Zabor-33.ru

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

Расчет устойчивости откоса уступа

Метод расчета устойчивости бортов карьеров

  • Инженерное направление
    • Геодезические работы
      • Контрольно-геодезическая съёмка
      • Геодезический мониторинг
      • Геодезические работы при строительстве дорог
      • Геодезическое сопровождение
      • Исполнительная геодезическая съемка
      • Трассирование линейных объектов
      • Разбивка осей зданий
      • Съемка подземных коммуникаций
      • Фасадная съемка
      • Геодезия участка
      • Подсчёт объёмов земляных масс
      • Геодезический контроль
      • Вынос проекта в натуру
    • Маркшейдерские работы
      • Маркшейдерские наблюдения за сдвижениями горных пород и земной поверхности под влиянием горных работ
      • Маркшейдерские работы при освоении месторождений полезных ископаемых
      • Маркшейдерские работы при строительстве подземных сооружений
      • Маркшейдерский аудит
      • Маркшейдерские съёмки
    • Топографические работы
      • Топографическая съемка местности
      • Определение объемов складирования
      • Геоподоснова земельного участка
      • Подеревная топографическая съёмка
      • Ландшафтная съемка
      • Топографическая съемка для газификации
    • Экологические изыскания
      • Экологическая оценка
      • Экологическое сопровождение
      • Экологический мониторинг производства
      • Инженерно-экологические изыскания почвы
      • Экологическое сопровождение строительства
    • Геологические изыскания
      • Инженерно-геологическая съемка участка
      • Исследования физико-механических свойств грунтов
      • Гидрогеологические исследования
      • Инженерно-геофизические исследования
    • Геотехнические изыскания
    • Бурение скважин
    • Проектирование зданий
      • Проектирование ангаров
      • Проектирование ферм
      • Проектирование складов
    • Обследование зданий
  • Научное направление
    • Аналитический отдел
    • Лаборатория геомеханики
    • Лаборатория физико-механических свойств горных пород
    • Научно – технический совет

Цель нашей компании – реализация современных подходов в области научного сопровождения освоения недр Земли отраслевого значения. Инновации в инженерном обеспечении горной промышленности и изысканиях при работах, оказывающих влияния на безопасность объектов капитального строительства.

Постоянный мониторинг за откосами карьеров позволяет предотвратить крупные аварии и сохранить множество рабочих мест. Для того, чтобы контролировать состояние карьерных бортов специалисты решают четыре основных задачи:

Обоснование расчетного метода.

Выбор исходных параметров для проведения расчета.

Разработка и проведение мероприятий, направленных на предупреждение деформации склонов. В него входит также наблюдения за сдвижениями земной поверхности.

Чем обуславливается устойчивость бортов карьера?

Существует большое количество факторов, которые влияют на состояние откосов. Выделяют несколько основных групп:

Геологические факторы. К этой группе относят состав и состояние бортов, свойства пород, которые располагаются на откосах, строение массивов. От данной группы факторов зависит выбор расчетов показатели устойчивости бортов и направленность противодеформационных мероприятий.

Гидрогеологические факторы. Влияние подземных вод оказывает значительное воздействие на весь массив. Некоторые горные породы при постоянном контакте с водой могут изменять свои свойства (выщелачиваться, набухать и так далее). Под воздействием давления часто борта разрушаются и могут оплывать либо поддаваться суффозии.

Технологические факторы. Постоянно производимые работы в карьере сильно влияют на состояние бортов. Неудачно выбранное направление выработки горных пород может привести к деформации массива и его разрушению. При высокой скорости добычи борта постоянно меняют свои границы, благодаря чему в них не успевают развиться реологические и деформационные процессы.

Борта имеют вогнутые, прямолинейные и выпуклые участки, благодаря чему их устойчивость может сильно отличаться. Установлено, что прямолинейные откосы менее устойчивы к деформации, чем борта, состоящие из большого количества изгибов. Расчет устойчивости бортов и уступов карьера необходимо проводить с учетом факторов, влияющих на нее.

Что представляет собой устойчивость откосов карьеров

Под устойчивостью предполагается способность барьера сохранять в течение определенного срока свои свойства и форму. Основной целью исчисления выступает определение наилучшего угла поверхности борта или его высоты при наличии данных об его наклоне. Методы исчисления бортов карьера позволяют устранить оползни и обрушения. Оптимальный показатель угла наклона отвала исчисляется по номограмме, на которой указывается зависимость высоты борта от угла при различных свойствах пород и их устойчивости к сдвигу.

Как происходит расчет устойчивости?

Основным методом вычисления устойчивости карьерных бортов выступает инженерный. Он предполагает расчет предельного равновесия откоса при помощи потенциальных участков скольжения. Одним из распространенных инженерных методов выступает расчет однородного откоса по кругоцилиндрической поверхности сползания. Также существует вариант основанный на расчете по плоской поверхности. Выбор способа зависит от угла падения пород:

Плоскую форму сползания используют в случаях большего угла падения пород нежели угол внутреннего трения. Форма применяется в случаях, когда между породами осуществляется подрезка контактов. Также плоская форма присутствует если происходит подрезка дизъюнктивных нарушений, разломов, которые падают в углубление под углом, имеющим большие показатели, чем угол внутреннего трения.

Читайте так же:
Откос от армии по чмт

При однородном либо слоистом построении бортов, а также в иных случаях используют круглоцилиндрическую поверхность.

Поверхность сползания также может строиться на основе данных маркшейдерских данных, которые были получены вследствие тщательного анализа. Во время построения поверхностей сотрудники геодезических компаний проводят инженерно-геологические разрезы с указанием на них всех мельчайших деталей.

Одной из главных причин разрушения откосов выступает большое количество воды в породах. При слишком высоких показателях могут происходить оползни. В первую очередь для предотвращения данных явлений необходимо тщательно продумать прибортовую зону, в которой должны находиться каналы для водоотведения. Канавы производят отвод поверхностной жидкости за пределы карьера. В местах расположения уступов предполагается расположение перепусков, которые ведут к водосборникам. В некоторых случаях может понадобиться бурение водоотводящих скважин. Если все же сползающий клин образовался на борту, то необходимо уменьшить его вес при помощи выполаживания. Данная манипуляция направлена на укрепление склона и может повысить запас устойчивости борта карьера.

«Инструкция по наблюдениям за деформациями бортов, откосов уступов и отвалов на карьерах и разработке мероприятий по обеспечению их устойчивости» (утв. Госгортехнадзором СССР 21.07.1970)

МИНИСТЕРСТВО УГОЛЬНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ СССР

ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ
ГОРНОЙ ГЕОМЕХАНИКИ И МАРКШЕЙДЕРСКОГО ДЕЛА
ВНИМИ

Утверждена
Госгортехнадзором СССР
21 июля 1970 г.

Согласовано
Министерством угольной
промышленности СССР
Министерством черной
металлургии СССР
Министерством цветной
металлургии СССР
Министерством химической
промышленности СССР
Министерством промышленности
строительных материалов СССР

ИНСТРУКЦИЯ
ПО НАБЛЮДЕНИЯМ ЗА ДЕФОРМАЦИЯМИ БОРТОВ, ОТКОСОВ УСТУПОВ
И ОТВАЛОВ НА КАРЬЕРАХ И РАЗРАБОТКЕ МЕРОПРИЯТИЙ
ПО ОБЕСПЕЧЕНИЮ ИХ УСТОЙЧИВОСТИ

«Инструкция по наблюдениям за деформациями бортов, откосов уступов и отвалов на карьерах и разработке мероприятий по обеспечению их устойчивости» включает весь комплекс маркшейдерских и инженерно-геологических наблюдений, необходимых для решения вопросов по обеспечению устойчивости откосов, и мероприятий по предотвращению нарушений устойчивости откосов и обеспечению безопасности работ на действующих карьерах.

«Инструкция. » предназначена для горных предприятий, разрабатывающих твердые полезные ископаемые открытым способом.

Развитие горнодобывающей промышленности в СССР сопровождается ростом удельного веса открытого способа разработки полезных ископаемых, который имеет ряд преимуществ перед подземным способом, а именно: более высокая производительность труда, меньшая себестоимость и меньшие потери полезного ископаемого, лучшие и более безопасные условия работы.

Развитие горных разработок открытым способом сопровождается ростом числа карьеров, интенсивности работ на них и увеличением их предельной глубины.

В настоящее время глубина Коркинского угольного карьера превысила 300 м, а в ближайшие годы глубина целого ряда карьеров также превысит 300 м. В проектах значительного числа строящихся и реконструируемых карьеров предусмотрено развитие работ на глубину 500 м и более (Коркинский и Бачатский угольные, Баженовский и Джетыгаринский асбестовые, Сарбайский и Качарский железорудные и ряд других).

Вместе с ростом глубины карьеров также увеличивается срок службы их бортов. В настоящее время средний проектный срок службы карьера уже превышает 30 лет. Характерной чертой современного этапа развития открытой добычи полезных ископаемых является вовлечение в эксплуатацию месторождений со сложными геолого-горнотехническими условиями.

Применение на карьерах мощной высокопроизводительной техники ведет к увеличению параметров элементов горных выработок и к максимальной концентрации работ. В этих условиях вопрос об определении оптимальных углов откосов и обеспечении их устойчивости на открытых разработках приобретает первостепенное значение.

Расчет ожидаемой устойчивости откосов при проектировании базируется, как правило, на весьма приближенном фактическом материале, и поэтому он нуждается в корректировке в процессе строительства и эксплуатации карьеров. Нарушения устойчивости откосов влекут за собой увеличение объемов вскрыши, непроизводительные расходы на дополнительную переэкскавацию, нарушают режим работы на карьерах, вызывают простои и аварии горнотранспортного оборудования и приносят значительный материальный ущерб.

Правильное решение вопросов обеспечения устойчивости откосов на карьерах, своевременное предупреждение возникающих деформаций откосов и корректировка углов откосов в зависимости от изменяющейся горно-геологической обстановки невозможны без постоянного контроля со стороны геолого-маркшейдерской службы горных предприятий за состоянием откосов уступов, бортов и отвалов карьеров.

Читайте так же:
Чем лучше красить откосы снаружи

Со времени издания «Методических указаний по производству маркшейдерских наблюдений за оползневыми явлениями на угольных карьерах», Углетехиздат, М., 1955, прошло более 14 лет. За это время накоплен большой опыт по изучению деформаций бортов и отвалов, исследованию физико-механических свойств и структурных особенностей массива горных пород и их влияния на устойчивость пород в откосах, исследованию особенностей развития различного типа нарушений устойчивости во времени; совершенствовались методы расчета устойчивости откосов и наблюдений за ними.

Вследствие указанного появилась необходимость в разработке «Инструкции по наблюдениям за деформациями бортов, откосов уступов и отвалов на карьерах и разработке мероприятий по обеспечению их устойчивости».

Весь комплекс работ по обеспечению устойчивости откосов на карьерах состоит из наблюдений за деформациями откосов, расчетов устойчивости, на основе которых устанавливаются их оптимальные параметры, и разработки и осуществления мероприятий по предотвращению нарушений устойчивости откосов.

В настоящей Инструкции освещены комплексные маркшейдерские и инженерно-геологические наблюдения за деформациями откосов на карьерах и основные мероприятия по предотвращению нарушений устойчивости откосов и обеспечению безопасности работ на карьерах.

Вопросы расчетов устойчивости откосов на карьерах и методика установления оптимальных параметров устойчивых бортов карьеров изложены в «Методическом руководстве по определению оптимальных углов наклона бортов, откосов уступов и отвалов строящихся и эксплуатируемых карьеров», ВНИМИ, Л., 1971 г., являющемся дополнением к настоящей Инструкции.

При составлении Инструкции учтены замечания Министерства угольной промышленности СССР, Министерства черной металлургии СССР, Министерства промышленности строительных материалов СССР, Министерства цветной металлургии СССР и Министерства химической промышленности СССР, институтов УкрНИИпроект, ИГД МЧМ СССР, ГИГХС, Унипромедь и Свердловского горного института им. В.В. Вахрушева, комбинатов «Челябинскуголь» и «Свердловскуголь», а также Управлений округов Госгортехнадзора СССР: Красноярского, Челябинского, Свердловского, Курско-Белгородского, Восточно-Казахстанского, Северо-Западного и Кузнецкого.

Инструкция по наблюдениям за деформациями откосов на карьерах по обеспечению их устойчивости составлена институтами ВНИМИ (главы 1, 2, 3, 4, 5, 6 и приложения 1 — 17, 21 — 27) и ВИОГЕМ (главы 1, 2, 6 и приложения 1, 18 — 20).

В составлении Инструкции принимали участие: от института ВНИМИ — профессор, докт. техн. наук Г.Л. Фисенко, канд. техн. наук А.М. Мочалов, канд. геол.-мин. наук В.И. Веселков, инженеры Ю.С. Козлов и С.В. Кагермазова; от института ВИОГЕМ — канд. техн. наук А.И. Ильин, канд. техн. наук Ю.М. Николашин и инженер В.П. Будков.

Оценка устойчивости откосов уступов карьеров

Оценка состояния уступа карьера. Использование данных о физико-механических свойствах пород, инженерно-геологических условий и маркшейдерских наблюдений за сдвижением реперов профильных линий, заложенных на рассматриваемом участке откосов карьера.

  • посмотреть текст работы «Оценка устойчивости откосов уступов карьеров»
  • скачать работу «Оценка устойчивости откосов уступов карьеров» (курсовая работа)

Подобные документы

Роль инженерно-геологических изысканий для проектирования и строительства инженерных сооружений. Описание горных пород, изображённых на разрезах. Характер залегания пород, вида дислокаций, формы проявления неблагоприятных физико-геологических процессов.

курсовая работа, добавлен 13.11.2017

Общие сведения о месторождении Кальмакыр. Общие параметры карьера. Инженерно-геологические и гидрогеологические условия. Основные тектонические нарушения Кальмакыра. Система разработки и производительность карьера. Проведение взрывных работ на руднике.

дипломная работа, добавлен 12.06.2018

Географическое и административное положение района месторождения. Главные параметры карьера. Вскрытие карьерного поля и строительство карьера. Подготовка горных пород к выемке. Транспортирование горной массы. Схема устойчивости откосов отвалов.

дипломная работа, добавлен 24.06.2012

Ознакомление с локальными и региональными методами прогнозирования вероятности появления и распространения оползней в разных инженерных и геологических условиях. Классификация оползневых откосов. Оценка устойчивости естественных склонов местности.

реферат, добавлен 17.12.2013

Техногенные факторы, влияющие на устойчивость бортов карьеров. Определение устойчивости насыпных сооружений: отвалов, дамб. Характеристика нарушений устойчивости горнотехнических сооружений. Паспортизация деформаций откосов. Гидрогеологический контроль.

учебное пособие, добавлен 15.03.2014

Факторы, влияющие на устойчивость бортов разрезов. Нарушение устойчивости горнотехнических сооружений, бортов карьеров. Классификация опасных зон. Паспортизация деформаций откосов. Геомеханический мониторинг при открытой геотехнологии. Сущность прогноза.

Читайте так же:
Укрепление откосов насыпи нормы

курсовая работа, добавлен 16.06.2013

Факторы, влияющие на инженерно-геологические условия разработки месторождения. Инженерно-геологическая характеристика района. Инженерно-геологические особенности разработки месторождения. Особенности и технологии в разработке гранитного карьера.

курсовая работа, добавлен 20.04.2020

Обзор углов погашения бортов карьера. Подсчет запасов полезного ископаемого. Расчет производительности и срока службы карьера. Выбор места заложения капитальной траншеи. Оценка объема горно-строительных работ и продолжительности строительства карьера.

курсовая работа, добавлен 22.12.2017

Ознакомление с параметрами для моделирования устойчивости откосов отвала. Рассмотрение основных свойств фосфогипса. Исследование схемы расположения профильных линий на отвале. Анализ эпюры вертикальных смещений (осадок) верхней и нижней бровки отвала.

статья, добавлен 30.05.2017

Рассмотрение полезных ископаемых Пермского края. Оценка инженерно-геологических условий Богомоловского месторождения гипса. Исследование поверхностного и подземного карста, влияющего на условия его разработки. Оценка физико-механических свойств камня.

статья, добавлен 29.04.2017

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • »

Open Library — открытая библиотека учебной информации

Открытая библиотека для школьников и студентов. Лекции, конспекты и учебные материалы по всем научным направлениям.

  • Главная

Категории

  • Астрономия
  • Биология
  • Биотехнологии
  • География
  • Государство
  • Демография
  • Журналистика и СМИ
  • История
  • Лингвистика
  • Литература
  • Маркетинг
  • Менеджмент
  • Механика
  • Науковедение
  • Образование
  • Охрана труда
  • Педагогика
  • Политика
  • Право
  • Психология
  • Социология
  • Физика
  • Химия
  • Экология
  • Электроника
  • Электротехника
  • Энергетика
  • Юриспруденция
  • Этика и деловое общение

Изобретательство Расчет устойчивости откосов

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

Основные виды нарушения устойчивости откосов:

оползни вращения, когда массы грунта сползают по криволинœейным 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 всœей 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). В случае 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.

Читайте так же:
Уголки белые пвх для откосов

В общем случае через точку А можно провести бесконечное множество поверхностей скольжения, в связи с этим на практике расчет осуществляют по специальной методике, для нескольких (минимум четырех) центров вращения О с определœением 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, ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ должно быть не менее 1,1. 1,3 в зависимости от класса сооружения.

В случае если в основании откоса залегают относительно слабые грунты с углом внутреннего трения менее 100, крайне важно 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. Вместе с тем, учитывают сцепление грунта при сдвиге по этой плоскости. Дополнительно на отсек действуют неуравновешенное оползневое давление от вышелœежащих отсеков Еi-I и неизвестное оползневое давление на нижелœежащие отсеки Ei. Рассмотрение уравнений равновесия (сумм проекций всœех 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 определœенный 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.

Читайте также

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. [читать подробенее]

Расчет устойчивости склона

Расчет устойчивости склона осуществляется различными методами, которые исходят из основного условия равновесия, определяющегося из схемы сил, действующие на склон.

Каковы бы ни были причины, вызывающие нарушение устойчивости склонов, в конечном счете движение горных масс происходит под действием силы тяжести. Следовательно, во многих случаях условия устойчивости склонов могут быть определены по правилам механики.Для расчетов устойчивости разработано много методов.Однако все эти методы исходят из основного условия равновесия , определяющегося из схемы сил, действующих на склон.

Читайте так же:
Объемная георешетка для укрепления откосов технология

Рассмотрим какой либо склон и проведем секущую плоскость I-I ( рис-1). Примем, что сила тяжести отсеченной части равна Q.Сила тяжести действует вертикально и по отношению к плоскости I-I должна быть разложена на две силы :

касательную Т=Q sin α и нормальную N=Q cos α.

Сила Т вызывает смещение горной массы по плоскости I-I, а сила N создает силу трения Nf, препятствующую такому смещению. Кроме того, смещению препятствуют силы сцепления с, действующие в плоскости I-I по всей площади, равной F.

Если угол α примет значение αкр, соответствующее состоянию предельного равновесия, то можно составить уравнение предельного равновесия: Hf+cF-T=0 или T=Nf+cF; Полученные выражения могут быть преобразованы.Нормальное давление на единицу площади сдвига

σ=N/F=Q cos αкр/F;

Сдвигающее усилие на единицу площади сдвига τ=T/F=Qsin αкр/F. Критическое значение угла α, при котором наступает состояние предельного равновесия, называют углом сдвига ψ.С учетом сказанного уравнения предельного равновесия примут вид:

tgψ =tg φ +c/σ и τ=σ tg φ+c.(1.1)

Из полученных равенств видно, что угол сдвига ψ-величина переменная и зависит от величины нормального давления на поверхность сдвига. Следовательно, поверхность сдвига криволинейна и только при отсутствии в породе сил сцепления обратится в плоскость.Если в равенство (1.1) вместо величины ψ=αкр подставить какое-либо другое значение α, то можно построить ряд поверхностей, проходящих через подошву склона.

Рисунок-1. Схема сил, действующих по плоскости оползания

Очевидно, склоны , образованные поверхностями с углом α>αкр-неустойчивы.Следовательно, угол сдвига ψ=αкр может быть назван предельным или критическим углом устойчивости откоса , а соответствующая ему поверхность склона -предельной или критической поверхностью.

При определении устойчивости того или иного природного или искусственного склона могут встретитьсядве основные задачи: поверхность скольжения заранее известна и требуется только проверить устойчивость склона и поверхность скольжения неизвестна, требуется проверить устойчивость склона и, если это возможно, построить критическую поверхность скольжения.Во многих случаях применительно к одному же склону часто приходится решать обе задачи.

Проверка устойчивости склона с заранее известной поверхностью скольжения

У склонов консеквентного типа с падением слоев напластования согласно склону или покрытых делювиальным плащом поверхность скольжения известна заранее. Для проверки укстойчивости скольжения разбивается на ряд отсеков с размером, перепендикулярным плоскости чертежа, равным единице ( рисунок-2).Тогда сила тяжести каждого отсека на единицу длины будет равна его площади, умноженной на объемную силу тяжести породы и приложена в центре тяжести каждой площади.

Q=1Fϒоб

Продолжим линию действия силы Q до пересечения ее с поверхностью скольжения и разложим на нормальную и тангенциальную составляющие. Тогда очевидно, что N=Q cos α и Т=sin α, где α-угол наклона поверхности скольжения к горизонту в данной точке.Суммируя действие всех сил, получим значение коэффициента устойчивости, как частное от деления всех сил, удерживающих массив от сдвижения на сумму всех сил, вызывающих сдвижение:

η=(∑Nf+∑cl)/∑T=(∑Qcos α tgφ +∑cl/(∑Qsin α), (1)

где с-сила сцепления, т/м ²; l-участок дуги скольжения в пределах данного отсека, м; φ -угол внутреннего трения.При значениях η >1 склон устойчив и подвижки по контактному слою не будет,
при η 1, то откос устойчив.

Недостатком метода является его громоздкость, требуется много построений и вычислений. Кроме того, условные поверхности скольжения обязательно проводятся через подошву склона, что не всегда соответствует истине. Как уже указывалось в склонах детрузивного типа истинная поверхность скольжения проходит ниже подошвы склона, поэтому наряду с основным методом Феллениуса -Терцаги разработано много других упрощающих расчетно-графические операции и позволяющих использовать их при любых очертаниях поверхности скольжения. Изучение этих методов относится к механике грунтов и в данной статье не рассматриваются.

***** РЕКОМЕНДУЕМ выполнить перепост статьи в соцсетях!

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector