Устойчивость откоса грунта, обладающего трением и сцеплением

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; 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).

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

 

 

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 предельном состоянии угол должен быть равен 90 –α, т. е. откос должен быть положе.

Гидродинамическое давление воды возникает в момент откачки воды из котлована

Устойчивость откоса грунта, обладающего только сцеплением

= 0 (жирные глины)

 

С – составляет основную прочность откосов. На какую глубину (h) можно откопать котлован с вертикальными стенками?

С – силы сцепления, действующие вдоль откоса

 

 

но α – мы приняли произвольно (sin изменяется в пределах 0…1), при max использовании сил сцепления:

h max при α = 45°; sin2α = 1; тогда h_мах=2C/ϒ

 

Пример.

Пусть С = 0,1 кг/м² = 1 т/м² = 0,01 МПа = 0,01 МН/м²; ɣ= 2 т/м³ = 20 кН/м³ = 20·10–3 МН/м³

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

Другой способ расчета:

Устойчивость откоса грунта, обладающего трением и сцеплением

=0; С 0 (графо-аналитический метод расчета)

Пусть обрушение откоса происходит по круглоцилиндрической поверхности относительно центра вращения т. О.

Как рассчитать устойчивость такого

откоса?

уст – коэффициент устойчивости

 

 

Порядок вычислений:

1) откос делим на призмы;

2) определяем вес каждой части – призмы – Qi;

3) раскладываем Qi на Ti и Ni;

4) находим С и L – длину дуги.

 

 

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

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

Для всех точек О₁, О₂, О₃, О₄ … – строим поверхности скольжения – определяем ἠ₁, ἠ ₂, ἠ,ἠ – откладываем их в масштабе, соединяем и графически находим ἠ_уст = min, т. е. наиболее вероятную поверхность обрушения; если при этом уст ἠ_уст > 1, то откос устойчив, в противном случае необходимо принимать меры по увеличению устойчивости откоса.

Прислоненный откос

Поверхность скальной породы

Еi – 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 (сверху). Если все элементы устойчивы, то откос устойчив.