Оценка устойчивости откосов методом круглоцилиндрических поверхностей скольжения. ( на эту тему мы писали последнюю расчетную задачу)

Откосы грунта могут быть как естественного сложения (берега рек, скаты горных поверхностей и т.д.), так и искусственного происхождения (насыпи, борта котлованов, траншей и т.д.).

Реальные грунты, как правило, обладают не только сцеплением, но и трением. Поэтому на практике для решения задач в строгой постановке, большое распространение получил метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения.

Теория предельного равновесия грунтов, развитая В.В. Соколовским, позволяет решать задачи двух типов:

• задан угол наклона плоского откоса, определяется интенсивность
  внешней нагрузки на верхней горизонтальной поверхности грунта, офаниченного откосом массива;
• задана интенсивность нагрузки на верхней горизонтальной поверхности грунта, офаниченного откосом массива, определяется форма равноустойчивого откоса, находящегося в предельном напряженном состоянии.
  
  

Большое распространение на практике получил метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения, сущность этого метода заключается в отыскании круглоцилиндрической поверхности скольжения с центром в некоторой точке О, проходящей через подошву откоса, для которой коэффициент устойчивости будет минимальным (рис. 9.9).

Рис. 9. 9. Схема к расчету устойчивости откоса методом круглоцилиндрической поверхности скольжения

Расчет ведется для отсека, для чего оползающий клин ABC разбивается на n вертикальных отсеков. Делается предположение, что нормальные и касательные напряжения, действующие по поверхности скольжения, в пределах каждого из отсеков оползающего клина определяются весом данного отсека Q_i, и равны соответственно:

(9.16)

(9.17)

Здесь
A_i — площадь поверхности скольжения в пределах i -го вертикального отсека, A_i= 1l_i; l_i — длина дуги скольжения в плоскости чертежа (см. рис. 9.9).

Препятствующее оползанию откоса сопротивление сдвигу по рассматриваемой поверхности в предельном состоянии

(9.18)

Коэффициент запаса устойчивости определим по формуле

(9.23)

 

Устойчивость откоса согласно изложенной расчетной методике обеспечена, если k_s >1. При проектировании сооружений коэффициент устойчивости назначают обычно в пределах 1,2—1,3.

Для решения практических задач установлен следующий порядок расчета. Из некоторого произвольного центра О₁ радиусом R через точку С проводят поверхность скольжения (см. рис. 9.9). Участок откоса, ограниченный дугой АС и ломаной линией откоса ABC, разбивают на ряд призм равной ширины, массу которых подсчитывают как площади соответствующих фигур, умноженных на удельный вес грунта. При наличии в откосе грунтов с различным удельным весом строят фиктивный профиль с удельным весом, приведенным к одному из имеющихся.

Далее по формуле (9.23) определяют коэффициент устойчивости. После того повторяют построения и расчеты при цилиндрических поверхностях скольжения, проведенных из новых центров О₂, О₃ и т.д. до тех пор, пока не будет найдено минимальное значение ks на первой вертикали. Аналогично проводят расчет, определяя минимальное значение коэффициента устойчивости для второй вертикали, строя круглоцилиндрические поверхности, проведенные из центров O ₄, O₅, O₆. Затем такие же расчеты повторяют для третьей, четвертой и т.д. вертикалей, пока не будет определен самый минимальный коэффициент устойчивости. Поверхность скольжения, имеющая наименьшую величину k_s, будет наиболее вероятной поверхностью скольжения грунтов склона.

Вопрос 25-26

25Подпорные стенки. Определение активного давления грунта на подпорную стенку при различных сочетаниях «φ» и «с».

26. Подпорные стенки. Определение пассивного давления грунта на подпорную стенку при различных сочетаниях «φ» и «с».

Подпорными стенами называются сооружения, предназначенные для ограждения грунта или сыпучих тел от обрушения.

Они используются в различных областях строительства для ограждения:

• откосов, насыпей и выемок, при невозможности выполнения откосов с требуемыми уклонами;
• террас, располагаемых по генплану в различных уровнях;
• отдельных приподнятых или заглубленных по требованиям технологии участков, внутри или вне сооружений.

Также используются они для крепления котлованов, траншей, устройства водовыпусков, искусственных водоемов, водобойных колодцев и т.д.

Подпорные стены по конструктивному решению подразделяются на массивные, тонкостенные и парусного типа.

Массивные подпорные стены имеют примерно одинаковые размеры по высоте и ширине. Устойчивость массивных подпорных стен на сдвиг и опрокидывание обеспечивается их собственным весом.

 

Устойчивость тонкостенных подпорных стен обеспечивается собственным весом стены и фунта, вовлекаемого конструкцией стены в работу.

Массивные и тонкостенные стены можно устраивать с наклонной подошвой или с дополнительной анкерной плитой, обеспечивающей устойчивость стены при сдвиге.

В последнее время используются мягкие подпорные стенки парусного типа (рис. 10.6). Грунт засыпки поддерживается парусом, работающим на растяжение и передающим осевую сжимающую силу сваями, а растягивающую силу — анкерными плитами.

 

Различают следующие виды бокового давления грунта:

· активное давление (E_а) возникающее при значительных перемещениях конструкции в направлении давления и образования плоскостей скольжения в грунте, соответствующих его предельному равновесию. АБС — основание призмы обрушения, высота призмы — 1 м;

 

· пассивное давление (Е_р), появляющееся при значительных перемещениях конструкции в направлении, противоположном направлению давления и сопровождающееся началом «выпора грунта». АБС— основание призмы выпирания, высота призмы —1м;

Наибольшей из этих нагрузок (для одного и того же сооружения) является пассивное давление, наименьшей — активное.
Активное давление грунта вводится в качестве внешней нагрузки в расчетах на устойчивость сооружений на сдвиг и прочность гибких конструкций.
Пассивное давление учитывается как предельная реактивная сила при устойчивости и прочности сооружений, для которых горизонтальные перемещения являются допустимыми.

 

Активное давление грунта

Несвязный грунт

Если поверхность грунта ограничена плоскостью, то горизонтальная составляющая интенсивности активного давления несвязного грунта, определяется по формуле

(10.2)

где γ— удельный вес грунта; h — высота стенки; λ_ahφ — коэффициент активного давления,. Вертикальная составляющая интенсивности давления грунта ограниченной плоскостью определяется по формуле

(10.4)

Величина активного давления грунта (вертикальная и горизонтальная составляющая) на участок офаждающей поверхности определяется как площадь составляющей эпюры интенсивности давления. Точка приложения давления по высоте совпадает с центром тяжести соответствующего участка эпюры интенсивности давления

Связный грунт

Горизонтальная и вертикальная составляющие интенсивности активного давления для определения связного грунта определяются по формулам

Равнодействующая горизонтального и вертикального давлений связного грунта определяется по формулам

Пассивное давление грунта

Как указывалось выше, пассивное давление возникает при перемещении подпорной стенки в сторону грунта засыпки.

для несвязного грунта (с = 0):

для связного грунта: