Б- поддержание откоса подпорной стенкой

Устойчивость откосов

В дождливую осень 1927г. поезд «Москва-Ленинград» попал в яму, возникшую в результате сползания насыпи из-за значительного увлажнения.

1 м оползень

 

Причины, приводящие к нарушению устойчивости массивов грунта в откосах.

1. – Увеличение крутизны откоса (подмыв берегов реки)

2. – Увеличение нагрузки на откос (строительство на бровке)

 

3. – Обводнение грунтов (уменьшение механических характеристик: С; j и увеличение объемного веса грунта)

4. - Деятельность строителей (устройство котлованов, выработок с вертикальными стенками)

Виды оползней

1. Оползни по поверхности в глубине массива (в движение приходит весь массив грунта в целом, характерно для грунтов, обладающих трением и сцеплением)

2. Сползание по поверхности откоса (осыпь) (характерно для песчаного грунта)

3. Разжижение грунтов (для водонасыщенных грунтов при динамических воздействиях)

 

 

3. Устойчивость откоса грунта, обладающего трением (С = 0)

 

Рассмотрим равновесие песчинки на откосе:

Q – вес песчинки

N – нормальная составляющая веса песчинки

Т - касательная составляющая веса песчинки

Т¢ – сила трения

 

- Условие равновесия

 

 

f –коэффициент трения

 

 

При практических расчетах необходимо вводить коэффициент запаса прочности

Влияние гидродинамического давления.

Через откос выходит вода при высоком у.г.в. (откос дренирует).

Рассмотрим равновесие песчинки в месте выхода воды.

D^I - гидродинамическое давление

R – равнодействующая

 

 

В пределе угол Ð должен быть равен 90-a - т.е. откос должен быть положе.

Гидродинамическое давление воды возникает в момент откачки воды из котлована.

 

Устойчивость откоса грунта, обладающего только сцеплением.

j = 0 (жирные глины)

С – составляет основную прочность откосов

На какую глубину (h) можно откопать котлован с вертикальными стенками?

Поверхность возможного обрушения

В С

T a Рассмотрим призму АВС

Q N С Q- вес призмы (разложим его на

h 2 составляющие T и N)

С sina=T/Q; ctga= ВС/h

a

А С- силы сцепления, действующие вдоль откоса

 

 

T = Q sina; Q = g; Т = - сдвигающая сила

sina= ; АС = ; - удерживающая сила ( т.к. изменяются по закону )

g_о ctga×sina - = 0; g_о

но a - мы приняли произвольно (sina - изменяется в пределах 0…1),

при max использовании сил сцепления:

h_max ® при a = 45^о; sin2a = 1; Тогда

Пример. Пусть:

С = 0,1кг/м² = 1т/м² = 0,01Мпа = 0,01МН/м²

g = 2т/м³ = 20кН/м³ = 20·10^-3МН/м³

h_max = 2 ´ 1 / 2 = 1м, следовательно откос будет устойчив при вертикальной стенке не более 1 м.

2-ой способ расчета:

– при sin 2a =max = 1

 

Устойчивость откоса грунта, обладающего трением и сцеплением.

j ¹ 0; С ¹ 0 (графо - аналитический метод расчета)

 

0 В С R   Тi C   C C Qi L А

Пусть обрушение откоса происходит

По круглоцилиндрической поверхности,

относительно центра вращения т. 0.

Как рассчитать устойчивость такого откоса?

h_уст – коэффициент устойчивости

 

Порядок вычислений:

1.) откос делим на призмы;

2.) определяем вес каждой части – призмы – Q_i;

3.) раскладываем Q_i на T_i и N_i;

4.) находим С и L – длину дуги.

М_{удер.сил.} = ; n - число призм

М_{сдвиг.сил.} = ; отсюда находим h_уст

h_уст =

 

Недостаток этого метода произвольное решение. (Точкой 0 мы задались произвольно). Необходимо найти наиболее опасный центр вращения, с h_уст = min,т.е. наиболее вероятную поверхность обрушения.

Центры вращения – т. О располагаются на одной линии под Ð 36° на расстоянии 0,3 h.

Для всех точек О_1,О_2, О_3,О₄ …– строим поверхности скольжения – определяем h_1,h_2, h_3, h₄ …- откладываем их в масштабе, соединяем и графически находим h_{уст =} min, т.е. наиболее вероятную поверхность обрушения, если при этом h_уст > 1, то откос устойчив, в противном случае необходимо принимать меры по увеличению устойчивости откоса.

 

 

Прислоненный откос

 

 

Ni

Е_i - оползневое давление

 

Порядок расчета устойчивости откоса:

1. Разбиваем откос на ряд призм и рассматриваем равновесие каждой призмы с учетом бокового давления грунта.

2. Расчет начинаем с первого элемента (с верху). Если все элементы устойчивы, то откос устойчив.

 

Меры по увеличению устойчивости откосов.

 

Если откос не устойчив, необходимо принимать меры по увеличению его устойчивости:

А- уположение откоса

Б- поддержание откоса подпорной стенкой