Расчет устойчивость откоса по методу кругло-цилиндрических поверхностей скольжения

Откосом называется искусственно созданная поверхность, ограничивающая природный грунтовый массив, выемку или насыпь. Откосы оразуются при возвидении различного рода насыпей(дорожное полотно, дамбы, земляные плотины и т.д.), выемок(котлованы, трансшеи, каналы, картеры и др.) или при перепрофилировании территорий.

Склоном называется откос, образованный природным путём и ограничивающий массив грунта естественного сложения.

При неблагоприятном сочитании разнообразных факторов массив грунтов, ограниченный откосом или склоном, может перейти в неравновесное состояние и потерять устойчивость.

Основными причинами потери устойчивости откосов и склонов являются:

-устройство 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 расчётных характеристик прочности грунта или снижение его сопротивления сдвигу за счёт, например повышения влажности;

-проявление гидродинамического давления, сейсмических сил, различного рода динамических воздействий(движение транспорта, забивка свай и др.);

Порядок выполнения расчётов:

1. Строим в масштабе откос.

2. Определяем местоположение центра вращения «О» по методу отношения сторон Маслова. Для этого находим и откладываем углы α и β, на пересечении находим точку О.

3. Проводим дугу скольжения радиусом R.

4. Разбиваем откос на блоки

5. Определяем силы, действующие на каждый блок.

6. Находим плечо от центра тяжести фигуры до центра вращения.

7. Находим длину дуги ACE = L

8. Данные заносим в таблицу

 

 

Таблица 2

Расчёт устойчивости откоса для центра вращения О₁

 

№	F	Qi	Xi	Qi*R	Qi*Xi
	5,6	10,824	30,4	355,027	329,050
	14,4	27,58	28,4	904,624	783,272
	20,4	40,764	26,4	1337,059	1076,170
	25,6	51,632	24,4	1693,530	1259,821
	29,6	59,992	22,4	1967,738	1343,821
	32,8	66,68	20,4	2187,104	1360,272
		73,368	18,4	2406,470	1349,971
	38,4	78,384	16,4	2570,995	1285,498
	40,4	82,564	14,4	2708,099	1188,922
	40,8	83,536	12,4	2739,981	1035,846
	38,4	80,352	10,4	2635,546	835,661
	35,6	73,8912	8,4	2423,631	620,686
	32,8	68,328	6,4	2241,158	437,299
	29,2	60,964	4,4	1999,619	268,242
		54,34	2,4	1782,352	130,416
	22,4	46,816	0,4	1535,565	18,726
		37,62	-1,6	1233,936	-60,192
	13,6	28,424	-3,6	932,307	-102,326
	8,8	18,392	-5,6	603,258	-102,995
	4,4	9,196	-7,6	301,629	-69,890
	0,48	1,0032	-9,6	32,905	-9,631

 

K_зап=tanφ*∑Q_i*R+cLR/∑Q_i*X_i

 

В результате нашего расчёта мы расчитали K_зап = 1,33 это говорит о том, что откос в устойчивом состоянии(т.к. K_зап>1)

Графическая составляющая находится в приложении 2.

Далее мы строим ось для передвижения оси вращения для этого мы откладываем от дна откоса 1,5*Н и влево 4,5*Н, потом проводим ось через точку О1. Теперь мы по оси сдвигаем Точку О1 и получаем О2 и О3, и проделываем вновь расчеты.

 

Таблица 3

Расчёт устойчивости откоса для центра вращения О₂

 

№	F	Qi	Xi	Qi*R	Qi*Xi
	7,2	13,968	30,2	433,008	421,8336
		35,7192	28,2	1107,2952	1007,2814
	24,8	49,96	26,2	1548,76	1308,952
	30,4	61,664	24,2	1911,584	1492,2688
	34,8	70,86	22,2	2196,66	1573,092
	38,6	78,802	20,2	2442,862	1591,8004
	41,8	85,49	18,2	2650,19	1555,918
	44,4	90,924	16,2	2818,644	1472,9688
	46,4	95,104	14,2	2948,224	1350,4768
	48,2	98,866	12,2	3064,846	1206,1652
		102,628	10,2	3181,468	1046,8056
		104,718	8,2	3246,258	858,6876
	50,8	104,504	6,2	3239,624	647,9248
	48,8	100,732	4,2	3122,692	423,0744
	45,4	94,3148	2,2	2923,7588	207,49256
	41,8	87,122	0,2	2700,782	17,4244
	37,6	78,5808	-1,8	2436,0048	141,44544
	32,8	68,552	-3,8	2125,112	-260,4976
		58,52	-5,8	1814,12	-339,416
	23,2	48,488	-7,8	1503,128	-378,2064
		37,62	-9,8	1166,22	-368,676
	12,6	26,334	-11,8	816,354	-310,7412
		14,63	-13,8	453,53	-201,894
	1,6	3,344	-15,8	103,664	-52,8352

 

K_зап=tanφ*∑Q_i*R+cLR/∑Q_i*X_i

 

В результате нашего расчёта мы расчитали K_зап =1,65 это говорит о том, что откос в устойчивом состоянии(т.к. K_зап>1)

Графическая составляющая находится в приложении 2.

 

 

Таблица 4

Расчёт устойчивости откоса для центра вращения О₃

 

№	F	Qi	Xi	Qi*R	Qi*Xi
		7,68	32,2	278,016	247,296
	11,2	21,792	30,2	788,8704	658,1184
	16,8	33,24	28,2	1203,288	937,368
	21,4	42,854	26,2	1551,3148	1122,7748
	25,4	51,214	24,2	1853,9468	1239,3788
	28,8	58,32	22,2	2111,184	1294,704
		65,008	20,2	2353,2896	1313,1616
	32,8	66,952	18,2	2423,6624	1218,5264
	31,2	64,22	16,2	2324,764	1040,364
	29,2	60,6048	14,2	2193,8938	860,58816
	26,8	55,98	12,2	2026,476	682,956
	24,4	50,996	10,2	1846,0552	520,1592
	21,6	45,144	8,2	1634,2128	370,1808
		37,62	6,2	1361,844	233,244
	14,4	30,096	4,2	1089,4752	126,4032
	11,2	23,408	2,2	847,3696	51,4976
	7,6	15,884	0,2	575,0008	3,1768
	3,6	7,524	-1,4	272,3688	-10,5336
	0,16	0,3344	-3,4	12,10528	-1,13696

 

K_зап=tanφ*∑Q_i*R+cLR/∑Q_i*X_i

 

В результате нашего расчёта мы расчитали K_зап = 1,12 это говорит о том, что откос в устойчивом состоянии(т.к. K_зап>1)

Графическая составляющая находится в приложении 2.

 

Вывод

В ходе выполнения данного курсового проекта мы на практике закрепили расчёты осадки основания сооружения и расчёта устойчивости откоса.

В задаче, данной мне, я получил значения осадки удовлетворяющей требованиям СП 22.13330.2011, а именно S<S_max. Значения для откоса так же являются допустимыми, так как К_зап > 1, а это говорит о том, что откос в устойчивом состоянии.

Так же у меня получилось, что расчётное сопротивление грунта основания R = 4,2 кг*с/см², что больше среднего давления P = 3,5 кг*с/см². Это удовлетворяет ещё одному нашему условию R ≥ P.