Zabor-33.ru

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

Когда считается устойчивость откоса

Когда считается устойчивость откоса

Выбор метода расчета устойчивости оползня определяется:

  1. строением (структурой) оползня, формой выявленной или намечаемой поверхности скольжения, т.е. установленной расчетной схемой (характерный детальный геологический разрез);
  2. возможностью учета всех силовых воздействий на оползень, определяющих степень его устойчивости — состояние равновесия масс горных пород, слагающих оползень, постоянные или временные нагрузки, гидродинамическое давление, гидростатическое взвешивание, ускорение свободного падения при сейсмических колебаниях и др.;
  3. удобством практического применения при минимальном числе вычислений, графических построений, возможности использования счетно-решающих устройств, таблиц, графиков и др. [8].

Как показывает практика, для расчета устойчивости оползней наиболее часто применяют два основных метода: один для оползней, имеющих наклонную поверхность скольжения, и другой для оползней, имеющих вогнутую поверхность скольжения — условно круглоциллиндрическую.

1. Метод расчета устойчивости оползней, имеющих наклонную поверхность скольжения [10].

Этот метод применим для консеквентных оползней с плоской, плоско-ступенчатой или волнистой наклонной поверхностью скольжения. Расчетная схема для таких оползней представлена на схематическом рисунке 10. Условия равновесия оползня по плоскости скольжения I — I будут определяться уравнением:


где Т — составляющая силы тяжести (общего веса пород (Р), слагающих оползень), стремящаяся сдвинуть оползень, Т = Р*sin α, тс;
N — составляющая силы тяжести, стремящаяся удержать оползень в равновесии, N = Р*cos α, тс;
tgφ = f — расчетный коэффициент внутреннего трения пород, образующих поверхность скольжения или из зоны, прилегающей к этой поверхности;
С — расчетное удельное сцепление пород, образующих поверхность скольжения или слагающих зону, прилегающую к этой поверхности, тс/м 2 ;
L — длина поверхности скольжения I — I, м; α — угол наклона поверхности скольжения.

Расчет обычно ведут не для всего объема оползня, а для массива пород, шириной 1 м, выделяемого по линии расчетного геологического разреза. Определив по геологическому разрезу площадь S (м 2 ) и соответственно объем V (м 3 ) выделенного массива, определяют его вес:


где — объем выделенного массива, V = S*1 м 3 ; γ; — расчетный объёмный вес горных пород, слагающих оползень, тс/м 3 . Затем определяют величины составляющих сил Т и N и составляют уравнение равновесия, а также определяют коэффициент устойчивости оползня.

Если оползень находится в предельном равновесии, коэффициент устойчивости η должен быть равным единице. Если удерживающие силы превалируют над сдвигающими, оползень имеет запас устойчивости, коэффициент η в этом случае больше единицы.

Расчет устойчивости оползня усложняется, если поверхность скольжения имеет плоско-ступенчатую форму (примерная расчетная схема показана на Рис. 11).

При неоднородном наклоне поверхности скольжения I — I, оползневый массив на геологическом разрезе разбивают на блоки 1, 2, 3, . . ., i с таким расчетом, чтобы в пределах каждого блока наклон поверхности скольжения был однороден. Затем определяют вес каждого блока Р1, Р2, Р3, . . ., Рi, после чего определяют величину каждой составляющей:

Если нижняя часть оползня затоплена и испытывает гидростатическое взвешивание, то при определении веса соответствующих блоков пород, находящихся под водой, надо брать не γ, а γ’, так как объёмный вес пород под водой равна γ’ = (γ — 1)*(1 — n). Как следует из рисунка ниже, вес (тс) первого и второго блоков будет равен:

Если оползень испытывает действие гидродинамического давления от фильтрационного потока, устойчивость его снижается. Как показано выше, суммарная составляющая силы тяжести увеличивается на величину гидродинамического давления. Согласно теоретическим основам механики горных пород (Н. Н. Маслов, 1955г., Н. А. Цытович, 1963г.; И. В. Федоров, 1962г.; Г. Л. Фисенко, 1905г.) фильтрационные силы в этом случае распределяются перпендикулярно к поверхности скольжения в пределах каждого расчетного блока и соответственно уменьшают нормальное давление. Поэтому в уравнении, определяющем коэффициент устойчивости оползня, нормальная составляющая записывается с учетом величины гидродинамических сил, которая равна:

где γв — объёмный вес воды;
hi — действующий напор в пределах расчетного блока, равный Hi — Yi;
ωi — площадь основания расчетного блока, равная ai/cos αi;
Hi — средний напор в пределах расчетного блока, отсчитанный от произвольной горизонтальной прямой А-А (Рис. 12);
Yi — средняя ордината кривой скольжения в пределах расчетного блока, отсчитанная также от линии А-А;
ai — ширина блока, м; αi — угол наклона касательной к поверхности скольжения в середине основания расчетного блока.

Отсюда коэффициент устойчивости оползня с учетом действия гидродинамического давления:

2. Метод расчета устойчивости оползней, имеющих вогнутую условно круглоцилиндрическую поверхность скольжения [10]..

По каждой из намеченных поверхностей скольжения проверяют устойчивость оползня. За наиболее вероятную поверхность скольжения принимают ту, по которой коэффициент устойчивости будет иметь наименьшую величину. Расчет в этом случае, как и в других, ведут для массива шириной 1 м, выделенного по геологическому разрезу (Рис. 13). Так как поверхность скольжения I — I, (как и I — II, I — III и др.) на разных участках имеет разный угол наклона, оползневый массив на геологическом разрезе разбивают на блоки 1, 2, 3, , i с таким расчетом, чтобы их ширина была равна примерно 0,1 радиуса кривой скольжения R. Как установлено, при такой ширине блоков расчет имеет вполне достаточную точность. Определяют площадь S, объем V и вес P каждого блока способом, описанным выше. Из центра тяжести каждого блока на поверхность скольжения опускают перпендикуляр и к точке пересечения проводят касательную, угол наклона которой характеризует средний угол наклона поверхности скольжения в пределах каждого блока. Этот угол можно определять также из выражения:

где ω — центральный угол.

Затем составляют уравнение равновесия оползневого массива и определяют коэффициент устойчивости:

Расчет производят для каждой из намеченных поверхностей скольжения, из которых устанавливают наиболее вероятную. При расчете оползней, имеющих вогнутую поверхность скольжения, действие гидростатического взвешивания, гидродинамического давления и сейсмического ускорения учитывают тем же способом, что и при расчете оползней с наклонной поверхностью скольжения.

Читайте так же:
Откосы котлована техника безопасности

3. Метод Н.Н. Маслова оценки устойчивости склонов и откосов [10].

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, т.е.

где α — угол наклона склона или откоса в пределах рассматриваемого горизонта горных пород;
ψδ — угол сопротивления сдвигу того же горизонта пород при нормальном напряжении.

Угол сопротивления горных пород сдвигу определяют из уравнения:

где F = tg ψ — коэффициент сдвига горных пород при нормальном напряжении. Н.Н. Маслов коэффициент сдвига обозначает через Fp;
τ — сдвигающее усилие;
δ — нормальное уплотняющее напряжение;
С — общее сцепление.

В склоне или откосе, где действуют напряжения от собственного веса горных пород, коэффициент сдвига на любой глубине Z равен:

где ycp — средний объёмный вес горных пород от поверхности земли до глубины Z.

Для равнопрочного откоса при предельном равновесии на каждом горизонте Zi угол наклона откоса в пределах этого горизонта αcp численно должен быть равен углу сопротивления сдвигу пород рассматриваемого горизонта.

Таким образом, 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.

Ответы на экзаменационные вопроси (Назначение земляного полотна (ЗП) и требования, предъявляемые к нему. Особенности конструкций земляного полотна в сложных условиях. Устойчивость откосов и склонов. Рельсы (назначения и требования к ним)) , страница 4

Откосы искусственные ,а склоны естественные наклонные пов-ти и все типы ЗП имеют такие пов-ти кроме нулевых мест. Пов-ти на кот. происходит смещение грунтов криволинейны. В однородных грунтах эти пов-ти в различной степени напоминают чашеобразное или цилиндрическое, а в сыпучих грунтах они приближены к плоскости. Иногда смещение происходит по контакту разнородных слоев грунтов и в этом случае они имеют любую форму. Устойчивость откоса или склона количественно можно оценить коэф-м устойчивости (К) представляет собой отношение факторов сопротивляющихся смещению к факторам его вызывающих. Оценку устойчивости рассматривают в плоской задачи имея ввиду ,что склоны и откосы явл. протяженными в длину грунтовыми массивами. Всё многообразие природных явлений связанных с нарушением устойчивости можно привести к 3-м моделям:

1 Пов-ть смещения имеет произвольную форму т.е. предопределена литологическим строением

2 Пов-ть смещения круглоцилиндрическая в плоской задачи круговая кривая

3 Пов-ть смещения плоская

n-кол-во отсеков. Наибольшее распространение получил 2-й метод.

При любой форме возможного смещения на любой отсек действуют ряд сил.Учитывая что в пределах отсека пов-ть смещения принимается плоской. Внешней силой явл. равнодействующей всех сил действующий на i-й отсек. Это м.б. сумма свеса грунта в пределах отсека и давления от веса ЗП или сейсмической силы.

Влияние воды на устойчивость откосов и склонов (атмосферной, инфильтрующейся в земляное полотно или склон, грунтовой, поймен­ной) многообразно.

Рассмотрим влияние воды на устойчивость откосов на примере вли­яния пойменной (паводковой) воды на устойчивость пойменных насы­пей. Паводковая вода оказывает комплекс воздействий на грунты зем­ляного полотна. По мере подъема и стояния паводковых вод в пой­ме вода инфильтруется в грунт насыпи. Изменение уровня воды в пой­ме за время паводка характеризуется гидрографом паводка. В зависи­мости от рода грунта, его плотности, водопроницаемости грунта насы­пи и основания, геометрических размеров насыпи и гидрографа павод­ка могут быть различные случаи насыщения пойменной водой попереч­ного сечения насыпи. Расчетным для учета наиболее неблагоприятного сочетания условий принят случай, когда водопроницаемый грунт на­сыпи после длительного подъема и стояния воды в пойме оказывается насыщенным водой до отметки наивысшего уровня воды (НУВ). Предполагается, что при начале спада паводка вода из поймы ухо­дит мгновенно и здесь же начинается эксфильтрация пойменной воды из грунта насыпи под воздействием сил гравитации, при этом верхний уровень очерчивается кривой депрессии. Над ним располагается зона сплошного капиллярного насыщения. Такая расчетная модель предло­жена К. С. Ордуянцем.

Влияние воды при использовании этой модели учитывается в из­менении следующих параметров.

1. Изменение удельного веса грунта у в зоне полного водонасыще-нияи сплошного капиллярного насыщения, что учитывается при рас­чете веca грунта Q. Например (см. рис.1), рассмотрим 4-й отсек:

в верхней зоне грунт природной влажности, его удельный вес Y. площадь, занимаемая этим грунтом в отсеке, w;

в зоне сплошного капиллярного насыщения вода является допол­нительной нагрузкой, поэтому удельный вес грунта брутто

где γs — удельный вес частиц грунта, Н/м 3 ; γb — удельный вес воды, Н/м 3 .

Площадь, занимаемая этим грунтом в отсеке, w 11 . Обычно высота капиллярного поднятия dKan = 0,2—0,3 м для песков и dкan = 2—3 м для глин;

в зоне насыщения грунта пойменной водой при водопроницаемом основании будет иметь место противодавление и удельный вес грунта определяется с учетом взвешивающего действия воды:

Площадь, занимаемая этим грунтом в отсеке, w′′′. Если основание водонепроницаемое, то в этой части отсека γ = γбр.

Площадь w iv занята грунтом основания, имеющем γосн.

Изменение веса грунта существенно влияет на устойчивость отко­са или склона.

Расчет ведется на 1 м длины откоса или склона.

рис1-Схема расчетной модели К. С. Ордуянца

2. Учет фильтрационного (гидродинамического) давления, возни­кающего при высачивании пойменной воды из насыпи или фильтра­ции грунтовой воды в склоне. Это силы давления на частицы грунта движущейся в порах воды. Движение воды в насыпи, как известно, ха­рактеризуется гидродинамической сеткой, параметры которой (зна­чения гидравлического градиента I в каждой расчетной точке) долж­ны при

ниматься в расчет. Однако для простоты и удобства при расчетах устойчивости пойменных насыпей расчет фильтрационного давления dj производится по среднему значению Ii для любого отсека или среднему I для данного грунта при учете равнодействующей Do элементарных гидродинамических сил/

Читайте так же:
Как посчитать площадь откосов дверей

Значения I колеблются от 0,003 до 0,200 для песков и глин соот­ветственно.

Силы di и Do считаются целиком сдвигающими.

3. Учет изменения сил сопротивления сдвигу при водонасыщении необходим в связи с тем, что при заполнении пор грунта паводковой водой сопротивление его сдвигу значительно падает. При влажности полного водонасыщения wsat удельное сцепление csat может быть меньше на 30—40 % по сравнению с с грунта в состоянии природной влажности, а угол внутреннего трения φsat — на 15—25 % по срав­нению с φ.

17. Деформации и болезнь ЗП.

Наибольшее распр-е по бывшему Союзу имеют деформации осн-й площадки ЗП и пучины. На сети жд(в РБ) протяжённость больных мест доходит до 15% и если эти 15% принять за100%, то деформ-и можно распред-ть след-м обр-м: оседание и выпирание-3%, деформ-и осн-й площадки ЗП-36%, пучины-34%, расползание, провалы, осыпи, лавины, оползни и сдвиги-10%, размывы и подмывы-12%, повреждение и заграмождение-5%. Оседание и выпирание-это сравнит-но медленно протекающие во времени опускание осн-й площадки ЗП на значительные протяжения. Они происходят в рез-те уплотнения грунта под нагрузкой веса насыпи и поездов из-за выпирания грунта из-под основания насыпи. Деф-ции осн-й площ-и ЗП образуются в следствие: уплотнение грунта под осн-й площ-й, выпирание грунта в подшпальной части, неправильного возведения ЗП. Кним относятся балластные корыта, ложа и мешки. Расползание-это последствие грубых нарушений тех=х условий на сооружаемом ЗП(отсыпка насыпи мокрыми грунтами). Провалы-могут случиться в следст-и размыва торфяной корки на болотах, из-за размыва кровли над горными выработками при её оседании. При обвалах происходит падение и опрокидывание грунтовых масс, к кот. относятся камни, глыбы, снег, снежные завалы, осыпи. Сдвиги происх-т из-за увлажнения грунтов осн-я под насыпью поверхност-ми водами, выходящими на пов-ть склонов под насыпью, также могут быть по наклонному дну болота. Оползни- перемещение грунта по грунту без падения или опрокидывания смещающихся грунтовых масс. Деформ-и ЗП и устройства при нём из-за размывов и подмывов встреч-ся как в горных, так и в равнинных районах. Они хар-ся быстрым развитием и опасными последствиями. Различают размывы соор-й постоян-и и врем-ми потоками(реками, ручьями), также волновым возд-м(моря, озёра).

  • АлтГТУ 419
  • АлтГУ 113
  • АмПГУ 296
  • АГТУ 267
  • БИТТУ 794
  • БГТУ «Военмех» 1191
  • БГМУ 172
  • БГТУ 603
  • БГУ 155
  • БГУИР 391
  • БелГУТ 4908
  • БГЭУ 963
  • БНТУ 1070
  • БТЭУ ПК 689
  • БрГУ 179
  • ВНТУ 120
  • ВГУЭС 426
  • ВлГУ 645
  • ВМедА 611
  • ВолгГТУ 235
  • ВНУ им. Даля 166
  • ВЗФЭИ 245
  • ВятГСХА 101
  • ВятГГУ 139
  • ВятГУ 559
  • ГГДСК 171
  • ГомГМК 501
  • ГГМУ 1966
  • ГГТУ им. Сухого 4467
  • ГГУ им. Скорины 1590
  • ГМА им. Макарова 299
  • ДГПУ 159
  • ДальГАУ 279
  • ДВГГУ 134
  • ДВГМУ 408
  • ДВГТУ 936
  • ДВГУПС 305
  • ДВФУ 949
  • ДонГТУ 498
  • ДИТМ МНТУ 109
  • ИвГМА 488
  • ИГХТУ 131
  • ИжГТУ 145
  • КемГППК 171
  • КемГУ 508
  • КГМТУ 270
  • КировАТ 147
  • КГКСЭП 407
  • КГТА им. Дегтярева 174
  • КнАГТУ 2910
  • КрасГАУ 345
  • КрасГМУ 629
  • КГПУ им. Астафьева 133
  • КГТУ (СФУ) 567
  • КГТЭИ (СФУ) 112
  • КПК №2 177
  • КубГТУ 138
  • КубГУ 109
  • КузГПА 182
  • КузГТУ 789
  • МГТУ им. Носова 369
  • МГЭУ им. Сахарова 232
  • МГЭК 249
  • МГПУ 165
  • МАИ 144
  • МАДИ 151
  • МГИУ 1179
  • МГОУ 121
  • МГСУ 331
  • МГУ 273
  • МГУКИ 101
  • МГУПИ 225
  • МГУПС (МИИТ) 637
  • МГУТУ 122
  • МТУСИ 179
  • ХАИ 656
  • ТПУ 455
  • НИУ МЭИ 640
  • НМСУ «Горный» 1701
  • ХПИ 1534
  • НТУУ «КПИ» 213
  • НУК им. Макарова 543
  • НВ 1001
  • НГАВТ 362
  • НГАУ 411
  • НГАСУ 817
  • НГМУ 665
  • НГПУ 214
  • НГТУ 4610
  • НГУ 1993
  • НГУЭУ 499
  • НИИ 201
  • ОмГТУ 302
  • ОмГУПС 230
  • СПбПК №4 115
  • ПГУПС 2489
  • ПГПУ им. Короленко 296
  • ПНТУ им. Кондратюка 120
  • РАНХиГС 190
  • РОАТ МИИТ 608
  • РТА 245
  • РГГМУ 117
  • РГПУ им. Герцена 123
  • РГППУ 142
  • РГСУ 162
  • «МАТИ» — РГТУ 121
  • РГУНиГ 260
  • РЭУ им. Плеханова 123
  • РГАТУ им. Соловьёва 219
  • РязГМУ 125
  • РГРТУ 666
  • СамГТУ 131
  • СПбГАСУ 315
  • ИНЖЭКОН 328
  • СПбГИПСР 136
  • СПбГЛТУ им. Кирова 227
  • СПбГМТУ 143
  • СПбГПМУ 146
  • СПбГПУ 1599
  • СПбГТИ (ТУ) 293
  • СПбГТУРП 236
  • СПбГУ 578
  • ГУАП 524
  • СПбГУНиПТ 291
  • СПбГУПТД 438
  • СПбГУСЭ 226
  • СПбГУТ 194
  • СПГУТД 151
  • СПбГУЭФ 145
  • СПбГЭТУ «ЛЭТИ» 379
  • ПИМаш 247
  • НИУ ИТМО 531
  • СГТУ им. Гагарина 114
  • СахГУ 278
  • СЗТУ 484
  • СибАГС 249
  • СибГАУ 462
  • СибГИУ 1654
  • СибГТУ 946
  • СГУПС 1473
  • СибГУТИ 2083
  • СибУПК 377
  • СФУ 2424
  • СНАУ 567
  • СумГУ 768
  • ТРТУ 149
  • ТОГУ 551
  • ТГЭУ 325
  • ТГУ (Томск) 276
  • ТГПУ 181
  • ТулГУ 553
  • УкрГАЖТ 234
  • УлГТУ 536
  • УИПКПРО 123
  • УрГПУ 195
  • УГТУ-УПИ 758
  • УГНТУ 570
  • УГТУ 134
  • ХГАЭП 138
  • ХГАФК 110
  • ХНАГХ 407
  • ХНУВД 512
  • ХНУ им. Каразина 305
  • ХНУРЭ 325
  • ХНЭУ 495
  • ЦПУ 157
  • ЧитГУ 220
  • ЮУрГУ 309

Полный список ВУЗов

  • О проекте
  • Реклама на сайте
  • Правообладателям
  • Правила
  • Обратная связь

Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).

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.

Читайте так же:
Как сделать дверные откосы деревом

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.

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.

Читайте так же:
Подошва откоса что это

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.

26. Термический метод закрепления грунтов.

Применяют для упрочнения сухих макропористых пылевато-глинистых грунтов, обладающих газопроницаемостью (лессы).

Сущность: через грунт в течение нескольких суток (5…12 суток) пропускают раскаленный воздух или газы. Под действием высокой температуры (t≈800˚C) отдельные минералы, входящие в состав скелета, оплавляются. В результате этого образуются прочные водостойкие структурные связи между частицами.

При обжиге грунты теряют большую часть химически связанной воды, что уменьшает просадочность, размокаемость, способность к набуханию. В результате термической обработки получается упрочненный конусообразный массив грунта d поверху 1,5…2,5м понизу 0,2…0,4м глубина 8…10м.

Рис.12.15. Схемы термического закрепления грунтов при сжигании топлива в устье скважины (а) и при передвижении камеры сгорания вдоль скважины (б):

1 – трубопровод для жидкого топлива; 2 – то же, для воздуха; 3 – форсунка; 4 – затвор с камерой сгорания; 5 – скважина; 6 – просадочный лессовый грунт; 7 – зона термического закрепления; 8 – гибкий шланг; 9 – натяжное устройство; 10 – жароизолирующий материал

Применяется и другая технология, позволяющая сжигать топливо в любой по глубине части скважин. В результате образуются грунтовые массивы (термосваи) постоянного сечения. Сроки обжига в этом случае несколько сокращаются, упрощается технология работ.

Прочность обожженного массива R≈100 кг/см

27. Фазы напряженного состояния грунтов.

При возведении здания или сооружениянаблюдается постоянное возрастание давления по подошве фундаментов. При таком характере воздействия в грунтовом основании, как и во всяком твердом теле, возникает напряженно-деформирующее состояние (НДС), которое адекватно интенсивности приложенной внешней нагрузки, причем возникает оно не только в точках контакта подошвы фундамента сооружения и грунта основания, но и на значительной глубине.

Распределение напряжений как под подошвой фундамента, так и на значительной глубине необходимо знать, так как прочность и устойчивость сооружений зависит от сопротивления (R) грунта, не только примыкающей к подошве, но и глубоколежащего.

При деформации грунтов под нагрузкой Н.М. Герсеванов выделил три фазы НДС:

I — фаза нормального уплотнения;
II — фаза сдвигов;
III — фаза выпирания грунта.

Зависимость вертикальных перемещений фундамента от действующего давления по его подошве изображена нарис. 6.5.

Рис. 6.5. Зависимость осадки 5 от давления Р (график Н.М. Герсеванова)

На графике (см. рис. 6.5) участок оа соответствует фазе уплотнения (I), при которой осадка пропорциональна приложенной нагрузке. Эта фаза обусловлена вертикальным перемещением частиц грунта вниз Р≤Pсr,1 (Pсr,1≈Рпроп.) (рис. 6.6,а).

Из-за концентрации напряжений под краями фундаментав начале фазы сдвигов (II) происходит разрушение грунта в локальных областях, т.е. происходят местные потери устойчивости. По мере роста внешней нагрузки нарушается линейная зависимость между осадкой и давлением. График S = ƒ(P) (см. рис. 6.5) на участке аб характеризуется значительной кривизной. При дальнейшем возрастании давления под подошвой фундамента формируется уплотненное ядро и при малейшем увеличении внешней нагрузки приведет к исчерпанию несущей способности. На рис. 6.5,б такое давление соответствует точке б, являющейся переходной от второй к третьей фазе НДС.

Рис. 6.6. Фазы НДС в основании фундамента при возрастании давления по подошве: а — уплотнение; б, в — сдвиг; г — выпор грунта

Давление, соответствующее началу появления областей пластических деформаций (сдвигов и разрушения грунта) под краями фундамента, называется начальным, или первым критическим, давлением (Pcr,1).

Начальное критическое давление определяется по формуле Н.П. Пузыревского:

где γ — удельный вес грунта основания; φ — угол внутреннего трения; d — глубина заложения подошвы фундамента; с — удельное сцепление.

Во второй фазе под краями фундамента формируются области пластических деформаций (разрушения грунта), которые развиваются в сторону и в глубину (см. рис. 6.6,б), Pcr,1 R области (зоны) локального разрушения грунта развиваются в ширину и в глубину основания, при этом под подошвой фундамента формируется уплотненное ядро в виде клина (см. рис. 6.6,г). В определенный момент времени краевые области разрушения грунта основания смыкаются на глубине и в результате расклинивающего действия уплотненного ядра устанавливается такое состояние, при котором малейшее увеличение нагрузки приводит к потере несущей способности.

Таким образом, давление, соответствующее исчерпанию несущей способности грунта основания, называется предельным, или вторым критическим давлением (Pcr,2).
Второе критическое давление определяется по формуле

(6.2)

где q — интенсивность боковой пригрузки.

Рассмотрим два примера, как влияет прочность нижележащего слоя на прочность и устойчивость сооружения.
Если в основании находятся слабые грунты, под покровом более устойчивых, то опасность нарушения устойчивости повышается с увеличением ширины фундамента (рис. 6.7).

Пример 6.1.


Рис. 6.7. Влияние ширины фундамента на прочность и устойчивость сооружения: а — при пластических деформациях; б — при выпоре грунта

Таким образом, если в основании находятся плотные грунтыпод покровом слабых, то опасность нарушения устойчивости понижается с увеличением ширины фундамента (рис. 6.8).

Если из массива грунта, находящегося под действием какой-либо нагрузки, выделить кубик (рис. 6.9), то на него будут действовать вертикальные и горизонтальные нормальные напряжения σх, σу, σz и три пары касательных напряжений — τ и τух, τxz и τzx, τyz и τzy.


Рис. 6.8.
См. пояснения к рис. 6.7.

Читайте так же:
Удалить плесень с откосами

Рис. 6.9. Компоненты напряжений в грунте

При деформации обычных непросадочных грунтов под нагрузкой различают три фазы напряженного состояния: нормального уплотнения, сдвига и прогрессирующего течения. Нередко эти три фазы механически переносят и на просадочные грунты, причем просадка отождествляется с фазами сдвигов и прогрессирующего течения. Однако специальные исследования в различных грунтовых условиях показали, что в общем случае деформация просадочного лессового грунта в водонасыщенном состоянии от нагрузки фундамента характеризуется следующими пятью фазами: I — нормального уплотнения; II — просадки; III — последующего (послепросадочного) уплотнения и IV—V — фазы сдвигов и прогрессирующего течения. Переход от одной фазы к другой, как видно из рис. 43, происходит постепенно, о чем свидетельствуют криволинейные участки.
I фаза — характеризуется уплотнением просадочного грунта, происходящим в результате уменьшения объема пор. Структура грунта при этом не разрушается. Величина модуля деформации в пределах этого участка почти не отличается от модуля деформации обычных непросадочных грунтов для данного состояния по влажности и степени плотности. Деформация грунта в этой фазе близка к деформации обычных грунтов и сопровождается вертикальными и, частично, горизонтальными перемещениями грунта.

II фаза — характеризуется резким увеличением осадки при сравнительно небольшом диапазоне повышения давления, которая сопровождается нарушением структуры грунта и более плотной его укладкой. Значение модуля деформации грунта в фазе просадки резко падает и, по сравнению с модулем деформации в пределах I фазы, уменьшается в 2—10 раз. Уплотнение грунта во II фазе происходит как за счет вертикальных; так и частично горизонтальных деформаций. Точка перехода фазы нормального уплотнения к фазе просадки, получившая для обычных грунтов название «предела пропорциональности», для просадочных принимается за начальное просадочное давление.
III фаза характеризуется резким уменьшением степени нарастания деформаций. По существу, уплотнение в этой фазе связано с формированием новой послепросадочной структуры. По скорости и характеру протекания осадок III фаза практически аналогична I фазе. Модуль деформации грунта в этой фазе достаточно близок к модулю деформации в I фазе.
IV и V фазы деформаций грунта, как и для непросадочных грунтов — фазы сдвига и прогрессирующего течения. Характер перемещений отдельных слоев грунта в этой фазе меняется. Под фундаментом формируется уплотненное ядро, о чем свидетельствует отсутствие сжатия грунта в зоне, прилегающей непосредственно к его подошве. Перемещения грунта в IV и V фазах происходят, в основном, в нижних слоях за счет увеличения глубины деформируемой зоны. В верхних слоях, по-видимому, образуются непрерывные поверхности скольжения, что обусловливает интенсивные вертикальные и горизонтальные перемещения, в результате чего при дальнейшем увеличении нагрузки массив грунта должен потерять устойчивость.
Описанные особенности деформирования и фазы напряженного состояния просадочных грунтов явились основой для разработки предложений по определению расчетных давлений на просадочные грунты.

28. Проектирование фундаментов на пучинистых грунтах.

Пучинистыми (морозоопасными) грунтами называются такие грунты, которые при промерзании обладают свойством увеличивать свой объем при переходе в мерзлое состояние. В результате этих объемных изменений происходят, деформации и наносят повреждения основаниям, фундаментам и надфундаментному строению зданий и сооружений.

В зависимости от гранулометрического состава грунта, его природной влажности, глубины промерзания и уровня стояния грунтовых вод грунты, склонные к деформациям при промерзании, по степени морозной пучинистости подразделяются на: сильнопучинистые, среднепучинистые, слабопучинистые и практически непучинистые.

Основные положения по проектированию согласно РУКОВОДСТВО

ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ НА ПУЧИНИСТЫХ ГРУНТАХ

2.2. Под каменные здания и сооружения на сильно- и среднепучинистых грунтах целесообразнее проектировать столбчатые или свайные фундаменты, заанкеренные в грунте по расчету на силы выпучивания и на разрыв в наиболее опасном сечении, или же предусматривать замену пучинистых грунтов непучинистыми на часть или на всю глубину сезонного промерзания грунта. Возможно также применение подсыпок (подушек) из гравия, песка, горелых пород с терриконов и других дренирующих материалов под всем зданием или сооружением слоем на расчетную глубину промерзания грунта без удаления пучинистых грунтов или только под фундаментами при надлежащем технико-экономическом обосновании расчетом.

2.3. Все основные мероприятия, направленные против деформаций конструктивных элементов зданий и сооружений при промерзании и пучении грунтов, следует предусматривать при проектировании оснований и фундаментов с включением всех затрат в сметную стоимость работ по нулевому циклу.

В тех случаях, когда мероприятия против морозного пучения проектом не предусмотрены, а гидрогеологические условия грунтов строительной площадки в период выполнения работ по нулевому циклу оказались не соответствующими результатам изысканий или же ухудшились по причине неблагоприятных погодных условий, представители авторского надзора должны составить соответствующий акт и возбудить вопрос перед проектной организацией о назначении дополнительно к проекту мероприятий против морозного пучения грунтов (как, например, осушение грунтов в основании, уплотнение с втрамбовкой щебня и др.).

2.4. Расчет оснований на действие сил морозного выпучивания следует производить по устойчивости, так как деформации морозного пучения знакопеременные, повторяющиеся ежегодно. На пучинистых грунтах проектом следует предусматривать обратную засыпку пазух котлованов до наступления промерзания грунтов во избежание морозного выпучивания фундаментов.

2.5. Прочность, устойчивость и долголетняя эксплуатационная пригодность зданий и сооружений на пучинистых грунтах достигаются применением в практике проектирования и строительства инженерно-мелиоративных, строительно-конструктивных и термохимических мероприятий.

2.6. Выбор противопучинных мероприятий должен базироваться на достоверных и весьма детальных данных о наличии подземных вод, их дебите, направлении и скорости движения их в грунте, рельефе кровли водоупорного слоя, возможностях изменения конструкций фундаментов, способах производства строительных работ, условиях эксплуатации и особенностях технологических процессов производства.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector