1clean-house.ru

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

Расчет устойчивости откоса методом круглоцилиндрических поверхностей скольжения

2.4 Расчет устойчивости откосов

Расчет был произведен с помощью программа UST.

1. Основные характеристики программы UST

Программа UST предназначена для нахождения коэффициента запаса откосов по КЦПС. Большим преимуществом UST по сравнению с другими подобными программами является то, что она требует малого времени машинного счета, что обеспечивает возможность эффективно увеличить количество граничных линий для различных грунтов и вариантов кругов скольжения. Эта программа, в частности, полезна для тех, кто имеет небольшой опыт в расчетах устойчивости. С ее помощью может быть исследована большая зона и получен минимальный коэффициент запаса. Основные особенности этой программы формулируются следующим образом:

1. Могут рассматриваться откосы любой конфигурации при наличии большого числа различных слоев грунта (до 25).

2. Фильтрация может быть учтена как введением пьезометрической поверхности, так и коэффициентом порового давления. Можно одновременно рассматривать несколько различных случаев фильтрации.

3. Могут быть вычислены коэффициенты запаса как статической, так и сейсмической устойчивости откосов.

4. Число точек описывающих геометрию области — до 125.

5. Число отсеков обрушения шириной «b» — до 200.

6. Максимальное число центров вращения — до 400.

7. Допускается большая гибкость при назначении радиусов. Для проверяемых зон можно устанавливать один или большее число радиусов и указывать количество кругов для каждой зоны.

8. Могут быть вычислены коэффициенты запаса для ряда отдельных центров или их групп, которые образуют сетку. Путем выбора одного или большего числа вероятных центров может быть задействована процедура поиска для локализации минимального коэффициента запаса.

Расчет по методу Терцаги-ВНИИГ в программе UST

Этот метод применяется для расчета статической и сейсмической устойчивости откосов всех грунтовых сооружений и плотин. При этом расчетная область делится на элементарные отсеки шириной «b» (рис.5.49).

Рис. 2. Cхема к определению коэффициента запаса устойчивости откоса по кругло-цилиндрической поверхности скольжения: 1 — поле центров кругов скольжения; 2 — круги, проведенные с шагом ?R; 3 — круги, касательные к слоям; 4 — ось элементарных отсеков (столбиков); 5 — нижняя граница расчетной области (поверхность грунта)

Намечаются, согласно приведенным ниже указаниям, центры окружностей скольжения, и из каждого центра проводится серия возможных окружностей скольжения. Для каждой окружности скольжения определяется коэффициент статической устойчивости по формуле Терцаги — ВНИИГ:

где — масса грунта в отдельном отсеке с учетом водонасыщения;

— величина полного давления поровой воды (т/м 2 ), равная пьезометрическому напору (м), умноженному на плотность воды (т/м 3 );

— ширина элементарного отсека (м);

— коэффициент трения; — расчетное сцепление грунта (т/м 2 );

— угол (в градусах) между вертикалью и радиусом, проведенным из центра вращения в точку пересечения оси отсека с окружностью скольжения;

— плотность водонасыщенного грунта (ниже уровня воды) или грунта природной влажности (выше уровня воды) в т/мі;

— высота отсека, занятая грунтом или водой (м).

В расчете суммирование производится по всей длине кривой скольжения до пересечения ее с поверхностью грунта в правой и левой частях плотины. Расчет можно выполнить при двух вариантах определения давления в поровой воде . В первом основном случае величина определяют как вертикальное расстояние от любой точки поверхности скольжения до депрессионной кривой (рис.3)

Рис.3. Схема определения давления в поровой воде грунта основания и плотины в расчете устойчивости откосов; учет давления воды ВБ и НБ

Во втором случае величину задают в узлах прямоугольной сетки, что позволяет учитывать влияние на устойчивость откоса ряда факторов, изменяющих картину распределения пьезометрических напоров в плотине и ее основании. Варьируя величинами полного давления воды и сопротивления сдвигу, определяют величину для всех расчетных случаев.

Перед расчетом составляется схема расчетной области в прямоугольных координатах. Начало координатных осей в первом приближении можно определить следующим образом. За нулевую отметку (ось абсцисс) принимается самая нижняя точка поверхности более прочного грунта. Если такой поверхности нет, то нулевая отметка выбирается на глубине одной — двух высот плотины от поверхности основания.

Центры кривых скольжения располагают в пределах поля центров окружностей скольжения. Далее откорректируют границы поля центов окружностей скольжения так, чтобы рассматриваемые поверхности скольжения покрывали все участки откоса, как это делалось на рис.5.49 для того, чтобы сместить поле центров окружностей скольжения или увеличить его достаточно изменить координаты поля центров вращения.

Поле центров окружностей скольжения разбивается сеткой с шагом и . Опыт показал, что величины и можно принять равными , где — абсцисса точки на поверхности сооружения. Из каждой точки сетки проводится серия окружностей скольжения разного радиуса. Одни из них являются касательными (см. рис.2) к границам слоев основания, что дает возможность учесть влияние слабого слоя на устойчивость, радиусы других окружностей меняются от максимального до минимального с шагом , который может быть произвольным. При этом для каждой точки сетки — это радиус окружности касательной к нижней границе расчетной области, для каждой точки сетки — это радиус окружности, примерно равный длине перпендикуляра из рассматриваемого центра на грань откоса плюс , не рассматриваются поверхности, содержащие 4 и менее отсеков и поверхности, в которых максимальное заглубление менее 1,6 м.

2. Новые нормы РФ на проектирование гидросооружений в сейсмических районах.

В пока еще действующих российских нормах 1981 г. (СНиП II-7-81*) [9, 10] основным расчетом, оценивающим сейсмостойкость сооружений, является расчет по линейно-спектральной теории (ЛСТ). Между тем Международная комиссия по большим плотинам (ICOLD) рекомендует для ответственных сооружений и для интенсивных землетрясений, когда превышается предел упругой работы, выполнять полномасштабный нелинейный динамический анализ по динамической теории (ДТ) на два уровня землетрясений [7, 8].

В марте 2003 г. в России утверждены новые нормы (СНиП 33-03 «Гидротехнические сооружения в сейсмических районах» [13]), регламентирующие строительство гидросооружений в сейсмических районах, которые соответствуют рекомендациям ICOLD [7, 8].

Одна из главных особенностей этого документа заключается в том, что вводятся два уровня сейсмических воздействий. Нижний уровень — это «проектное землетрясение» (ПЗ), т.е. землетрясение с максимальным сейсмическим воздействием, используемым для проверки сейсмостойкости всех сооружений, расположенных на данной строительной площадке. ПЗ с достаточной вероятностью может произойти в течение срока службы сооружения; сооружение должны быть в состоянии перенести такое землетрясение без существенных повреждений, не нарушающих нормальную эксплуатацию всего сооружения. Верхний уровень — это «максимальное возможное землетрясение» (МВЗ), т.е. землетрясение с максимальным сейсмическим воздействием, используемым для проверки сейсмостойкости наиболее ответственных сооружений из числа расположенных на данной строительной площадке. Вероятность МВЗ мала: при таком землетрясении сооружение может получить большой ущерб и утратить ряд своих функций, но оно не должно полностью разрушиться (для плотин не допускается прорыв напорного фронта).

Читать еще:  Облицовка домов кирпичом цвета шоколад

2.1 Группы гидросооружений по их сейсмостойкости

В первую очередь проектируемое гидросооружение с учетом его вида и уровня ответственности, определяемого классом этого сооружения, должно быть отнесено к 1-ой или 2-ой группе по степени обеспечения его сейсмостойкости. К 1-ой группе относятся плотины I и II классов, ко 2-ой группе — все остальные сооружения.

Смысл разделения гидросооружений на группы по их сейсмостойкости прежде всего состоит в том, что сооружения 1-ой группы рассчитываются на два уровня сейсмических воздействий (ПЗ и МВЗ), а сооружения 2-ой группы рассчитываются только на ПЗ.

2.2 Назначение периода повторяемости расчетного землетрясения

Нормы устанавливают, что минимальное значение периода повторяемости проектного землетрясения Т ПЗ ПОВ определяется величиной 100 лет, а максимальное значение периода повторяемости максимального возможного землетрясения Т МВЗ ПОВ величиной 10000 лет.д.опускается по усмотрению Заказчика принимать значение Т ПЗ ПОВ=100-500 лет для всех сооружений, а при специальном обосновании принимать Т МВЗ ПОВ=5000-10000 лет.

2.3 Определение параметров расчетного землетрясения

2.3.1 Сооружения 1-ой группы

Для сооружений 1-ой группы нормы предусматривают выполнение сейсмологических исследований, в результате которых в районе сооружения должны быть установлены расположение основных зон возможных землетрясений и характеристики этих землетрясений, включая параметры сейсмических воздействий и направление подхода к сооружению сейсмических волн из расположенных в указанных зонах очагов землетрясений. На основе этих исследований для площадки строительства определяется параметр, отражающий в расчетах интенсивность сейсмического воздействия, — величина расчетного ускорения основания сооружения при землетрясениях с принятыми периодами их повторяемости (Т ПЗ ПОВ и Т МВЗ ПОВ). Для указанной группы сооружений в качестве такой величины принимаются (с обеспеченностью не менее 50%) максимальные пиковые ускорения основания при проектном землетрясении аП ПЗ и при максимальном расчетном землетрясении аП МВЗ .

Данные величины являются главными параметрами расчетных акселерограмм (РА), моделирующих расчетные сейсмические воздействия. В качестве РА используются аналоговые акселерограммы из числа записей, сделанных непосредственно на площадке строительства или в районах, сходных с районом строительства по тектоническим, геологическим и другим условиям. Применяются также синтезированные акселерограммы, полученные с учетом таких параметров, как общая длительность сейсмических колебаний, преобладающий период колебаний с максимальным пиковым ускорением, длительность фазы сейсмических колебаний с амплитудными значениями ускорения, составляющими 0,3 или 0,5 максимального пикового значения и преобладающие периоды колебаний точек на поверхности. При синтезе РА учитываются данные о скоростных, частотных и резонансных характеристиках грунтов в основании. Используется также методика синтезирования РА, в которой заданным является спектр реакции, представляющий собой огибающую спектров реакций аналоговых акселерограмм. При необходимости аналоговые и синтезированные акселерограммы масштабируются по величинам аП ПЗ и аП МВЗ .

Важным элементом построения РА является ограничение снизу величин максимальных пиковых ускорений основания аП ПЗ и аП МВЗ . Для этой цели в качестве первой основы используются данные сейсмического районирования территории страны.

В настоящее время в России для оценки сейсмической активности местности принята 12-балльная сейсмическая шкала МSК-64 (фактически — аналог шкалы Меркалли, модифицированной ММ). В этих единицах сейсмичность территории определяется по картам Общего сейсмического районирования территории РФ (ОСР-97). На этих картах (А, В, С) указана нормативная сейсмичность I НОР , т.е. интенсивность землетрясения, имеющего на данной территории нормативное значение повторяемости Т НОР ПОВ.

В связи с повышенной ответственностью сооружений 1-ой группы сейсмостойкости для этих объектов предусматривают дополнительное уточнение нормативной сейсмичности площадки строительства методами детального сейсмического районирования (ДСР).

Принято, что площадки с нормативной (исходной) сейсмичностью I НОР (при средних по сейсмическим свойствам грунтах), равной 7, 8 и 9 баллам, имеют величины расчетного ускорения основания (в долях g) 0,10; 0,20 и 0,40 соответственно.

Грунтовые условия на строительстве оцениваются через категории грунтов по их сейсмическим свойствам. Таких основных категорий грунтов принято три.

К I категории относятся большинство скальных грунтов (скорость распространения поперечных волн VS >700 м/с), за исключением сильновыветрелых и разрушенных. К II категории относятся грунты с VS=250-700 м/с: полускальные грунты (с сопротивлением на одноосное сжатие RC 0,5. В случаях, когда основание площадки сложено грунтами, занимающими промежуточное положение между грунтами I и II или II и III категорий (например, слоистыми грунтами), дополнительно к категориям грунта вводятся, соответственно, категории I-II и II-III. При этом расчетная сейсмичность площадки I РАС при грунтах I-II категории принимается как при грунтах II категории, а при грунтах II-III — как при грунтах III категории.

В нормах допускается при соответствующем обосновании снижать на 1 балл расчетную сейсмичность I РАС на период нахождения водохранилище в опорожненном состоянии.

Нижние границы для максимальных пиковых ускорений основания аП ПЗ и аП МВЗ на площадке строительства определяются по формулам:

где A500 и A5000 расчетные амплитуды ускорения основания (в долях g, м/с 2 ), определенные для землетрясений с нормативными периодами повторяемости T 500 ПОВ и T 5000 ПОВ соответственно с учетом отличия реальных грунтовых условий на площадке от средних грунтовых условий; значения A500 и A5000 (а также значения I РАС ) даны в таблице 2.1; kА ПЗ и kА МВЗ — коэффициенты, учитывающие вероятность данного землетрясения за расчетный срок службы TСЛ, а также переход от нормативного периода повторяемости в 500 лет T 500 ПОВ к принятому периоду повторяемости Т ПЗ ПОВ и от нормативного периода повторяемости в 5000 лет T 5000 ПОВ к принятому Т МВЗ ПОВ; значения kА ПЗ и kА МВЗ принимаются по таблице 2.1

Таблица 2.1 Значения величин A500 и A5000 (в долях g)

Механика грунтов. Физические свойства грунтов. Общие сведения о показателях физических свойств. Примеры решения задач по оценке классификационных показателей грунтов , страница 56

Последовательность построение очертания равноустойчивого откоса:

— Определяются расчетные характеристики грунта:

— Определяются условная глубина горизонтальной поверхности откоса:

— В пределах заданной высоты откоса выделяются условный слой , для которых определяются приведенная глубина заложения от условной поверхности:

;

— Для полученных и определяются горизонтальные координаты точек на поверхности равноустойчивого откоса по рис. 13.4.

— определяют верхнюю точку очертания откоса: х=0; у=0:

Полученные точки на поверхности равноустойчивого откоса соединяются хордами.

Приближенный метод построения очертания равнопрочного откоса в грунтах при с≠0 и φ≠0. (метод Маслова Н.Н.)

При оценке устойчивости откосов в условиях ппредельного напряженного состояния предлагается использовать показатели: угол сопротивления сдвигу и коэффициент сопротивления сдвигу

Читать еще:  Сколько кирпичей для дома 10на10

Рис. 13.5. Схема к определению коэффициента сдвига () и угла сдвига в связных грунтах.

Из приведенной зависимости следует, что с увеличением напряжения (σ) в грунте коэффициент сдвига и угол сдвига уменьшаются.

При построении очертания равнопрочного откоса его высота условно разбивается на слои мощностью hi. В уровне подошвы каждого выделенного слоя определяется напряжение При наличии нагрузки на поверхности грунта интенсивностью Р:

Для каждого условного слоя определяется очертание откоса в виде хорды с наклоном к горизонтальной поверхности:

Рис. 13.6. Схема построения равнопрочного откоса по углу сдвига (ψ).

При слоистом напластовании грунтов по высоте откоса в каждом условно выделенном слое необходимо учитывать характеристики природных грунтов:

Расчет устойчивости откоса производится в разных условиях эксплуатации с различными показателями коэффициента устойчивости (кst) при кst=1,0 принимаются показатели грунта при кst>1,0 принимаются показатели грунта для I-ой группы предельных состояний,

Метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения для расчета устойчивости откосов.

Метод является наиболее распространенным из приближенных методов расчета устойчивости массивов грунта. Задача расчета заключается в определении коэффициента устойчивости, для наиболее опасной поверхности скольжения. Очертания поверхности скольжения принимают круглоцилиндрической на основании многочисленных наблюдений. Коэффициент устойчивости (кst) определяется соотношением моментов удерживающих и сдвигающих сил относительно центра дуги скольжения. Сдвигающие силы обеспечиваются весом грунта. Удерживающие силы обеспечиваются внутренними сопротивлениями грунта сдвигам.

Для расчетов тело сползающего грунта условно делится вертикальными плоскостями на отдельные блоки объемом Vi и весом Gi. На дуге скольжения в i-ом блоке обеспечиваются нормальные силы и сдвигающие усилия Величина удерживающих сил:

Сумма моментов удерживающих сил:

Сумма моментов сдвигающих сил:

Величина коэффициента устойчивости определяется:

— требуемая величина коэффициента устойчивости для проектируемого сооружения.

Рис. 13.7. Схема к расчету устойчивости откоса по методу круглоцилиндрических поверхностей скольжения.

Центр наиболее опасной поверхности скольжения лежит на оси М-М. Схема построения оси М-М приведена на рисунке 13.7. величины углов β1 и β2 принимаются по таблице 13.1. в зависимости от уклона откоса . Расчет ведется по схеме последовательного приближения к .

Уклон откоса,

Назначение

Расчет устойчивости откосов (склонов) — одна из важнейших инженерно-геологических задач. Для ее решения разработаны многочисленные методы в рамках теории предельного равновесия. Эти методы, как правило, исходят из нижеизложенных предпосылок.

В качестве механизма потери устойчивости принимается механизм скольжения оползающего массива относительно неподвижной части откоса. Граница раздела называется поверхностью скольжения.

Сопротивление сдвигу по поверхности скольжения рассчитывается для статических условий. Вдоль всей поверхности выдерживается критерий разрушения грунта, принимаемый в виде закона Кулона.

Реальное сдвигающее напряжение, получаемое расчетом, сопоставляется с предельным сопротивлением сдвигу, и результат этого сравнения выражается в виде коэффициента запаса устойчивости K. Для выбранной поверхности скольжения коэффициент K представляет собой такое число, что если прочностные характеристики (угол внутреннего трения и удельное сцепление) вдоль всей поверхности уменьшены в K раз, то отделяемый массив в целом окажется в состоянии предельного равновесия. Коэффициент запаса устойчивости склона (откоса) — это минимальный из коэффициентов запаса устойчивости по всем возможным поверхностям скольжения, удовлетворяющим заданным ограничениям (ограничения обычно заложены в методе расчета).

Реальная поверхность скольжения трехмерна. Но в подавляющем большинстве методов расчета, в том числе и в программе ОТКОС , принята предпосылка о плоской деформации, когда поверхность скольжения — цилиндрическая с образующими, параллельными поверхности склона, а задача сводится к поиску критической направляющей, называемой линией скольжения. Такой подход основан на гипотезе, что неучет пространственности мало влияет на величину коэффициента запаса устойчивости и идет в запас прочности.

Используются различные, как правило, весьма ограниченные классы возможных пробных линий скольжения (дуги окружностей или логарифмических спиралей). Однако очевидно, что для существенно неоднородных откосов и сложной гидрогеологической обстановки, которые рассматриваются в настоящей разработке, ограничения на выбор поверхности скольжения должны быть минимальными. В основе алгоритма расчета, реализованного в программе ОТКОС , лежит методика, предложенная в работах В.Г.Федоровского и С.В.Курилло и основанная на методе переменной степени мобилизации сопротивления сдвигу (МПСМ). Кроме того, в программе реализовано и несколько классических методов анализа устойчивости откосов:

  • Феллениуса
  • Бишопа упрощенный
  • Спенсера
  • Корпуса инженеров. Метод №1
  • Лоув Карафайт
  • Янбу упрощенный
  • Янбу коректированный

Описание этих стандартных методов приведено в большинстве книг, посвященных проблеме устойчивости откосов.

Отметим, что методы Феллениуса, Бишопа упрощенный и Спенсера позволяют найти только круглоцилиндрические поверхности скольжения.

Устойчивость бортов и осушение карьеров

скольжения и расчет устойчивости откоса

1.7. Из точки О радиусом R проводится дуга СЕ и получается поверхность скольжения ВВ’ЕС .

2. Полученная призма возможного обрушения ВВ’ЕСАВ разбивается на ряд полос равной ширины м.

Получается 10 полос.

3. Высота полос, определяемая по их серединам, принимается за вес полос ( ) и раскладывается на нормальные ( ) и касательные ( ) относительно поверхности скольжения составляющие.

4. Все отрезки нормальных и касательных составляющих измеряются в миллиметрах, суммируются, и суммы умножаются на масштаб векторов и , который определяется по формуле

Для расчета удобнее воспользоваться таблицей 1.

5. Определяется длина L поверхности скольжения ВВ’ЕС

Длина дуги вычисляется как длина дуги окружности радиусом R .

Таблица 1 – Расчет нормальных и касательных сил

6. Составляется отношение

где – коэффициент внутреннего трения по расчетной

7. Оценивается состояние устойчивости откоса при принятых параметрах откоса и физико-механических свойствах пород.

Возможны три состояния:

– откос находится в предельном состоянии, при

котором начинается развитие деформаций;

>1– устойчивое состояние откоса;

Оценить устойчивость откоса по круглоцилиндрической поверхности скольжения при следующих условиях: угол откоса борта ; высота борта м; число полос разбиения ; сцепление пород по поверхности скольжения т/м 2 ; объемный вес пород т/м 3 ; знаменатель масштаба, в котором строится чертеж ; угол внутреннего трения по расчетной поверхности скольжения .

Практическое занятие № 3

Расчет угла откоса методом многоугольника сил

Цель занятия: Познакомиться с методом расчета устойчивости откосов на основе векторного сложения сил, действующих в откосе, научиться выполнять поверочные расчеты с заданным коэффициентом запаса устойчивости и строить многоугольники сил для конкретных горно-геологических условий карьеров.

Работа рассчитана на 4 часа.

В тех случаях, когда в массиве пород, слагающих откос, имеется ряд поверхностей ослабления, по которым сопротивление сдвигу значительно меньше, чем по другим направлениям, поверхность скольжения может частично или полностью проходить по этим поверхностям ослабления. Если поверхности ослабления пересекаются между собой в пределах призмы возможного обрушения, то поверхность скольжения в плоской задаче имеет вид ломаной линии.

В этом случае расчет устойчивости откоса или его угла производится по условию предельного равновесия методом многоугольника сил (методом векторного сложения сил) , который строится для каждого блока породы с учетом реакций со стороны смежных блоков. Данный метод является наиболее универсальным и в то же время математически обоснованным для оценки устойчивости бортов и откосов в реальных горно-геологических условиях, что обусловливает его широкое применение как в отечественной, так и в зарубежной практике.

Читать еще:  Интерьер зала с кирпичом дома

Метод многоугольника сил позволяет производить расчеты устойчивости откосов как в однородных, так и в слоистых трещиноватых породах при любой форме поверхности скольжения. Таким образом, возможности использования этого метода для целей расчета устойчивости откосов практически не ограничены.

В методе многоугольника сил в расчет принимаются следующие силы (рисунок 7):

, – реакции со стороны верхнего и нижнего смежных блоков, являющиеся равнодействующими сил трения и сцепления, действующих по боковым поверхностям блоков;

– вес рассматриваемого блока;

– силы сцепления, возникающие в основании блока, направленные параллельно основанию;

– реакция со стороны основания блока, являющаяся равнодействующей сил трения и нормальной составляющей веса блока.

Рисунок 7 – Расчет устойчивости откоса методом многоугольника сил: а ) схема действия сил в откосе; б ) построение многоугольника сил

При расчете методом многоугольника сил точность расчета зависит от расположения границ между смежными блоками и от направления реакций между ними. Чаще всего границы между блоками принимаются вертикальными, а реакции между ними – горизонтальными; в этом случае погрешности расчета методом многоугольника сил оказываются значительными. При согласном наклонном залегании поверхностей ослабления, выходящих в нижней точке откоса, погрешность достигает 10 %.

Высокая точность расчетов, достигающая точности графических построений (порядка 1–2 %), получается при расположении границ между блоками подобно тому, как располагается второе семейство поверхностей скольжения при расчете методом предельного напряженного состояния. Направление реакций между блоками отклоняется от нормали к этим поверхностям на угол , равный углу сдвига

где – средняя интенсивность нормального напряжения по смежным граням.

При правильной ориентировке площадок, разграничивающих смежные блоки, и реакций между ними точность метода многоугольника сил не отличается от точности метода предельного напряженного состояния.

Если призма возможного обрушения пересекается поверхностью ослабления, то в большинстве случаев эту поверхность необходимо принимать за границу между смежными блоками.

Для откоса, находящегося в устойчивом состоянии с заданным коэффициентом запаса, многоугольник сил, построенный по наиболее напряженной поверхности скольжения для всей призмы возможного обрушения, должен замыкаться. Это означает, что его устойчивость обеспечивается с коэффициентом запаса, близким к введенному в прочностные характеристики пород.

Если при расчете устойчивости многоугольник сил не замыкается, то есть существует невязка сил , то устойчивость откоса не соответствует принятому коэффициенту запаса. Для определения коэффициента запаса устойчивости откоса в этом случае необходимо повторить расчет по наиболее напряженной поверхности скольжения при других значениях коэффициентов запаса, введенных в прочностные характеристики. Это позволит построить график зависимости невязки от коэффициентов запаса (рисунок 8) и получить искомый коэффициент запаса.

Рисунок 8 – График зависимости

Выполнить поверочный расчет стабилизированного состояния северо-восточного борта карьера «Гранатовый» Ирбинского месторождения с целью определения (подтверждения) коэффициента запаса устойчивости для окончательного положения борта, сформировавшегося под влиянием поверхностных деформаций.

Высота борта м; угол откоса борта .

Породный массив представлен скарнами пироксен-гранатового состава, гранодиоритами, сиенитами. Северо-восточная зона карьера рассечена дайками диабаза и сиенит порфира, внедренными в пологопадающие ( ) разрывные нарушения.

Средневзвешенные прочностные характеристики:

объемный вес пород т/м 3 ;

угол внутреннего трения пород ;

сцепление пород в массиве т/м 2 ;

прочностные показатели по поверхностям ослабления ; т/м 2 .

1. Определяются прочностные характеристики с учетом коэффициента запаса устойчивости :

1.1. Угол внутреннего трения пород

1.2. Сцепление пород в массиве

1.3. Угол внутреннего трения по поверхностям ослабления

1.4. Сцепление по поверхностям ослабления

2. Выполняется построение поверхностей скольжения.

В данных горно-геологических условиях в предельном состоянии формируется поверхность скольжения, которая в нижней части массива совпадает с наиболее слабым контактом слоев (поверхностью ослабления), а в верхней части имеет форму монотонной криволинейной поверхности, близкой к круглоцилиндрической (рисунок 9).

Порядок построения расчетной поверхности скольжения:

2.1. В выбранном масштабе (рекомендуется масштаб 1:2000) строится профиль борта карьера высотой м и углом откоса борта .

2.2. От верхней бровки откоса откладывается берма м и получается точка А .

2.3. Из точки А откладывается отрезок АВ , соответствующей вертикальной площадке отрыва

2.4. Из точки В под углом к горизонту проводится линия ВМ .

Угол определяет положение монотонной криволинейной поверхности в её нижней части и определяется зависимостью

Угол , определяющий положение поверхности скольжения в нижней части призмы обрушения, равен углу наклона пологопадающего разрывного нарушения и принимается равным 3°.

2.5. Из нижней бровки откоса (точка О ) проводится линия О N , параллельная пологопадающему нарушению ( ).

Рисунок 9 – Расчет устойчивости борта карьера методом многоугольника сил:

а ) схема поверхностей скольжения и действующих сил; б ) многоугольники сил

Линии ВМ и О N пересекаются в точке С , где выполняется условие специального предельного равновесия и поверхность скольжения претерпевает излом под углом .

2.6. Точки С и В соединяются плавной линией, по форме близкой к окружности и образующей углы, равные с плоскостью нарушения в точке С и с вертикальной площадкой отрыва в точке В .

Таким образом определяется поверхность скольжения первого семейства.

2.7. Из точки С под углом к горизонту проводится линия CD , которая в месте выхода на поверхность откоса переходит в вертикальную площадку DE .

2.8. Точки С и D соединяются плавной кривой, составляющей в точке С угол с криволинейной частью поверхности скольжения первого семейства:

Таким образом определяется линия скольжения второго семейства.

3. Определяются силы, действующие по разделяющим смежные блоки поверхностям.

3.1. Призма возможного обрушения плоскостями скольжения делится на два блока с весами и .

Вес блока определяется по формуле ,

где – объем блока, м 3 .

Так как при расчете ширина призмы, примыкающей к откосу и ограниченной наиболее напряженной поверхностью, принимается равной 1 м, то объем может определяться как площадь геометрической фигуры призмы на разрезе.

При необходимости более точного расчета весов Р площадь блока в плоскости разреза может быть определена с помощью планиметра.

3.2. В основании каждого блока строится реакция , относимая к середине поверхности скольжения блоков и отклоняющаяся от нормали к этим поверхностям на угол внутреннего трения: , , .

3.3. Определяется направление и величина сил сцепления, действующих параллельно основанию блоков: , , .

Для расчета перечисленных параметров целесообразно воспользоваться таблицей 2.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector