Npdpk.ru

Стройжурнал НПДПК
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Сдвигающие силы при оценке устойчивости откоса

Коэффициент запаса устойчивости откосов и склонов

Коэффициент запаса устойчивости откосов и склонов

Коэффициент устойчивости часто принимается в виде: kst=tgφ/ tgφ`=c/c`, где φ, с – расчетные значения характеристик сопротивления принятые в проекте; φ`, с` — то же, соответствующие предельному состоянию откоса или склона.

Устойчивость откоса или склона считается обеспеченной, если, kst≥k H st, где k H st – 1,1…1,3 – нормативный коэффициент устойчивости.

Группы методов используемых для расчетов устойчивости откосов:

При этом анализируются два типа задач:

1) Оценка устойчивости откоса или склона заданной крутизны

2) Определение оптимальной крутизны откоса или склона при заданом k H st.

Показатели характеризующие свойства сложных систем

Любую сложную систему можно рассматривать как совокупность обьектов, предназначенную для выполнения некоторого определенного вида работ или решения достаточно четко очерченного определенного вида работ или решения достаточно четко очерченного вида задач. В соответствии с этим процесс функционирования сложной системы представляется как совокупность действий ее элементов, подчиненных единой цели.

Показатель эффективности выбирают на заключительной стадии формирования целей и задач системы, без него эта стадия не приобретает необходимой четкости. Выбор этого показателя оказывает существенное влияние на интерпретацию свойств системы и результатов ее исследования.

Расчет показателя эфективности для сложных систем представляет собой весьма сложную задачу, которая требует превлечения специальных математических методов, и решается с помощью быстродействующих вычислительных машин. Он зависит от структуры системы, значений ее параметров, характера воздействия внешней среды, внешних и случайных внутренних факторов.

Функционал – оператор, заданный на некотором множестве функций (в некотором функциональном пространстве) и принимающий значения из области действительных чисел.

Вероятности некоторых случайных событий. Элементам множества процессов функционирования системы ставится множество случайных событий. Тогда вероятность будет равна среднему значению соответствующего функционала.

Для многих сложных систем выход некоторых элементов из робочего состояния не только не приводит к неожиданной потере работоспособности всей системы в целом, но иногда есть заранее планируемым событием.

Ф* надеж — значение показателя эфективности, вычесленное в предположении , что отказы элементов имеют интенсивности, соответствующие заданым характеристикам, а Ф 0 – в предположении что все элементы системы абсолютно надежны.

Работа грунта в основаниях сооружений

Под нагрузкой от сооружения в грунте возникают напряжения и деформации. Накопление деформаций по всей толще основания приводит к осадке сооружения. Перегрузка фундамента может вызвать разрушение грунта. Детально изучаются условия деформирования грунта под фундаментами и характер зависимости осадки S от нагрузки F.

Устанавливается стадийность деформирования оснований, причем на каждой стадии в грунте происходят деформации определенного вида, сказывающиеся на характере зависисмости осадки от нагрузки или давления по подошве фундамента р=F/A. Выделяют следующие стадии: 1 – уплотнение, 2 – сдвиг, 3 – разрушения.

В первой стадии деформации малы. Перемещения частиц грунта направлены преимущественно по вертикали, под подошвой формируется область (ядро) уплотненного грунта. Зависимость S=f(p) на этом участке близка к линейной.

Во второй стадии характер деформирования меняется: из-под краев фундамента происходит отжатие грунта и формируются области, в которых прочность грунта исчерпана – области сдвига. По мере их развития приращения осадок все более опережают приращения давлений, что отражается в существенной нелинейности зависимости S=f(p)/

Выход областей сдвига на поверхность грунта приводит к наступлению 3 стадии – разрушения основания с провальной осадкой.

Деформируемость грунтов

Деформация – свойства горных пород под нагрузкой менять форму сложения и обьем. Характер деформаций, возникающих в породах, зависит от характера передаваемого усилия, его размеров, способов передачи на породу и типа породы. При сжатии образца горной породы длина его уменьшается, а поперечное сечение увеличивается; при растяжении длина увеличивается, а поперечное сечение уменьшается.

Внешние усилия, передаваемые на породу, вызывают противодействующие этим усилиям внешние напряжения в породе. Под напряжением понимается интенсивность усилия на единицу площади.

Рассмотрим зависимость осадки штампа s от возрастающего давления р (рис. 2,1 а,б стр 7 лекция 2).

На рисунке б видно, что грунтам свойственна нелинейная деформируемость, причем в некотором начальном интервале изменения напряжений от 0 до Р1 она достаточна близка к линейной.

При нагружении и последующей разгрузки штампа общая осадка грунта может быть разделена на восстанавливающуюся (упругую) s e и остаточную (пластическую) s p (рис в).

Пластические деформации в грунтах можно разделить на обьемные и сдвиговые. Обьемные деформации приводят к изменению обьема пор в грунте, тоесть к его уплотнению, сдвиговые – к изменению его первоначальной формы и могут вызвать разрушение грунта.

Гидрогеологические задачи, решаемые с помощью «механики грунтов».

Основные задачи: теоретический прогноз поведения грунтов в толще, под влиянием внешних и внутренних воздействий, разнообразных нагрузок от сооружений, изменений под действием природных факторов и деятельности человека, условия равновесия ( при размывах; колебаниях уровня грунтовых вод, разгрузке глубоких слоев грунта при копке котлованов).

— установление основных закономерностей механики грунтов как дисперсных тел и величины характеризующих их коэффициентов.

— исследование напряженно-деформационного состояния грунтов в различных стадиях их деформирования.

— разработка вопроса прочности и устойчивости грунтов и давления их на ограждениях.

Деформационные характеристики грунтов

Деформация – свойства горных пород под нагрузкой менять форму сложения и обьем. Характер деформаций, возникающих в породах, зависит от характера передаваемого усилия, его размеров, способов передачи на породу и типа породы. При сжатии образца горной породы длина его уменьшается, а поперечное сечение увеличивается; при растяжении длина увеличивается, а поперечное сечение уменьшается.

Внешние усилия, передаваемые на породу, вызывают противодействующие этим усилиям внешние напряжения в породе. Под напряжением понимается интенсивность усилия на единицу площади. В условиях равновесия внутреннее напряжение в породе равно действию внешних усилий, поэтому напряжения могут быть выражены через величину этих усилий: σ= dP/dF.

Каждую силу, действующую на любую произвольную выбранную площадку или сечение внутри породы, можно разложить на силы, нормальную к площадке и касательную к ней. Эти две силы, отнесенные к еденице площади, называют нормальными, или сжимающими, и касательными, или сдвигающими, напряжениями.

Деформация сжатия – уменьшение расстояния между двумя паралельными площадками под действием нормальной силы. Деформация сдвига – взаимное перемещение двух смежных площадок породы в направлении, паралельном этим площадкам, под действием тангенциального условия.

Деформация горных пород возникает тогда, когда внешние силы, действующие на породу, становятся больше внутренних сил в породе (трение и сцепление), стремящихся сохранить целостность породы – форму и размер составляющих ее зерен и связи между ними. Они возникают в наиболее неблагополучных сечениях, в которых действуют максимальные нормальное и касательное напряжения.

Водопроницаемость грунтов

Водопроницаемость – свойство водонасыщеного грунта под действием разности напоров пропускать через свои поры сплошной поток воды.

Напор в любой точке движущегося потока воды Н определяется выражением: Н=p/yw+z+v 2 /(2g)=p/yw+z,

Где p/yw – пьезометрическая высота (р – давление в воде; yw – удельный вес воды); z – высота рассматриваемой точки над некоторой горизонтальной плоскостью сравнения; v 2 /(2g) – скоростной напор (v – скорость движения воды в потоке; g – ускорение свободного падения).

Скорость фильтрации, учитывая сложную неоднородную структуру порового пространства грунтов и наличие пленок связанной воды у частиц глинистых грунтов, не может быть определена через расход воды и площадь сечения элементарной трубки грунта.

Зерновой состав грунтов.

Гранулометрический (зерновой) состав грунта следует определять по весовому содержанию в нем частиц различной крупности, выраженное в процентах по отношению к весу сухой пробы грунта, взятой для анализа.

Упрощенная зерновая классификация грунтов

ГрунтыСодержание глинистых частиц в % по весуДиаметр шнура из грунта при пределе раскатывания в мм
глинаБольше 30Менее 1
суглинок30-101-3
супесь10-3Более 3
песокМенее 3Не раскатывается
Пылеватые грунтыЕсли в грунте содержится пылеватых частиц, больше чем песчаных, то к названию грунта прибавляется слово «пылеватый»
Читать еще:  Утепление откосов изнутри минеральной ватой

Виды грунтовых отложений

В зависимости от участия в формировании грунтовой толщи тех или иных агентов выветривания, различают элювиальные, делювиальные, аллювиальные, дельтовые, озерно-ледниковые, эоловые и морские отложения.

Элювиальные отложения состоят из продуктов выветривания горных пород, залегающих на месте своего первоначального образования. По составу они близки к исходной материнской породе. Вследствие значительной пористости и неоднородности состава элювий дает неравномерную осадку под сооружением. Однако, при плотном, однородном сложении и прочной коренной породе элювий может служить надежным основанием сооружений.

Продукты выветривания переносятся водными потоками, ветром и ледниками, образуя делювиальные, аллювиальные и дельтовые отложения.

Делювиальными называются отложения водных потоков, перемещаемые вне постоянных русел под действием силы тяжести дождевыми и снеговыми водами по склонам той же возвышенности, где образовались. Такие отложения представляют собой рыхлые неустойчивые, часто подвергающиеся оползанию образования, неоднородные по своему составу и залегающие на склонах разной мощности, увеличивающейся к подножию склона.

Аллювиальные отложения – это отложения водных потоков, переносимые постоянными водными потоками (ручьями, реками и пр.) на значительные расстояния от места их первоначального залегания.

Дельтовыми называются отложения водных потоков, образуемые при впадении постоянных потоков в водные бассейны.

Коэффициент устойчивости

Коэффициент устойчивости – это отношение моментов сил, удерживающих откос в состоянии равновесия, к моменту сил, сдвигающих откос:

(19)

Для расчетов этих сил призму ABC разделяют на несколько отсеков. Силы взаимодействия в вертикальных плоскостях между отсеками не учитываются. Вес грунта в откосе раскладывается на две составляющие: касательные (Тi), направленные вдоль линии скольжения, и нормальные (Ni) перпендикулярные направле­нию касательных напряжений. При расчете учитываются следующие основные параметры:

1) физико-механические свойства:

g – удельный вес, кН/м 3 ;

j – угол внутреннего трения, град;

с – удельное сцепление, кПа;

2) геометрические параметры откоса:

H – высота откоса, м;

Ai – площадь блока, м 2 ;

li – длина дуги скольжения, м;

3) силовые параметры:

Qi – вес блока, кН/м;

Ti – сдвигающая сила, кН/м;

Ni – нормальная сила, кН/м;

Fi – сила трения грунта о грунт, кН/м.

Откос считается устойчивым, если h/1,2.

Влияния Электролитов

Водопроницаемость глин при прочих равных условиях (одинаковый минералогический состав, дисперсность, плотность) в значительной степени зависит от состава и концентрации электролитов в фильтрующейся воде и состава обменных катионов. Исследования, выполненные В. С. Шаровым, Б. В. Дерягиным и др., показывают, что проницаемость глин при фильтрации пресной воды значительно меньше, чем при фильтрации растворов электролитов с концентрацией больше 0,1—1 н. Увеличение коэффициента фильтрации при фильтрации электролитов происходит в наибольшей степени при концентрациях до 2—3 нормалей. Так, при фильтрации раствора NaCl с концентрацией 10% через монтмориллонитовую глину коэффициент фильтрации увеличился в 2,7 раза по сравнению с коэффициентом фильтрации с водой. При дальнейшем увеличении концентрации NaCl наблюдалось снижение коэффициента фильтрации, так как вязкость фильтрующегося раствора заметно возрастала. Увеличение Кф при повышении концентрации до 10% объясняется исключительно сжатием диффузных слоев (слоев рыхлосвязанной воды) вокруг глинистых частиц, в результате чего увеличивается эффективный диаметр пор. Водопроницаемость глин по отношению к электролитам в сильной степени зависит от вида глинистого минерала. По степени влияния электролитов на изменение проницаемости минералы располагаются в следующем порядке (в порядке убывания влияния электролитов): монтмориллонит, гидрослюда, каолинит, палыгорскит. Влияние концентрации фильтрующегося через грунт электролита уменьшается по мере уменьшения количества глинистых частиц.

Прочность и устойчивость грунтов оснований оцениваются сопротивлением грунтов сдвигу, которое зависит от угла внутреннего трения и удельного сцепления грунта. Эти характеристики определяются в соответствии с законом сопротивления грунтов сдвигу, который для сыпучих грунтов формулируется следующим образом: предельное сопротивление сыпучего грунта есть сопротивление трению, прямо пропорциональное нормальному давлению. Деформируемость грунтов во времени и сопротивление сдвигу во многом зависят от распределения давления, воспринимаемого скелетом грунта и водой, находящейся в порах.

Как описывается напряжённо-деформированное состояние в точке?

Напряженно-деформированное состояние в точке тела называется предельным, если в окрестности этой точки происходит разрушение материала или возникают пластические деформации.

Группы методов используемых для расчетов устойчивости откосов:

При этом анализируются два типа задач:

1) Оценка устойчивости откоса или склона заданной крутизны

2) Определение оптимальной крутизны откоса или склона при заданом k H st.

Прогноз устойчивости склонов

Составление прогноза устойчивости склонов, сравнительно-геологические методы исследования. Количественные критерии и проверка достоверности. Зависимость сопротивления грунтов от нормальной нагрузки. Моделирование предельного напряженного состояния пород.

РубрикаГеология, гидрология и геодезия
Виддоклад
Языкрусский
Дата добавления12.11.2015
Размер файла19,2 K
  • посмотреть текст работы
  • скачать работу можно здесь
  • полная информация о работе
  • весь список подобных работ

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Прогноз устойчивости склонов

Для оценки и прогноза устойчивости склонов используется большое количество методов, которые можно подразделить на такие основные группы: сравнительно-геологические, геологического подобия, механико-математические (строгие решения, расчетные, расчетно-экспериментальные), лабораторного моделирования, стохастические (вероятностные).

Сравнительно-геологические методы основаны на сравнении инженерно-геологических условий рассматриваемого участка с условиями склонов-аналогов, где раньше изучались проявления оползней (Г.С. Золотарев, 1956; Е.П. Емельянова, 1971). Например, сравнительный метод, предложенный Е.П. Емельяновой (1971), базируется на сопоставлении геометрических параметров устойчивых и неустойчивых склонов. Сравнительно-геологическими методами, возможно, оценивать вероятность смещения и приблизительно определять размеры ожидаемых оползней. При использовании этого метода обычно вызывает сложность подбор натурных аналогов, которые достаточно полно отвечают склону-объекту. Некоторую сложность представляет также количественная оценка устойчивости склона, на котором оползневые смещения не происходили. Она может быть выполнена только приблизительно на основе сопоставления общего угла наклона склона, который изучается и склона-аналога.

Методы геологического подобия основаны на теоретических разработках Л.Б. Розовского (1969 г.). Как и сравнительно геологические методы, эти методы нуждаются в выборе аналога сначала по качественным, а затем и по количественным признакам. По количественным признакам, согласно представлениям о закономерностях изучаемого процесса (в нашем случае — оползневой склон) определяются безразмерные критерии подобия. При сопоставлении устойчивости для склона-объекта и склона-аналога необходимо придерживаться качественного подобия формы склона, геологического строения, гидрогеологических условий, механизма смещения, внешнего влияния на склон, основных показателей свойств пород и методики установления этих свойств. Количественные критерии подобия, которые устанавливаются по теории размерностей, должны выражать в безразмерном виде соотношение количественных параметров (высота склонов, их крутизна, мощность обводненной зоны, величины прочности на сдвиг и другие), которые используются для характеристики склонов-аналогов и для оценки устойчивости склона-объекта. Вообще, методами геологического подобия можно решать практически любые прогнозные задачи. Однако, кроме трудностей (аналогично со сравнительно-геологическими методами) относительно подбора аналогов, использование методов геологического подобия дополнительно осложняется процессом выбора количественных критериев и проверкой их достоверности.

Механико-математические методы основаны на разных схемах, представлениях о механизме оползневых деформаций пород склонов и в большинстве своем предназначены для определения оценки устойчивости склона в различных условиях. Подавляющее большинство методов разработано для условий плоской задачи, когда рассматривается равновесие элементарного массива грунта шириной в единицу длины, условно “вырезанного” по направлению движения произошедшего или ожидаемого оползня. В природных условиях плоская задача отвечает оползням, у которых ширина значительно больше длины, то есть — фронтальным.

Механико-математические методы оценки и прогноза устойчивости склонов и оползней можно подразделить на такие основные группы:

Строгие решения теории предельного равновесия (теория сыпучей среды В.В. Соколовского, 1942). В этих методах допускается, что предельное состояние наступает одновременно в пределах всего массива, который должен отделяться и в пределах его объема изучается напряженное состояние. Методы позволяют расчетами или с помощью специальных графиков находить форму поверхности “равностойкого” откоса или определять величину максимальной нагрузки на горизонтальную поверхность массива. Расчетные (приблизительные, инженерные) методы основаны на расчетах предельного равновесия масс горных пород по поверхностям смещения разной формы (кругло-цилиндрической, плоской, ломаной и другой) и позволяют определить коэффициент устойчивости склона. На сегодняшний день существует более ста методов этой группы, которые отличаются: по форме поверхности скольжения; способу установления наиболее опасной из них (такой, которая имеет минимальный коэффициент устойчивости склона); предположениями относительно механизма смещения, схемы расчетов удерживающих и сдвигающих сил и направлений их действия, взаимодействия отдельных частей оползневого тела и учета дополнительных сил (фильтрационных, сейсмических, внешних) и другими.

Читать еще:  Угол естественного откоса навалочных грузов

Большое количество расчетных методов, так называемых методов кругло-цилиндрических поверхностей смещения и их модификаций, базируется на предположении, что поверхность смещения в вертикальном разрезе имеет вид дуги круга (В. Феллениус, 1926; К. Терцаги, 1934) и предназначены для использования в однородных массивах пород. Существуют разные способы предварительного определения положения поверхности смещения (поиска центра дуги круга), имеющей минимальный коэффициент устойчивости, то есть наиболее опасный для склона при заданных условиях.

Другая группа расчетных методов (например, “прислоненного” откоса Г.М. Шахунянца, 1964;) предназначена для использования, когда форма поверхности скольжения (плоская, ломаная, ломано-вогнутая) и ее положение обусловлены особенностями геологического строения массива (слабые прослои; границы раздела слоев пород, наклоненных в сторону склона; делювиальные отложения на поверхности коренных пород; тело оползня и др.). В этих случаях устойчивость склона проверяется по нескольким поверхностям смещения или по одной (при оползнях форма и положение поверхности скольжения не изменяется — она “зафиксирована” особенностями геологического строения). Естественно, что в этих случаях очень важная роль отводится данным изысканий и их достоверности. Для приближенной оценки параметров откосов и их сравнительной характеристики можно пользоваться методами, которые не нуждаются в трудоемких расчетах по определению достоверных поверхностей смещения. Таким требованиям отвечает метод равнопрочного откоса или метод Fp (М.М. Маслов, 1949), который является упрощенным аналогом метода “равностойкого” откоса В.В. Соколовского. В методе равнопрочного откоса делается предположение, что крутизна поверхности склона в любой точке равняется величине угла сдвига пород, которые слагают склон.

Главным количественным показателем степени приближения склона к предельному состоянию является коэффициент устойчивости Ку (или коэффициент запаса устойчивости, или коэффициент запаса), за который, в общем случае, принимается соотношение суммы удерживающих сил (Уc) к сумме сдвигающих сил (Уф) вдоль существующей или потенциальной поверхности скольжения. В некоторых случаях коэффициент устойчивости определяется как отношение расчетной величин угла внутреннего трения и сцепления к таким критическим значениям этих параметров, при которых наступает предельное состояние склона (например, в методе равнопрочного откоса). Практически во всех расчетных методах для определения удерживающих сил, действующих вдоль поверхности скольжения, используется зависимость сопротивления грунтов сдвигу от нормальной нагрузки Ш. Кулона.

Расчетно-экспериментальные (с использованием лабораторного моделирования) методы используются для определения напряженного состояния пород склона расчетным путем (по формулам теории упругости, методами конечных элементов, конечных разностей и др.) или по результатам моделирования предельного напряженного состояния пород методами тензометрической сетки, фотоупругости, электрогеодинамических аналогий (И.П. Зелинский, 1983). По результатам расчетов или моделирования выполняется оценка, и прогноз устойчивости склона путем сопоставления полей показателей прочности пород и полей величин действующих (касательных) напряжений. Важным преимуществом такого подхода оценки устойчивости склона является возможность выполнения как общей оценки устойчивости склона по существующей или предполагаемой поверхности смещения, так и выделения зон возможных пластических деформаций в любых частях склона.

Методы лабораторного моделирования, подразделяющиеся, главным образом, на физические и аналоговые, позволяют изучать напряженное состояние массива пород (эти данные используются для количественной оценки устойчивости склона) и процессы развития оползневых деформаций, их скорости, виды, механизм, а также оценивать влияние различных факторов и эффективность защитных мероприятий. Среди физических методов требованиям прослеживания процесса в модели, возможности изучения динамики изменения напряженно- деформированного состояния пород модели в зависимости от изменения различных факторов отвечают методы эквивалентных материалов и центробежного моделирования. По данным о величинах напряжений предварительно оттарированих датчиков, возможно, осуществлять оценку устойчивости склонов (И.П. Зелинский, 1977).

Стохастические (вероятностные) методы основаны на установлении вероятной корреляционной зависимости прогнозируемого показателя от значений параметра, характеризующего факторы развития процесса. Для применения этих методов необходимо большое количество исходных данных и их обработка с помощью регрессионного анализа. При наличии большой и достаточно достоверной совокупности измерений существует принципиальная возможность определять с помощью этих методов скорости отступания бровки склона, повторяемость периодов активизации оползней и средние скорости их движения, размеры оползневых тел и другие параметры, которые возможно измерить в натурных условиях. Вместе с тем, стохастический принцип не может использоваться для определения и прогноза величины коэффициента устойчивости склона. Вообще, необходимо понимать, что результаты расчетов и моделирования устойчивости склонов какими-либо методами всегда дают приблизительный результат в связи с тем, что построение схем, учет факторов и механизма процесса представляет собой сложную задачу. Вследствие этого, обязательным требованием оценки устойчивости склона является использование комплекса методов расчетов и моделирования наряду с методами, основанными на геологическом анализе.

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

Читать еще:  Заложение откоса при супесях

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, 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]

Сдвигающие силы при оценке устойчивости откоса

Галерея
Форум

Под устойчивостью понимается свойство автомобиля сохранять заданные направление движения, ориентацию продольной и вертикальной оси.
Устойчивость автомобиля непосредственно связана с безопасностью дорожного движения. Управляя неустойчивым автомобилем, водитель вынужден внимательно следить за дорожной обстановкой и постоянно корректировать движение автомобиля, чтобы он не выехал за пределы дороги. Различают курсовую, поперечную и продольную устойчивость автомобиля.

Курсовая устойчивость

Курсовой устойчивостью автомобиля называют его свойство двигаться без корректирующих воздействий со стороны водителя, т.е. при неизменном положении рулевого колеса. Автомобиль с плохой курсовой устойчивостью произвольно меняет направление движения (“рыскает” по дороге), создавая угрозу другим транспортным средствам и пешеходам.
Нарушение курсовой устойчивости при прямолинейном движении автомобиля происходит под действием возмущающих сил, поперечной составляющей веса, бокового ветра, ударов колес о неровности дороги, а также различных по величине продольных сил (тяговой, тормозной), приложенных к колесам правой и левой сторон автомобиля. При криволинейном движении автомобиля к этим силам добавляется центробежная сила. Потеря устойчивости автомобилем может быть вызвана также неправильными приемами управления или техническими неисправностями.
Часто предпосылкой потери устойчивости является скорость автомобиля, не соответствующая дорожным условиям. Если автомобиль движется с излишне высокой скоростью, то тяговая сила Рт приближается по величине к силе сцепления Рсц ведущих колес с дорогой, вследствие чего возможно их пробуксовывание.

Скорость, максимально допустимая при прямолинейном движении автомобиля без пробуксовки ведущих колес уменьшается при уменьшении коэффициента сцепления, росте сопротивления дороги, а также при увеличении ускорения. Поэтому потеря курсовой устойчивости автомобилем наиболее вероятна на участках дороги со скользким неровным покрытием (укатанный снег, обледенелый асфальтобетон, булыжник) и подъемами. Часто водители, видя впереди подъем и не желая терять скорости, увеличивают подачу топлива и преодолевают подъем “с ходу”. Если при этом на пути встретится участок, покрытый снежной или ледяной коркой, то значения сил Рт и Рсц могут стать примерно одинаковыми, тогда даже небольшая поперечная сила может вызвать боковое скольжение заднего моста.

Поперечная устойчивость

Условием сохранения равновесия неподвижного или равномерно движущегося автомобиля на уклоне или косогоре является прохождение вектора силы тяжести внутри опорной площади автомобиля – прямоугольника, вершины которого совпадают с точками взаимодействия колес с дорогой. По мере загрузки автомобиля центр тяжести смешается вверх, вследствие чего даже незначительный уклон дороги может привести к потере устойчивости.
Поперечная устойчивость – это способность автомобиля двигаться по дорогам различного качества без опрокидывания и бокового скольжения относительно боковых правых и левых колес. Потеря поперечной устойчивости при криволинейном движении может привести к прогрессивно нарастающему поперечному скольжению шин по дороге (заносу) или опрокидыванию автомобиля. Показателями поперечной устойчивости автомобиля при криволинейном движении являются максимально возможные скорости движения по дуге окружности и угол поперечного уклона дороги (косогора). При криволинейном движении автомобиля потерю устойчивости обычно вызывает центробежная сила Py (см. рис. 1.).

рисунок 1. Движение автомобиля на вираже

Расстояние от точки О (центра поворота) до середины заднего моста при угле поворота управляемых колес θ R = L/tgθ

Максимальный (критический) угол косогора дороги, по которому автомобиль может двигаться без поперечного скольжения:

Согласно формуле движение автомобиля устойчивее при больших значениях φy и R и малых величинах v и beta;.
Для повышения безопасности на дорогах, предназначенных для скоростного движения, все левые повороты имеют односкатный профиль – вираж. На вираже проезжая часть и обочины имеют поперечный уклон, направленный к центру закругления. Силы Ру sinβ и G cosβ при этом имеют направление, противоположное показанному на рис. 1, что повышает поперечную устойчивость автомобиля.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector