенные методы круглоцилиндрических поверхностей скольжения
Существующие графики устойчивости
Насыпи треугольного профиля на скальных склонах
Трапецеидальные насыпи на скальных склонах
Треугольные насыпи на грунтовых склонах
Анализ однородных плотин в эффективных напряжениях
Анализ в эффективных напряжениях неоднородных плотин
Анализ откосов в полных напряжениях
Краткий обзор методов

Часть 3. Методы расчетов устойчивости на ЭВМ
Программа SWASE для сдвига по плоскостям
Вводные сведения
Теоретические основы
Описание программы
Данные ввода
Примеры расчетов
Версия Бейсик
Программа REAME для круглоцилиндрических поверхностей скольжения
Вводные сведения
Теоретические основы
Описание программы
Основные особенности
Данные ввода
Примеры расчетов
Версия Бейсик
Практические примеры
Область применения при открытых горных разработках
Применение программы SWASE
Применение программы REAME

Часть 4. Некоторые другие методы расчетов устойчивости
Методы, предназначенные для однородных откосов
Метод круга трения
Метод логарифмической спирали
Методы, предназначенные для неоднородных откосов
Метод давления грунта
Метод Янбу
Метод Моргенштерна и Прайса
Метод Спенсера
Метод конечных элементов

Вероятностный метод
Условные обозначения

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector