Zabor-33.ru

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

Коэффициент запаса устойчивости откоса это

Расчет устойчивости земляных откосов

Расчет устойчивости земляных откосов — раздел Домостроительство, Возросший интерес к малой гидроэнергетике в настоящее время связан с рядом факторов Как Правило, Откосы Земляной Плотины Не Являются Однородными По Со­Ставу; Даж.

Как правило, откосы земляной плотины не являются однородными по со­ставу; даже в плотине из однородного грунта часть последнего, лежащая ниже кривой депрессии, имеет иные физические свойства, чем вышележащей сухой грунт: иной объемный вес, иное сцепление, наличие фильтрационных сил. Кроме того, в большинстве случаев основание плотины может деформировать­ся вместе с откосами.

Целью расчета является определение коэффициентов запаса устойчиво­сти откосов плотины заданного поперечного профиля.

При проверке устойчивости низового откоса основным расчетным случа­ем является схема с установившимся фильтрационным потоком в теле плоти­ны, уровень верхнего бьефа на отметке НПУ, а уровень нижнего бьефа -максимальный.

Минимальные допускаемые коэффициенты запаса устойчивости откосов при основном и особом сочетании нагрузок, установленные СНиП в зависимо­сти от классов капитальности сооружения приведены в таблице 10.

Предполагается, что в грунте плотины и основания может образоваться поверхность обрушения, принимаемая за круглоцилиндрическую, по которой под действием сил веса грунта откоса произойдет сползание его и выпучивание основания. Оползание будет иметь место, если момент веса G грунта в преде­лах, отсекаемых круговой поверхностью, относительно центра вращения О M=Gg будет больше момента сил трения и сцепления по поверхности скольже­ния.

1) Выбор радиусов и положения центров кривых скольжения

Обычно расчет производится для ряда точек центров кривых скольжения, выбираемых в области центров наиболее опасных кривых.

По В.В.Фандсеву, эта область расположена между двумя прямыми, вос­становленными из центра откоса (рисунок 38) под углом 85° и перпендикуляр­но к основанию плотины.

Между этими прямыми из центра откоса проводятся две дуги окружно­сти радиусами, зависящими от заложения откоса и высоты плотины Нпл (таблица 11).

Рисунок 38 — Области центров наиболее опасных поверхностей скольжения

При промежуточных значениях заложения откосов величины r1пл и r2пл принимаются по интерполяции. В этой области и принимаются ряд точек центров, последовательно приближаясь к наиболее опасной области. Лучше всего в начале принимать первым центром точку OI на расстоянии 0,5(r1 + r2) по прямой, проведенной под углом 85° к откосу. Затем точку 2 (рисунок 20) и точку 3 между ними. Если при этом величина kс растет, то переходят за об­ласть точки O1 во внешнюю сторону. После нахождения минимума на этой прямой от центра с минимальным значением kс выбирают ряд точек в направ­лении прямой 2-2 до тех пор, пока не отыщется центр с минимальным значени­ем kс.

Для каждой точки значение предельных радиусов кривых скольжения, больше которых принимать не следует, определяется по таблице 12.

Т/Нпл Т-глубина залегания водоупора зазазалегания водоупораЗначение R/Hпл, призаложении откосов
1:11:21:31:41:51:6
0,251,5-2,01,6-2,22,3-3,03-4,54-5,55-6,5
0,51,5-2,31,8-2,62,4-3,23-4,54-5,55-6,5

Эта тема принадлежит разделу:

Возросший интерес к малой гидроэнергетике в настоящее время связан с рядом факторов

Возобновляемые и нетрадиционные источники энергии а особенно малая гидроэнергетика за последние десятилетия заняли устойчивое положение в качестве.. строительство гидроузлов комплексного назначения ведется в самых различных.. возросший интерес к малой гидроэнергетике в настоящее время связан с рядом факторов в промышленно развитых районах в..

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Расчет устойчивости земляных откосов

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным ля Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Все темы данного раздела:

Виды водоподпорных сооружений
Водоподпорным называется сооружение, удерживающее с одной своей стороны воду на более высоком уровне, чем с другой. Часть водоема, реки или канала по ту сторону водоподпорного соо­ружения,

Назначение гидроузлов
Комплексы гидротехнических сооружений, в которых создается подпор воды, называются подпорными или напорными гидроузлами. В соответствии с водохозяйственными целями, для которых напорные уз

Состав сооружений в гидроузлах
В состав гидроузла входят постоянные и временные сооружения. Постоянные сооруженияделятся на основные, вспомогательные и прочие. Основные сооружения обеспе

Деление плотин по условиям пропуска ими воды
Вода из верхнего бьефа может выпускаться в нижний или через плотину или через другие сооружения гидроузла. Плотины, не допускающие пропуска через них воды, называются глухи­ми, а допускающ

Действие плотины (узла) на верхний и нижний бьефы
Водоподпорное сооружение, возведенное в реке, создает подъем уровня воды в верхнем бьефе, что влечет за собой ряд последствий: уменьшение ско­ростей течения, отложение наносов, подъем уровня грунто

Фильтрация воды под сооружениями
Основание плотины — различные горные породы — обычно в той или иной мере проницаемо для воды. Как известно, наиболее проницаемы для воды грунты галечные, гравелистые, затем песчаные, супесчаные, ме

Читайте так же:
Заделка дверных откосов своими руками

Типы земляных плотин
Поперечное сечение земляной плотины представляет собой обычно тра­пецию (рисунок 6) или близкую к ней фигуру с ломаным очертанием боковых сторон, называемых откосами. В зависимости от применяемых д

Деление земляных плотин по способам их возведения
По способам постройки плотины делятся на следующие типы: а) плотины насыпные, возводимые путем сухой отсыпки грунта и после­ дующего его уплотнения (укатки); б) плотины намывн

Условия работы земляной плотины
Материал тела земляной плотины, вообще говоря, всегда в той или иной мере проницаем для воды. Поэтому в теле плотины создается поток воды, фильтрующейся из верхнего бьефа в нижний.

Дренаж плотин
В целях уменьшения водонасыщенной зоны в плотинах и повышения ус­тойчивости откосов, получения более обжатых и экономичных профилей пло­тин применяется дренаж плотин, т.е. введение в тело плотин зо

Выбор типа земляной плотины. Роль имеющихся для плотины материалов
Многочисленные типы земляных плотин в основном определяются нали­чием того или иного местного материала. Наиболее простым, дешевым и удобным в производственном отношении является ил плотин

Общие требования к материалам для земляных плотин
Основными качествами, которыми должен обладать грунт для тела одно­родной земляной плотины, являются водонепроницаемость, прочность, харак­теризуемая в основном внутренним трением и сцеплением, и в

Гранулометрический состав грунта
Основной характеристикой грунта, по которой можно судить о его важ­нейших свойствах, является гранулометрический состав. Насыпные плотины. Наилучшим грунтом для однородной, земляной пло­ти

Водоустойчивость и примеси
Грунты, укладываемые в частях плотины, насыщаемых водой, должны обладать водоустойчивостью, т.е. не должны разжижаться и растворяться в во­де; водорастворимых примесей допускается не более 3%. Одна

Для проектирования
Основные характеристики грунтов тела плотины, которые необходимо определять и использовать при проектировании: — гранулометрический состав; — объемный и удельный веса; —

Общие положения
Земляная плотина, правильно сконструированная и построенная, должна удовлетворять следующим условиям: • плотина и ее основание должны быть устойчивы при всех возможных условиях их работы;

Назначение основных размеров профиля плотины
Форма профиля плотины — обычно неравнобокая трапеция, стороны ко­торой, т.е. откосы, прямолинейны или представляют собой ломаные линии, уполаживающиеся книзу (рисунок 13). Уклоны и форма о

Отметка гребня плотины
Отметку гребня плотины в соответствии со СНиП 2.06.04-82 «Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов)» следует назначать на основе расчета возвышения его на

Конструкции гребня и крепления откосов
Гребень плотины укрепляют одеждой в соответствии с типом устраивае­мой на нем дороги (шоссе, мостовая, асфальтированная), он имеет обочины для пешеходного движения. С напорной стороны устраивают па

Устройства, регулирующие фильтрацию в земляных плотинах
Наиболее часто применяемыми противофильтрационными устройствами в теле плотины являются экраны, понуры и ядра, диафрагмы. Противофильтра-ционные устройства выполняются из суглинков, супесей, глин и

Экраны и понуры
Пластичные экраны и понуры устраивают из глины, глинобетона, суг­линка, торфа и асфальта. Материал и толщина экрана должны удовлетворять тем же требованиям, которые предъявляются и к материалам пон

Ядра и диафрагмы
Ядра, устраиваемые из пластичного материала, представляют собой одно из самых распространенных водонепроницаемых устройств в земляных плоти­нах. Материалом для ядра могут служить глина, суглинок, г

Дренаж земляных плотин
Дренаж земляных плотин является чрезвычайно важным и в большинстве случаев обязательным мероприятием и применяется в следующих видах: а) дренаж тела плотины; б) дренаж основания; в) дренаж откосов.

Противофильтрационные устройства в основании плотины
Конструкция противофильтрационных устройств в основании плотины зависит от характеристики проницаемых грунтов. 1. Мощность проницаемых (коэффициент фильтрации грунтов основания ко б

Сопряжение упорных призм грунтовых плотин с основанием
Возводить упорные призмы из значительно более прочного (со значе­ниями φ и C) материала, чем основание, не всегда целесообразно, идти на это следует только при отсутствии менее прочного и боле

Обратные фильтры
Увеличение градиентов и скоростей фильтрации в случае устройства дренажа усиливает опасность суффозии грунта. Защитным мероприятием про­тив последней являются обратные фильтры, которые играют вообщ

Однородные плотины на водонепроницаемом основании конечной мощности Т
6. I Глотана без дренажа (к,„ = кос) Расход через плотину на 1 п.м её длины в

Интересные и нужные сведения о строительных материалах и технологиях

Основы расчета общей устойчивости откосов земляной плотины

Случай нарушения общей устойчивости откоса плотины показан на рис. 2.8. Такого рода физическое явление весьма сложно: в толще грунта возникают области пластических деформаций, поверхность сдвига грунта не выражена определенно; нарушение прочности грунта вдоль этой поверхности сдвига происходит не одновременно и т. п.

В силу сказанного подвергать расчету устойчивость действительного грунта нет необходимости. Практически поступают следующим образом: действительный откос заменяют воображаемой неполной моделью; воображаемой в том смысле, что мы ее создаем в своем воображении, неполной — поскольку эта модель неполно отражает действительные условия работы откоса, несколько схематизируя их. Очевидно, несоответствие воображаемой модели действительному откосу можно откорректировать только путем введения в результаты расчета соответствующего коэффициента запаса.

Читайте так же:
Облицовка откосов плиткой своими руками

Можно считать, что в настоящее время для расчета устойчивости земляных откосов мы располагаем только двумя воображаемыми моделями: 1) моделью локального предельного равновесия; 2) моделью повсеместного предельного равновесия, которую можно назвать моделью Ренкина—Соколовского—Голушкевича.

Согласно первой модели считают, что в момент предельного равновесия всего откоса (рис. 2.46) во всех точках некоторой только одной наиболее опасной поверхности сдвига ABC одновременно возникает предельное равновесие, причем во всех точках этой поверхности (см. площадку ab) одновременно удовлетворяется известное уравнение Кулона

Что касается других поверхностей, намеченных внутри тела отсека, то согласно первой, модели какиелибо ограничения (условия) на них не налагаются.

Согласно второй модели предполагается, что в момент предельного равновесия всего откоса в целом через любую точку тела откоса должна проходить соответствующая поверхность обрушений типа поверхности ABC (см. выше). В теле откоса одновременно возникает множество поверхностей предельного равновесия (одинаково опасных поверхностей сдвига). Таким образом, согласно второй модели сдвиг любого тела обязательно должен происходить с одновременным «расползанием» всего этого тела (т. е. с изменением его формы, как в случае жидкого тела). В практике почти исключительно используют первую модель, как более общую и более отвечающую физической природе явления.

Согласно модели локального предельного равновесия при построении расчета устойчивости заданного откоса поступают следующим образом:

1) через фд и сд обозначают действительные расчетные прочностные (сдвиговые) характеристики грунта (см. §1.3), после чего мысленно снижают эти характеристики до критических значений фк и ск, при которых откос оказывается в состоянии предельного равновесия;
2) полученную так называемую предельную схему воображаемой модели откоса подвергают расчету, применяя формулу Кулона (2.59), в результате находят для предельной схемы значения

Согласно указаниям СНиПа, критериями прочности и устойчивости сооружений являются неравенства вида

В данном случае tg(pK, ск могут служить для количественной оценки активных сил характеризуют реактивные силы. В этих условиях коэффициент запаса kl , получаемый по (2.60), может сопоставляться с комплексом, который можно трактовать как допустимый коэффициент запаса.

Таким образом, задача собственно расчета должна состоять в отыскании для заданного откоса значений фк и ск. Для этого: а) условно задают геометрическую форму возможной поверхности сдвига — или в виде дуги окружности ABC (рис. 2.47, а), или в виде ломаной линии 1—2—3—4 (рис. 2.47, б) (число сторон этой линии принимают не более 2. 3); б) намечают в теле откоса множество возможных поверхностей сдвига принятой геометрической формы; в) каждая намеченная поверхность сдвига выделяет соответствующий отсек обрушения грунта (см. отсек, заштрихованный на рис. 2.47, а или б); используя законы механики, анализируют устойчивость выделенных отсеков обрушения и для каждого из них определяют фк и ск; заметим, что существует много различных способов их определения; г) среди всех намеченных поверхностей сдвига выбирают ту поверхность, которая характеризуется максимальными значениями найденных фк и ск; эту поверхность и считают самой опасной, причем отвечающие ей значения фк и ск подставляют в формулу (2.60) и в результате находят k. Более подробно определение дано в §2.16 и 2.17.

Для разных способов определения k°3 величина т, входящая может иметь различные значения. При применении способов Крея, Терцаги и Чугаева (весового давления, а также наклонных и горизонтальных сил) можно полагать т = 0,95. Значения коэффициентов kH, пс приведены в табл. 2.1.

Расчеты устойчивости откосов часто осложняются необходимостью учета фильтрационных и сейсмических сил, а также неоднородностью грунта и избыточного порового давления, обусловленного консолидацией.

При выполнении этих расчетов (требующих относительно большого объема вычислительной работы) приходится пользоваться специальной литературой, в частности [22].

Коэффициент запаса

Коэффициент запаса — величина, показывающая способность конструкции выдерживать прилагаемые к ней нагрузки выше расчётных. Наличие запаса прочности обеспечивает дополнительную надёжность конструкции, чтобы избежать повреждений и разрушения в случае возможных ошибок проектирования, изготовления или эксплуатации.

Общая формула для коэффициента запаса имеет вид:

n = S T >>

где S — предельно допустимое значение рассматриваемой величины (силы, напряжения, перемещения и т. д.); Величина получена при механических испытаниях материала.

Величина выбирается в соответствии с критерием работоспособности конструкции.

Критерий работоспособности выполняется, если

left[nright]>»> n > [ n ] left[nright]> left[nright]>»/> ,

где [ n ] — минимально допустимый коэффициент запаса.

Строгих методов для выбора допустимых коэффициентов запаса не существует, поскольку коэффициент является мерой незнания всех факторов, влияющих на работу конструкции. Выбор производится на основе опыта эксплуатации аналогичных конструкций. В каждой отрасли промышленности существуют собственные нормативы, определяющие допустимые коэффициенты запаса. Наименьшие коэффициенты используются в аэрокосмической отрасли, в силу жестких требований к весу конструкции. Очень большие запасы (порядка 4. 6) используются для грузоподъёмного оборудования, в особенности для перевозящего людей (для троса пассажирского лифта коэффициент достигает 10).

Читайте так же:
Окраска наружных откосов расценка смета

В западной литературе также используются связанные величины:

  • s = n − 1 (margin of safety);
  • R F = 1 n >>(reverse factor).

Содержание

  • 1 В механике
    • 1.1 В зависимости от критериев работоспособности
      • 1.1.1 Прочность
      • 1.1.2 Устойчивость формы
      • 1.1.3 Деформативность
      • 1.1.4 Устойчивость положения
      • 1.1.5 Воздействие на другие конструкции
      • 1.1.6 Выполнение функции
    • 1.2 В зависимости от условий работы
  • 2 В светотехнике
  • 3 Нормативные документы
  • 4 Примечания
  • 5 Литература

В механике [ править | править код ]

В зависимости от критериев работоспособности [ править | править код ]

В механике используются следующие критерии работоспособности:

  • Прочность:
    • По допускаемым напряжениям;
    • По предельным нагрузкам;
  • Деформативность;
  • Устойчивость формы:
    • Общая;
    • Местная;
  • Устойчивость положения:
    • Устойчивость к скольжению;
    • Устойчивость к опрокидыванию;
  • Воздействие на другие конструкции;
  • Выполнение функции.

Рассмотрим расчет коэффициента запаса для каждого из этих критериев.

Прочность [ править | править код ]

При расчете на прочность по допускаемым напряжениям коэффициент запаса вычисляется по следующей формуле:

n = R c R m a x >>>>

где R m a x > — максимальное напряжение в объёме тела;

В качестве максимального напряжения могут приниматься:

  • Нормальное напряжение;
  • Касательное напряжение;
  • Эквивалентное напряжение.

В качестве допустимого напряжения могут приниматься:

При этом, экспериментально полученные значения допустимых напряжений могут умножаться на поправочные коэффициенты, зависящие от различных факторов. Так, при расчетах оборудования космических комплексов по требованиям ГОСТ Р 51282-99 вводится коэффициент K s p > , зависящий от характера напряженного состояния (изгиб тонких сечений, изгиб массивных сечений, смятие и т. д.) [1] .

При расчете на прочность по предельным нагрузкам коэффициент запаса вычисляется по формуле:

n = R c R m a x >>>>

где R m a x > — расчетная нагрузка;

R c > — критическая нагрузка, приводящая к нарушению работоспособности конструкции (предельному состоянию). Так, при расчете балок на изгиб в пластической области в качестве R c > принимается нагрузка, соответствующая переходу какого-либо сечения в пластическое состояние (пластический шарнир).

Допустимый коэффициент запаса при расчете на прочность может зависеть от следующих факторов:

  • Критичность поломки конструкции;
  • Соотношение между временным сопротивлением и пределом текучести. Чем они ближе, тем больше должен быть запас;
  • Наличие упрочняющей термообработки и степень контроля её качества. При наличии термообработки допускаемые напряжения возрастают, однако возрастает и их разброс в зависимости от качества выполнения обработки;
  • Учет отклонений нагрузки в неблагоприятную сторону.
Устойчивость формы [ править | править код ]

Коэффициент запаса вычисляют по формуле:

n = P c r P >

>>

где P — расчетная нагрузка;

P c r > — нагрузка, соответствующая потере устойчивости либо появлению возможности существования новых форм равновесия системы.

При действии нескольких нагрузок (сил, моментов, давлений и т. д.) P 1 , P 2 , . . . P k ,P_<2>. P_> в качестве n принимается наименьшее число, такое, что при одновременном приложении нагрузок n ⋅ P 1 , n ⋅ P 2 , . . . n ⋅ P k ,ncdot P_<2>. ncdot P_> возможна потеря устойчивости.

Деформативность [ править | править код ]

Коэффициент запаса деформативности вычисляется по формулам:

n d = [ Δ ] Δ e =>>> или n d = [ Θ ] Θ e =>>>

где [ Δ ] , [ Θ ] — допустимые смещения и углы поворота соответственно;

Δ e , Θ e ,Theta _> — перемещения и углы поворота в расчетной точке.

Устойчивость положения [ править | править код ]

При расчете на устойчивость от опрокидывания коэффициент запаса вычисляется по формуле:

n = M v M o >>>>

где M v > — восстанавливающий момент относительного заданного ребра опрокидывания, M o > — опрокидывающий момент относительно этого ребра.

При расчете на устойчивость от проскальзывания коэффициент запаса вычисляется по формуле:

n = P s c P s d v >>>>

где P s c > — равнодействующая сил сцепления в данной плоскости скольжения, P s d v > — равнодействующая сдвигающих сил в этой плоскости.

Для сцепления автомобиля вычисляется коэффициент запаса сцепления:

M k r > — максимальный крутящий момент на валу.

Воздействие на другие конструкции [ править | править код ]

Может производиться расчет по непревышению:

  • Ускорений;
  • Нагрузок (сил, моментов);
  • Удельных давлений;
  • Перемещений.

К примеру, могут нормироваться допустимые силы и моменты, действующие на корпус ракеты при транспортировке со стороны транспортного агрегата. При исследовании динамики автомобиля нормируются виброускорения, действующие на водителя.

Выполнение функции [ править | править код ]

Для гидроцилиндров существует понятие коэффициента запаса по усилию как отношения развиваемой цилиндром нагрузки N к внешней нагрузке R :

n = N R >>

В зависимости от условий работы [ править | править код ]

В зависимости от типа конструкции, критичности её поломки расчет может производиться для различных условий:

  • Рабочие;
  • Предельные;
  • Аварийные;
  • Условия испытаний;
  • Условия монтажа;

Условия работы влияют на выбор расчетных нагрузок и допустимых коэффициентов запаса.

В светотехнике [ править | править код ]

При расчете систем освещения коэффициентом запаса K 3 >> называется коэффициент, учитывающий снижение КЕО и освещенности в процессе эксплуатации вследствие загрязнения и старения светопрозрачных заполнений в световых проемах, источников света (ламп) и светильников, а также снижение отражающих свойств поверхностей помещения [2] .

Нормативные документы [ править | править код ]

В этом разделе приведены нормативные документы, регламентирующие расчет и выбор допустимого коэффициента запаса для различных конструкций.

Расчет устойчивости откосов

При разработке котлованов, устройстве выемок и насыпей, планировке площадок с уступами, возведении сооружений на склонах и в некоторых других случаях возникает необходимость в оценке устойчивости грунтов в откосах. Устройство очень кpyтыx откосов может вызвать нарушение его устойчивости и привести к авариям пологие откосы значительно удорожают строительство, поэтому задачей проектировщика является отыскание оптимальной крутизны откоса.

Основные виды нарушения устойчивости откосов:

оползни вращения, когда массы грунта сползают по криволинейным поверхностям скольжения (рис. 2.16, а);

— оползни скольжения (прислоненный откос), когда массы грунта сползают по подстилающей породе (рис. 2.16, 6);

— оползни разжижения, когда в результате каких-либо воздействий происходит разжижение грунтов и разжиженные массы перемещаются как вязкая жидкость;

— оползни медленного течения, когда грунт как очень вязкое тело постепенно сползает по склону, при этом поверхностные слои перемещаются быстрее ниже расположенных (рис. 2.16, в);

— обвалы, когда перемещаются поверхностные слои грунтов, не обладающие сцеплением;

— оползни обрушения, когда разрушается основание откоса (выдавливанием, суффози­ей и т. п.) И часть массива грунта откалывается, а иногда даже опрокидывается (рис. 2.16, г). Рис. 2.16. Основные виды оползней.

Потеря устойчивости отко­сов происходит в силу следующих причин:

1. устранение естественной опоры грунта в результате разработки траншеи и котлованов;

2. увеличение внешней нагрузки на откос (складирование материалов, возведение сооружений);

3. устройство недопустимо крутых откосов;

4. увеличение веса и снижение сцепления и трения грунта при его увлажнении.

В ряде случаев нарушение устойчивости происходит в результате влияния нескольких причин. Обследования большинства оползней показали, что в однородных грунтах, обладающих трением и сцеплением, потеря уcтойчивости откосов происходит в результате смещения массива грунта по круглоцилиндрической поверхноcти скольжения.

Сущноcть этого, метода заключается в следующем. Задаваясь углом вращения О откоса АВ (рис. 2.17), по радиусу R проводят поверхнocть скольжения АС через точку А, затем призму обрушения АВС делят на n* отсеков и суммируют вес каждого отсека с внешней нагрузкой (при наличии последней), прикладывая равнодействующую в точке, расположенной на поверхности скольжения. Эту силу Рi раскладывают на две составляющие: нормальную Ni к заданной поверхности и касательную Ti. Учитывается также и сцепление грунта по всей поверхности скольжения. Коэффициент надежности откоса в этом случае вычисляется как отношение момента удерживающих сил, к которым относятся силы трения, сцепления и касательная составляющая веса удерживающих отсеков к моменту сдвигающих сил (касательная составляющая веса сдвигающих отсеков). Если в этом отношении сократить радиус вращения, то получим

где fi=tgφ1,ci — соответственно коэффициент внутреннего трения и сцепления і-го участка; li— длина дуги скольжения на i-м участке; Niiсоsα — нормальная составляющая; Tirt=Pisina- касательная составляющая, действующая против движения призмы обрушения; Tis — то же, но направленная по ходу движения призмы.

В общем случае через точку А можно провести бесконечное множество поверхностей скольжения, поэтому на практике расчет осуществляют по специальной методике, для нескольких (минимум четырех) центров вращения О с определением минимального значения γn. Сущность такого приема заключается в следующем: из верхней точки откоса В проводят наклонную линию под углом 360 к горизонту (рис. 2.18). На этой линии располагают точки 01′ 02′ ОЗ’ 04,. на расстояниях, указанных на рис. 2.18, где m=ctga. Эти точки принимают в качестве центров вращения. Проводят сле­ды круглоцилиндрических поверхностей скольжения АС1. АС2. АСз. А.С4,. и для каждой точки поверхности вычисляют значение коэффи­циента запаса устойчивости по формуле (2.22). Затем откладывают некотором масштабе значения a11-1; a22-1; a3=γ3l; а44 -1 в виде отрезков, перпендикулярных линии В04 в соответствующих точках. Через концы этих отрезков строят плавную кривую. К этой кривой проводят касательную, параллельную линии ВО 4′ и точку касания проецируют на линию ВО 4′ для полученной точки О делают пятое построение, аналогичное рис. 2.17, и по формуле (2.22) находят минимальное значение коэффициента запаса устойчивости, которое должно быть не менее 1,1. 1,3 в зависимости от класса сооружения.

Если в основании откоса залегают относительно слабые грунты с углом внутреннего трения менее 100, необходимо дополнительно рассматривать возможность потери устойчивости по круглоцилиндрической поверхности, указанной пунктиром на рис. 2.18, с выпира­нием грунтов основания откоса.

Устойчивость прислоненного откоса определяется, если можно наметить вероятный сдвиг масс грунта по ломаной поверхности скольжения (рис. 2.19).

Оползающий массив грунта разбивают вертикальными плоскостями на ряд отсеков и рассматривают силы, действующие на каждый из них, начиная сверху вниз.

При рассмотрении i-го отсека учитывают приложенную к нему внешнюю нагрузку и силу тяжести грунта отсека, сумму которых Q, раскладывают на два направления: перпендикулярное плоскости сдвига этого отсека по основанию и параллельное ей. Нормальная сила Н, позволяет учесть силы трения ПО основанию Ai Вi. Кроме того, учитывают сцепление грунта при сдвиге по этой плоскости. Дополнительно на отсек действуют неуравновешенное оползневое давление от вышележащих отсеков Еi-I и неизвестное оползневое давление на нижележащие отсеки Ei. Рассмотрение уравнений равновесия (сумм проекций всех сил на направление Аi Вi и нормаль к этому направлению) позволяет найти значение оползневого давления Еi передаваемого на следующий отсел. Расчет начинают с первого отсека, на который не давит сверху оползневое давление, т. е. для которого Еi-I =0. Переходя от отсека к отсеку, достигают последнего отсека, который должен быть устойчивым при Еi-1≤0, т. е. сила Еi должна иметь противоположное (отрицательное) направление.

Чтобы откос имел определенный запас устойчивости, сдвигающие силы от собственного веса и внешних нагрузок увеличивают на коэффициент запаса устойчивости γi.

При расчете устойчивости по круглоцилиндрическим поверхностям и прислоненных откосов можно учитывать слоистость и даже линзообразность залегания отдельных грунтов, фильтрационное давление потока грунтовых вод и сейсмические воздействия.

|следующая лекция ==>
Деформации оснований|Проектирование подпорных стенок

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Коэффициент запаса устойчивости откоса это

При определенных условиях может происходить потеря устойчивости части грунтового массива, сопровождающаяся разрушением взаимодействующих с ней сооружений. Это связано с формированием в массиве некоторых областей, где соотношение между действующими напряжениями становится таким, что прочность грунта оказывается исчерпанной.

Оценка устойчивости массива грунтов основывается на анализе напряжений, возникающих в них от собственного веса и проектируемого сооружения, и сопоставлений с предельными их значениями.

Условие предельного равновесия в точке грунтового массива, характеризуются следующими выражениями теории предельного равновесия:

— для песка (4.1)

— для глинистого грунта (4.2)

Эти выражения позволяют дать оценку напряженного состояния грунта, т.е. установить, находится ли грунт в допредельном или предельном состоянии, а, следовательно, на сколько устойчив массив.

Предельное состояние грунта соответствует точке в рис. 4.1а, где осадка S уходит в бесконечность, т.о. теория предельного равновесия исследует только напряженное состояние массива грунтов и не дает возможности определить развивающиеся в нем деформации.

4.1. Критические нагрузки на грунты основания. Фазы напряженного состояния грунтовых оснований

Рассмотрим график зависимости на рис. 4.1, а.

Для связного грунта начальный участок графика Оа будет почти горизонтальным, протяженность этого участка определится величиной структурной прочности грунт, а деформация имеет упругий характер.

При увеличении давления (участок аб) осадка возрастает, развивается процесс уплотнения за счёт уменьшения пористости грунта. Зависимость близка к линейной, осадки стремятся к постоянной величине (4.1, б). Ни в одной точке основания не формируется предельное состояние. Наибольшее напряжение, ограничивающее этот участок, называется начальной критической нагрузкой pнач кр., а изменение нагрузки от 0 до pнач кр. характеризует фазу уплотнения грунта.

При изменении давления под подошвой фундамента от 0 до pнач кр. ни в одной точке основания не возникает предельное состояние, т.е. происходит только уплотнение грунта, что абсолютно безопасно для основания.

При дальнейшем увеличении нагрузки (участок бв рис.4.1, а) в точках, расположенных под краями фундамента, касательные напряжения по некоторым площадкам становятся равными их предельным значениям. По мере возрастания нагрузки эти точки объединяются в зоны, размеры которых увеличиваются. Возникают сдвиговые деформации, имеющие пластический характер. График зависимости всё больше отклоняется от линейного. Участок бв называют фазой сдвигов. Концу этой фазы соответствует ри, называемая предельной критической нагрузкой, при которой в основании образуются замкнутые области предельного равновесия, и происходит потеря устойчивости грунтов, т.е. полное исчерпание несущей способности.

В зависимости от глубины заложения подошвы фундамента d/b очертания областей предельного равновесия имеют различный характер (рис. 4.2).

Нагрузки, соответствующие pнач кр. и ри называют критическими нагрузками, их определяют методами теории предельного равновесия.

4.1.1. Начальная критическая нагрузка

Начальная критическая нагрузка соответствует случаю, когда в основании под подошвой фундамента в единственной точке под гранью фундамента возникает предельное состояние.

Выберем в основании точку М (рис. 4.3) и определим такое контактное напряжение р, при котором в этой точке возникнет предельное напряженное состояние.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector