Anodtorgmet.ru

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

Расчет устойчивости откоса методом моментов

Методы расчета устойчивости склонов.

Сравнительно-геологический метод оценки современной устойчивости склона и прогноза его дальнейшего развития и метод природных аналогов.

Расчетные методы основанные на анализе напряженного состояния массива пород: 1) в пределах всего склона и 2) только вдоль известной или предполагаемой поверхности скольжения.

Методы экспериментального моделирования: на поляризационно-оптических и эквивалентных материалах.

Приближенные методы основаны на расчетах предельного равновесия масс горных пород на склонах и в откосах по поверхностям скольжения. Такие расчеты включают в себя:

1) оценку устойчивости склонов и откосов, сложенных неоднородными породами, и 2) оценку устойчивости склонов и откосов, сложенных однородными породами. Из этой группы методов большей известностью пользуются методы, предложенные Феллениусом, Терцаги, Вернацким, Тейлором, Фрелихом, Чугаевым, Гольдштейном, Шахунянцем, Масловым и Фисенко.

Метод расчета устойчивости склонов и откосов, сложенных неоднородными горными породами. Этот метод применим для склонов и откосов, в геологическом строении которых имеются явные границы раздела в напластовании горных пород, ориентированные неблагоприятно, т.е. наклоненные к основанию склона или образованные наклонными трещинами.

Расчетная схема склона или откоса при использовании этого метода аналогична схеме расчета устойчивости оползня, имеющего наклонную поверхность скольжения с тем отличием, что на расчетном геологическом разрезе намечают не выявленную, а возможную или возможные поверхности скольжения. В остальном весь расчет устойчивости склона или откоса производят так же, как и при расчете устойчивости оползня. Для этого подготавливают:

1) обоснованную расчетную схему — детальный геологический разрез;

2) обоснованные расчетные данные;

3) обоснование момента, для которого производится расчет, т.е. наиболее неблагоприятное сочетание силовых воздействий.

Метод расчета устойчивости склонов и откосов, сложенных однородными горными породами. В однородных изотропных породах, не имеющих каких-либо видимых границ разделов, ориентированных наклонно к основанию склона или откоса, поверхность скольжения обычно имеет вогнутую, условно круглоцилиндрическую форму. Поэтому расчет устойчивости в таких случаях обычно называют методом расчета по кругло-цилиндрической поверхности скольжения. Наиболее вероятными местами выхода этой поверхности скольжения на поверхность земли обычно являются бровка склона или откоса или часть их, приближающаяся к бровке, и их основания.

При расчете устойчивости таких склонов и откосов на геологическом разрезе радиусом произвольной длины намечают несколько поверхностей скольжения и по каждой из них проверяют устойчивость масс горных пород, ограниченных поверхностями скольжения и рельефа склона. Склон или откос можно считать устойчивым, если по каждой намеченной поверхности скольжения коэффициент устойчивости будет больше единицы.

Сущность расчета устойчивости склонов и откосов, сложенных однородными породами, состоит в следующем. Предполагается, что оползание пород может произойти по одной из намеченных поверхностей. Предельное равновесие масс горных пород по этой поверхности определяется равенством моментов действующих сил относительно центра вращения. Соответственно коэффициент устойчивости откоса в этом случае должен быть равен единице. Момент сил вращения, т.е. момент силы тяжести, равен произведению составляющей силы тяжести на плечо, равное радиусу. Так как угол наклона поверхности скольжения в разных ее точках неодинаков, соответственно и составляющая силы тяжести в этих точках изменяется. Поэтому момент сил вращения определяется как произведение суммы составляющих силы тяжести на радиус.

Момент удерживающих сил равен произведению суммы сил сопротивления сдвигу на плечо.

Поэтому при предельном равновесии коэффициент устойчивости откоса:

Метод расчета устойчивости склонов и откосов ВНИМИ. Этот метод разработан Г.Л. Фисенко и относится к числу сравнительно новых инженерных методов. Его основой является определенный порядок построения наиболее вероятной поверхности скольжения, при определении формы и расположения которой учитываются следующие основные положения теории предельного равновесия сыпучей среды:

1. Нарушение устойчивости склона или откоса происходит в виде оползания части слагающих их горных пород по поверхности скольжения, имеющей в однородных породах форму, близкую к круглоцилиндрической.

2. Элементарные площадки скольжения в однородных горных породах могут возникать начиная лишь с глубины, где напряжения будут не менее: у1=2ctg (45°-ц/2).

3. Вдали от бровки склона или откоса ось главных напряжений совпадает с вертикалью, при приближении к их поверхности изменяет наклон в сторону склона (откоса), а на плоских и вогнутых поверхностях склонов и откосов совпадает с ними.

4. С изменением направления главных напряжений изменяется и наклон площадок скольжения от угла (45° — ф/2) к вертикали в некотором удалении от откоса до угла (45° — ф/2) к поверхности откоса при его пересечении.

5. В однородных горных породах площадки скольжения возникают на глубине, соответствующей максимально возможной высоте вертикального откоса.

Метод Н.Н. Маслова оценки устойчивости склонов и откосов. Это один из широко известных приближенных методов, названный автором методом равнопрочного откоса или методом Fp. Равнопрочным принято называть такой откос, у которого в любом горизонтальном сечении обеспечена устойчивость слагающих его горных пород.

Зная угол сопротивления сдвигу горных пород каждого горизонта, слагающих склон или откос, и учитывая распределение напряжений от собственного веса пород, можно наметить очертание устойчивого склона или откоса.

Дата добавления: 2016-12-27 ; просмотров: 3465 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

УСТОЙЧИВОСТЬ ОТКОСОВ

Расчет устойчивости откосов земляных масс остается до сих пор наименее изученной и наиболее ответственной частью проектирования грунтовых гидротехнических сооружений. Первый значительный шаг в этом направлении был сделан Кулоном, который, исследуя работу подпорных стенок, установил, что поверхностью обрушения в песках является плоскость, и, исходя из этого положения, разработал метод расчета давления грунтов на подпорную стенку. В1916 г. шведские инженеры Петерсен и Гюлтин, исследуя работу морских набережных, обнаружили, что поверхности их обрушения в глинистом грунте криволинейны и могут быть приблизительно приняты цилиндрическими. В поперечном сечении эта поверхность дает примерно дугу круга. С этого времени началась усиленная разработка метода круглоцилиндрических поверхностей обрушения. Этот метод во всех вариантах является приближенным инженерным приемом оценки устойчивости откосов. При использовании этого метода необходимо удовлетворить три условия статики для предполагаемого к обрушению массива, однако количество неизвестных обычно больше трех и в зависимости от принимаемых допущений можно получить множество методов, известных в настоящее время.

Предпринимались попытки отказаться от круглоцилиндрической поверхности, заменив ее логарифмической спиралью или какойлибо плавной криволинейной поверхностью, но во всех этих случаях основное противоречие, когда количество неизвестных превышает количество уравнений, сохранялось, а расчеты усложнялись и создавались новые трудности теоретического характера. Постепенно в проектной практике остановились на предположении о круглоцилиндрической поверхности обрушения с довольно простыми допущениями, выдвинутыми в 30х годах К. Терцаги.

Иногда при решении задачи об устойчивости грунтовых откосов появляется необходимость расчета устойчивости по заранее установленной плоской поверхности скольжения (плотина с тонким глинистым экраном или, например, наличие прослойки слабого грунта в основании сооружения). Для этого случая кривая депрессиинерные приемы.

Метод расчета устойчивости по круглоцилиндрической поверхности обрушения . Предположим, что сползающий грунтовый массив обрушения в теле грунтовой плотины ограничен круглоцилиндрической поверхностью и разделен на отсеки обрушения вертикальными плоскостями (рис. 12.27). Расчет выполняется в

Поровое давление может быть вызвано давлением грунта лежащей выше толпш, давлением воды, фильтрацией или динамическими воздействиями (см. п. 12.3).

Учет порового давления в выражении (12.41) предложил В.А. Флорин. Величина включает сдвигающую составляющую фильтрационных сил, которая присутствует здесь косвенно, так как в числителе учитывается взвешенный в воде грунт, когда поровое давление равно вертикальной составляющей фильтрационных сил W$, а в знаменателе грунт, насыщенный водой.

Другими словами знаменатель формулы (12.41) можно представить в случае учета фильтрационных сил как

Фильтрационные силы площадь отсека. В этом случае, что и имеем в формуле (12.41).

Читать еще:  Облицовочный кирпич дома серый

Таким образом, при выводе выражения (12.41) использовались гипотеза «отвердевшего массива обрушения», так как предполагается, что весь массив обрушения движется вдоль поверхности обрушения как единое целое, не мен» своей формы.

Для определения коэффициента запаса устойчивости откоса необходимо выполнить цикл расчетов, задаваясь различным положением кривой обрушения и отыскивая такую кривую, которая даст минимальное значение кн. Поиск наиболее опасной кривой выполняют последовательно, задаваясь центрами дуги обрушения. Из каждого центра проводят несколько поверхностей и за основу сравнения выбирают такую поверхность, которая дает минимальный коэффициент запаса. Для различных центров строят графики ки (рис. 12.29, а). Если расчеты выполняются на ЭВМ, необходимо задаться полем центров скольжения (рис. 12.29, б). В каждом узле поля, варьируя радиус скольжения, находят kg При расчете на ЭВМ удобно воду принимать как материал с ср=0 и с=0, обращая внимание на то, чтобы кривая скольжения целиком располагалась в выбранной системе координат. Целью построения этих графиков является определение Aminmm. Допустимые значения Ащш min ПРИ нормальных условиях эксплуатации и особых сочетаниях нагрузок для плотин зависят от их класса.




Следует обратить внимание на то, что для плотин Ш и IV классов нормативные значения коэффициентов запаса невелики. Это объясняется тем, что в самих методах расчета (в силу допущений, которые идут в запас прочности), в методике назначения расчетных характеристик грунтов (чаще всего назначаются характеристики обеспеченностью 95 %) уже заложены существенные запасы.

Учет сейсмических сил в решении задачи об устойчивости плотины изложен в гл. 17.

Все расчеты устойчивости низового откоса обычно выполняют при уровне воды в верхнем бьефе на отметке НПУ, ФПУ и соответственно минимальном и максимальном уровнях воды в нижнем бьефе.

Расчет устойчивости верхового откоса выполняют при различных положениях воды в верхнем бьефе на отметке НПУ, УМО, от основания (Н глубина воды в ВБ), если такая схема возможна при производстве работ и эксплуатации плотины. Если уровень 1/3# является расчетным только в период наполнения водохранилища и не может держаться долго, то к нему применим критерий особых сочетаний нагрузок.

При расчете устойчивости верхового откоса интерес представляет случай быстрого снижения уровня воды в водохранилище. В этом случае в водохранилище образуется неустановившийся фильтрационный поток из тела плотины в водохранилище. Приближенно можно считать грунт выше уровня воды в водохранилище в водонасыщенном состоянии. О критерии, позволяющем различай) расчетные случаи при сработке водохранилища, см. [109].При предварительном назначении положения поверхности обрушения можно руководствоваться следующим:

а) если грунт основания прочнее грунта тела плотины, то поверхность обрушения может не захватывать основание;
б) если грунт основания или прослойка грунта в основании менее прочны, чем грунт плотины, то необходимо стремиться, чтобы максимально возможная часть поверхности обрушения прошла через основание.

Проверка опасности вымывания и сползания (оплывания) части грунта по откосу. При вытекании (высачивании) фильтрующей воды на откосе плотины скорость фильтрации в точке высачивания А (рис. 12.30) направлена по касательной к линии депрессии (по откосу) и равна. В различных точках зоны высачивания АВ направление выходной скорости постепенно изменяется» становясь нормальной к откосу в точке В. Касательная составляющая скорости, остается постоянной, нормальная составляющая возрастает и теоретически к точке В достигает бесконечности (эпюра АВ, на рис. 12.30, о), а практически некоторого конечного значения.

Под уровнем воды на участке откоса ВС линии токов выходят нормально откосу со скоростями, меньшими скорости на участке высачивания, поэтому устойчивость частиц грунта на участке высачивания меньше, чем на подводном участке откоса.

Единичный объем несвязного фунта в точке М (см. рис. 12.31, а), находящийся под действием силы веса и удельного фильтрационного давления fj направленного под углом а к откосу, удерживается на откосе благодаря силе трения. Условие равновесия записывают (проектируя все силы на линию откоса) следующим образом:

В случае возведения плотины на проницаемом основании величина tgOi должна быть, по данным В.М. Шестакова, несколько меньше (примерно на 15%).

При увеличении угла а ниже точки А значение должно возрасти, но на откосе А будет уже не только фильтрационный поток, но и открытый поток с иными закономерностями.

Четкого решения для этих условий пока нет; практически можно пользоваться выражением (12.45), вводя лишь некоторый запас.

Для предотвращения оплывания откоса достаточно уложить наслонный дренаж. Этот дренаж практически всегда укладывают и из условия защиты от промерзания. Более радикально задача решается устройством дренажа в теле плотины, благодаря которому кривая депрессии вообще не выходит на откос.

Устойчивость откоса из связных грунтов, обладающих сцеплением между частицами, на участке высачивания обеспечена лучше.

Расчет устойчивости экранов плотин из связного грунта сводится к проверке возможности оползания:

1) защитного слоя из пористого грунта по экрану;
2) самого экрана вместе с защитным слоем.

Проверка защитного слоя и экрана вместе с защитным слоем может быть выполнена по методу круглоцилиндрических поверхностей скольжения, проводимых внутри защитного слоя и внутри экрана.

Для случая тонких экранов проверку можно проводить по методу плоской поверхности скольжения.

Расчет защитного слоя ведут в предположении, что часть его ССДВ (см. рис. 12.30, б) весом может сползти по наклонной плоскости СД под действием составляющей веса чему препятствует сила трения и реакция призмы АС (У. Основание плотины обычно принимается прочным. Условие равновесия защитного слоя

Фактически отпор Ер призмы АСС (может быть определен по Понселе или Кульману [200]).

При расчете следует проверить наиболее опасный случай быстрого опорожнения водохранилища, когда вес защитного слоя, расположенного выше сниженного уровня воды верхнего бьефа, надо принимать как для насыщенного или полунасыщенного водой, а не взвешенного.

Расчёт устойчивости естественных откосов

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 24 Ноября 2013 в 06:54, курсовая работа

Краткое описание

Курсовая 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.

Содержание

Введение
1 Метод круглоцилиндрической поверхности скольжения
1.1 Расчёт устойчивости склона
2 Метод горизонтальных сил
2.1 Расчёт устойчивости склона
2.1.1 Графический метод
2.1.2 Аналитический метод
3.Сравнение и анализ расчетных методов. Выводы.
Список используемых источников

Прикрепленные файлы: 1 файл

5fan_ru_Расчет устойчивости естественных откосов.doc

НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
АРХИТЕКТУРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет архитектуры и градостроительства

к курсовой работе по теме:

«Расчет устойчивости естественных откосов»

Студент V курса, гр.714, М.С.1/05 В.А.Пономарева

Руководитель, С.С. Казнов

г Н.Новгород – 2012г

1 Метод круглоцилиндрической поверхности скольжения

1.1 Расчёт устойчивости склона

2 Метод горизонтальных сил

2.1 Расчёт устойчивости склона

2.1.1 Графический метод

2.1.2 Аналитический метод

3.Сравнение и анализ расчетных методов. Выводы.

Список используемых источников

Введение

Курсовая 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.
Читать еще:  Элитная отделка домов кирпичом

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 круглоцилиндрической поверхности скольжения;

2 способ – Метод горизонтальных сил.

1 Метод круглоцилиндрической 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:

Об устойчивости откосов и склонов, включая армогрунтовые

В последние годы инженерам все чаще приходится решать задачи, связанные со строительством сооружений на природных склонах, или же возводить искусственные откосы. В связи с этим оползневая опасность и предотвращение катастроф, связанных с ней, становятся все более актуальными проблемами.

В настоящей статье приводятся некоторые актуальные примеры аварий, вызванных некачественными инженерными изысканиями и проектированием на оползневых склонах и предлагаются пути повышения качества расчетов.

Значительная часть населения Земли живет в условиях оползневой опасности. Причин обрушения естественных склонов и искусственных откосов существует очень много. Это и деградация свойств грунтов при увлажнении, и сейсмика, и изменение конфигурации (подмыв, подрезка), и пригрузка, и техногенные воздействия и т.д. Устойчивость возводимых откосов можно оценить достаточно точно, поскольку в них свойства грунтов измеряются и контролируются. Грунтовые массивы можно укреплять нагелями, геосинтетикой, искусственными волокнами (фиброй), подпирать сваями и/или стенами. Для таких откосов нужны свои методы расчета.

Искусственные земляные массивы также подвержены авариям. Приведем для примера две известных крупных аварии, произошедших совсем недавно в США.

Разрушение ограждающей дамбы шламохранилища горной разработки меди и золота (компания British Imperial) в Британской Колумбии на западе Канады (Mount Pouley, Canada, B.C.) в августе 2015 г. привело к утечке ?10 миллионов м3 шлама в окружающие леса, озера и реки. По заключению независимой комиссии экспертов, авария произошла из-за недочетов изысканий (был пропущен прослой слабого грунта в основании дамбы), и проектирования (завышена крутизна откоса).

Вторая авария – это разрушение самой высокой в США армогрунтовой насыпи высотой 73 м, возведенной для удлинения взлетно-посадочной полосы в аэропорту Йигер, вблизи г. Чарльстоун, штат Западная Вирджиния США (Yеager Airport, Charlestone, West Virginia, USA). Причины этой аварии активно обсуждались в Интернете на англоязычном сайте Geotechnical Engineering. Выдвигались различные версии, но единодушия не было. На наш взгляд, армирующие полотнища были слабо скреплены друг с другом на внешней стороне откоса, т.е. фактически «драпировали», а не удерживали грунт от выдавливания наружу. Такие дефекты имеют тенденцию прогрессировать. Это привело к длительному (?2 года) разрушению за счет последовательного выдавливания грунта из насыпи наружу в местах нарушений слабых соединений армирующих элементов. Это началось, возможно, в одной или нескольких точках, а затем процесс разрушения начал прогрессировать.

Эти и множество других примеров показывают актуальность разработки и уточнения методов проектирования и расчета устойчивости искусственных откосов, включая армированные.

Методы расчёта устойчивости

Исследования устойчивости откосов/склонов продолжается уже 100 лет, за это время было разработано много методов расчета, которые можно разделить на три следующие группы:

Большинство методов расчета устойчивости откосов/склонов дают решения в условиях плоской задачи при допущении о форме линии скольжения (разрушения): прямая, окружность, логарифмическая спираль, ломаная линия, искомая линия. В некоторых методах учитывается образование закола в верхней части откоса. Решение получается минимизацией коэффициента устойчивости K=R/F, по геометрическим параметрам виртуальных линий скольжения, где F – сумма сдвигающих, а R – сумма удерживающих усилий вдоль линии скольжения. В отличие от этих методов в методе Моргенштерна-Прайса [1] форма линии скольжения определяется конечными приращениями.

К.Терцаги в своей книге [2] предложил учитывать закол (вертикальную трещину) в верхней части откоса, который предшествует разрушению, инициируя затем потерю общей устойчивости.

Решения В.В. Соколовского [3] разработаны для оценки устойчивости однородных откосов в условиях предельного состояния, которое достигается сразу во всех точках области разрушения (статическое разрушение). Очевидно, что устойчивость при прогрессирующем (кинематическом) разрушении меньше, чем при статическом.

Ко второй группе относятся методы построения «равнопрочного» или «равноустойчивого» профиля откоса в условиях плоской задачи. Такой профиль возникает после обрушения ранее существовавшего массива грунта. Предполагается, что, сравнивая форму такого откоса с формой существующих откосов, можно оценить, насколько устойчивы последние.

Впервые такие откосы рассматривал В.В.Соколовский [3] (не называя их «равнопрочными» или «равноустойчивыми»), который показал, что после обрушения существующего откоса образуется новый откос, который имеет выполаживающуюся нижнюю часть и вертикальную и даже нависающую верхнюю часть — «закол», ведь связный грунт может работать на растяжение. Такие откосы мы часто видим по берегам рек и водоемов.

Н.Н.Маслов предложил и термин, и метод определения «равнопрочного» контура откоса [4], напоминающего по форме профили берега рек и водоемов, которые периодически оползают за счет подмыва водой.

Контур такого «равнопрочного» откоса по Н.Н.Маслову возникает за счет разрушения однородного полубесконечного тела с горизонтальной поверхностью в условиях плоской задачи. Но такое разрушение невозможно без значительного внешнего воздействия, что физически необъяснимо. Кроме того, в разрешающем уравнении для определения «равнопрочной» линии разрушения такого откоса автором была допущена ошибка: неучет наклона линии скольжения при учете вклада сцепления грунта. Тем не менее, «равнопрочные» откосы Н.Н.Маслова по форме очень похожи на откосы, образовавшиеся после оползней.

В [5] дана форма аналогичного, но уже «равноустойчивого» откоса, и такая же, как у откосов Соколовского. Но в формуле 6.53 на стр. 155 допущена опечатка, т.к. эта формула дает высоту устойчивого вертикального откоса, а не нагрузку, как указано в [5].

Метод конечных элементов (PLAXIS, MIDAS) дает возможность упругопластического расчета двухмерных и трехмерных откосов/склонов. Но в этих методах не учитывается образование сдвиговых разрывов грунта в «пластических» зонах. Поэтому результаты решения зависят от влияния размера ячейки сетки разбиения расчетной области на конечные элементы.

Итак, за прошедшие 100 лет начиная с появления первого метода расчета устойчивости откоса по гипотезе о круглоцилиндрической форме поверхности скольжения, предложенного в 1916 г. Р.Петерсоном (позднее «метод Шведского Геотехнического Общества»), разработано много таких методов, но, в основном, они отличаются лишь принятой формой линии скольжения, что не является существенным фактором. Гораздо важнее учет пространственного характера разрушения и пространственной неоднородности грунтовых массивов. Но именно это в данном методе не учитывается.

Направления новых исследований

Два примера недавних аварий (см. выше) указывают направления новых исследований.

Авария дамбы хвостохранилища (см. рис.1) произошла, на наш взгляд, из-за растяжения этой дамбы вдоль ее продольной оси, имеющей неправильную кольцевую форму, давлением жидких отходов изнутри наружу. Этот эффект был усилен прослойкой слабых ледниковых глин, залегающих ниже основания дамбы. В данном случае проектный расчет в условиях плоской задачи не представителен. Это типичная пространственная задача. Такой расчет можно сделать методом конечных элементов, по крайней мере для осесимметричного случая, но именно решение пространственной задачи отражает реальность. Как уже указано выше, в программах МКЭ грунтовая среда – всегда сплошная и не учитывает возникновение сдвиговых разрывов при достижении предельного состояния, что ведет к завышению прочности грунта на сдвиг.

Читать еще:  Цвета кирпича для строительства дома

Прогрессирующее разрушение откоса армогрунтовой насыпи (рис. 2, 3) продолжалось около двух лет. Не было аварийных разрушений, постепенно армогрунтовый откос пришел в непригодное состояние.

Это важный случай из практики, т.к. сейчас широко используются методы армирования откосов различными материалами и способами.

Уточнение параметрической формы линии скольжения при расчете устойчивости откоса не является существенным, т.к. это мало влияет на величину расчетного коэффициента устойчивости. Гораздо важнее учесть влияние возможной неравномерности свойств грунтов, слагающих откос, между точками измерения параметров грунта. При отсутствии таких данных параметры грунтов можно варьировать с помощью аппроксимирующей функции между точками измерения, оценивая получаемую разницу результатов расчета, например, в %. Для этого нужно выполнять не один, а серию расчетов, учитывающих разброс исходных данных.

Большинство существующих методов расчета армогрунтовых откосов предполагают замену арматуры на усилия, равные ее прочности на разрыв, и иногда на срез. А.Savitzky [6] предложил заменять арматуру на эквивалентное сцепление грунта, что сводит расчет устойчивости армогрунтового откоса к расчету откоса с увеличенным сцеплением (В.А.Барвашов [7]).

Автор надеется, что представленная информация инициирует дискуссию по рассмотренным вопросам.

Реферат: Устойчивость откосов и склонов

Общие положения

Откосом называется искусственно созданная поверхность, ограничивающая природный грунтовый массив, выемку или насыпь. Откосы образуются при возведении различного рода насыпей (дорожное полотно, дамбы, земляные плотины и. т.д.), выемок (котлованы, траншеи, каналы, карьеры и .п.) или при перепрофилировании территорий.

Склоном называется откос, образованный природным путем и ограничивающий массив грунта естественного сложения.

При неблагоприятном сочетании разнообразных факторов массив грунтов, ограниченный откосом или склоном, может перейти в неравновесное состояние и потерять устойчивость.

Основными причинами потери устойчивости откосов и склонов являются:

устройство недопустимо крутого откоса или подрезка склона, находящегося в состоянии, близком к предельному;

увеличение внешней нагрузки (возведение сооружений, складирование материалов на откосе или вблизи его бровки);

изменение внутренних сил (увеличение удельного веса грунта при возрастании его влажности или, напротив, влияние взвешивающего давления воды на грунты);

неправильное назначение расчетных характеристик прочности грунта или снижение его сопротивления сдвигу за счет, например повышения влажности;

проявление гидродинамического давления, сейсмических сил, различного рода динамических воздействий (движение транспорта, забивка свай и. т.п.).

Инженерные методы расчета устойчивости откосов и склонов

В проектной практике применяются инженерные методы расчета устойчивости, содержащие различного рода упрощающие предположения. Наиболее распространенный из них – метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения, относящий к схеме плоской задачи.

Рис. 1. Схема к расчету устойчивости откосов методом круглоцилиндрических поверхностей скольжения: а) – расчетная схема; б) – определение положения наиболее опасной поверхности скольжения; 1, 2, … — номера элементов.

Этот метод был впервые применен К. Петерсоном в 1916 г. для расчета устойчивости откосов (тогда и долгое время назывался методом шведского геотехнического общества).

Рассмотрим широко используемую модификацию этого метода. Предположим, что потеря устойчивости откоса или склона, представленного на рис. 1, а, может произойти в результате вращения отсека грунтового массива относительно некоторого центра . Поверхность скольжения в этом случае будет представлена дугой окружности с радиусом r и центром в точке . Смещающийся массив рассматривается как недеформируемый отсек, все точки которого участвуют в общем движении. Коэффициент устойчивости принимается в виде

, (1)

где и — моменты относительно центра вращения всех сил, соответственно удерживающих и смещающих отсек.

Для определения входящих в формулу (1) моментов отсек грунтового массива разбивается вертикальными линиями на отдельные элементы. Характер разбивки назначается с учетом неоднородности грунта отсека и профиля склона так, чтобы в пределах отрезка дуги скольжения основания каждого i-го элемента прочностные характеристики грунта j и с были постоянными. Вычисляются силы, действующие на каждый элемент: вес грунта в объеме элемента и равнодействующая нагрузки на его поверхность . При необходимости могут быть также учтены и другие воздействия (фильтрационные, сейсмические силы и т.д.). Равнодействующие сил считаются приложенными к основанию элемента и раскладываются на нормальную и касательную составляющие к дуге скольжения в точке их приложения. Тогда

; (2)

Соответственно момент сил, вращающих отсек вокруг 0, определился как

(3)

где п – число элементов в отсеке.

Принимается, что удерживающие силы в пределах основания каждого элемента обусловливаются сопротивлением сдвигу за счет внутреннего трения и сцепления грунта. Тогда с учетом выражения для закона кулона можно записать

, (4)

где — длина дуги основания i-го элемента, определяемая как . Здесь — ширина элемента)

Отсюда момент сил, удерживающих отсек, будет иметь вид

. (5)

Учитывая формулу (1), окончательно получим

. (6)

При устойчивость отсека массива грунта относительно выбранного центра вращения 0 считается обеспеченной. Основная сложность при практических расчетах заключается в том, что положение центра вращения 0 и выбор радиуса r, соответствующие наиболее опасному случаю, неизвестны. Поэтому обычно проводится серия таких расчетов при различных положениях центров вращения и значениях r. Чаще всего наиболее опасная поверхность скольжения проходит через нижнюю точку откоса или склона. Однако если в основании залегают слабые грунты с относительно низкими значениями прочностных характеристик j и с, то это условие может не выполняться.

Один из приемов нахождения наиболее опасного положения поверхности скольжения заключается в следующем. Задавясь координатами центров вращения 01 , 02 , …, 0n на некоторой прямой, определяют коэффициенты устойчивости для соответствующих поверхностей скольжения и строят эпюру значений этих коэффициентов (рис.1,б). Через точку 0min , соответствующую минимальному коэффициенту устойчивости, проводят по нормали второй отрезок прямой и, располагая на нем новые центры вращения , , …, вновь оценивают минимальное значение коэффициента устойчивости. Тогда и определит положение наиболее опасной поверхности скольжения. При устойчивость откоса или склона будет обеспечена.

Мероприятия по повышению устойчивости откосов и склонов.

Одним из наиболее эффективных способов повышения устойчивости откосов и склонов является их выполаживание или создание уступчатого профиля с образованием горизонтальных площадок (берм) по высоте откоса. Однако это всегда связано с увеличением объемов земляных работ. При относительно небольшой высоте откосов может оказаться эффективной пригрузка подошвы в его низовой части или устройство подпорной стенки, поддерживающей откос. Положительную роль также играют закрепление поверхности откоса одерновкой, мощением камнем, укладкой бетонных или железобетонных плит.

Важнейшим мероприятием является регулирование гидрогеологического режима откоса или склона. С этой целью сток поверхностных вод перехватывается устройством нагорных канав, отведением воды с берм. Подземные воды, высачивающиеся на поверхности откоса или склона, перехватываются дренажными устройствами с отведением вод в специальную ливнесточную сеть.

При необходимости разрабатываются сложные конструктивные мероприятия типа прорезания потенциально неустойчивого массива грунтов системой забивных или набивных свай, вертикальных шахт и горизонтальных штолен, заполненных бетоном и входящих в подстилающие неподвижные части массива. Используется также анкерное закрепление неустойчивых объемов грунта, часто во взаимодействии с подпорными стенками или свайными конструкциями.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector