Don-stroitel.ru

Все о ремонте
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как считается крутизна откосов

Откосы на объектах ландшафтной архитектуры

Откосы представляют собой искусственно созданную наклонную поверхность, ограничивающую естественный или насыпной массив грунта, расположенный между горизонтальными участками, различающимися по высоте. Откосы всегда широко использовались при создании объектов ландшафтной архитектуры и садово-паркового искусства, особенно на сложном рельефе. Откосы также проектируют для укрепления береговых линий и при необходимости преобразования склонов с помощью террасирования. Простота устройства откосов, их устойчивость и естественный внешний вид делают их распространенным способом сопряжения поверхностей на объектах ландшафтной архитектуры.

Откос как инженерное сооружение характеризуется высотой А, длиной горизонтального заложения l и крутизной в относительных единицах. Крутизну откоса принято выражать в виде отношения его высоты, принятой за единицу, к длине заложения (например 1 : 0,5, 1 : 1, 1 : 2 и т.д.). На плане поверхность откоса изображают чередующимися короткими и длинными штрихами, направленными по уклону от верхней бровки откоса к его подножью. Ширина полосы откоса в плане соответствует длине заложения (рис. 5.8).

Рис. 5.8. Откос: а — основные элементы: 7 — подножье; 2 — поверхность; 3 — бровка; 4 — гребень; h — высота заложения откоса; l — длина заложения откоса; б — обозначение на плане

Рис. 5.8. Откос: а — основные элементы: 7 — подножье; 2 — поверхность; 3 — бровка; 4 — гребень; h — высота заложения откоса; l — длина заложения откоса; б — обозначение на плане

На объектах ландшафтной архитектуры рекомендуется избегать размещения откосов высотой более 2,5. 3,0 м, что обусловлено сложностью их укрепления и эксплуатации.

Устойчивость откоса зависит от характеристик почвы или грунта, гидрологического режима, высоты и крутизны откоса, а также от его местоположения и уровня нагрузки.

Для естественных откосов существуют максимальные величины углов наклона к горизонтальной поверхности, которые позволяют удерживать грунт в достаточно стабильном состоянии (табл. 5.2).

Таблица 5.2. Крутизна естественного откоса

Материал откосаМаксимальный угол, °Крутизна откоса
Травяной покров181 : 3
Песок271 : 2
Супесь301 : 1,7
Щебень341 : 1,5
Суглинок401 : 1,2
Глина601 : 0,6
Камень (насыпь)631 : 0,5
Скала (монолит)761 : 0,25

Рис. 5.9. Деформация откоса

Рис. 5.9. Деформация откоса: 1 — кривая сдвига; 2 — деформация откоса при оползании; h — высота заложения откоса; Мс — момент сил

Основным видом деформации откосов является их оползание (рис. 5.9). Разрушение откоса может происходить внезапно или проявляться в виде длительного оползания, что чаще наблюдается на глинистых грунтах.

Возможными причинами разрушения откосов обычно становятся излишняя крутизна, увлажнение грунта, увеличение нагрузки на гребне или динамическое воздействие.

Для повышения устойчивости высоких откосов и предотвращения возможного сползания грунта в середине откоса размещают горизонтальную площадку — берму; при этом нижнюю часть откоса проектируют более пологой, чем верхнюю (рис. 5.10, а). Ширина бермы зависит от высоты откоса. Например, для откоса высотой более 6 м ее ширина должна быть не менее 1,5. 2 м.

Рис. 5.10. Преобразование склонов для повышения их устойчивости: а — устройство бермы 1; б — террасирование склона; i т — уклон террасы; i с — уклон склона; h — высота террасы; b — ширина террасы

При террасировании склонов крутизной более 60 %о расчет ширины террасы b выполняется по формуле (рис. 5.10, б):

b — h/(i с — i т ) ,

где h — заданная высота террасы; i с — существующий уклон склона; i т — заданный уклон террасы.

Откосы можно устраивать как путем выемки грунта, так и путем насыпи грунта. Устойчивость последних при прочих равных условиях будет ниже, что связано с неизбежно возникающей просадкой грунта. Основные способы формирования откосов путем срезки и насыпи грунта представлены на рис. 5.11. Для отсыпки оснований откосов используют суглинистые или супесчаные фунты. Грунт насыпают послойно, тщательно уплотняя и увлажняя его водой (из расчета 15 л на 1 м2).

Повысить устойчивость откосов можно различными способами: уменьшением крутизны (уположением откоса); дренированием откоса; закреплением грунтов тела откоса; укреплением поверхности откоса.

Укрепление откосов преследует две основные цели:

• защита наклонной части откоса от поверхностной эрозии, возникающей под воздействием осадков и ветра;
• повышение устойчивости насыпной массы грунта в стабильном состоянии за счет баланса воздействующих на него сил.

Рис. 5.11. Способы повышения устойчивости откосов путем срезки и насыпи грунта

Рис. 5.11. Способы повышения устойчивости откосов путем срезки и насыпи грунта: а — уполаживание склона; б — устройство бермы срезкой грунта; в — устройство бермы насыпкой грунта; г — насыпь грунта на ступенчатый срез; «+» — насыпь; «-» — выемка

Выбор материала и технологии для укрепления откоса зависит от местоположения откоса, предполагаемого уровня механических нагрузок, крутизны склона и эстетических качеств формируемой среды.

В зависимости от расположения откосы могут быть сухими и влажными (открытые русла водоемов). В этом подразделе мы рассмотрим некоторые основные способы укрепления сухих откосов, а способы укрепления влажных откосов рассмотрены в подразд. «Устройство водоёмов-копаней».

Рис. 5.12. Укрепление откосов посадкой кустарников

Рис. 5.12. Укрепление откосов посадкой кустарников: а — горизонтальная укладка черенков; б — посадка с использованием плетней; в — закрепление камнем; г — посадка на ступенчатых выемках

Укрепление откосов может выполняться с помощью простейших способов, например посева трав или посадки кустарников (рис. 5.12), которые своими корнями способны удерживать слой грунта, предотвращая его размывание. Для достижения быстрого эффекта может использоваться одерновка или закрепление пластин дерна на поверхности склона с помощью шпилек. Если в качестве верхнего покрытия откоса используется газон, то на грунт основания насыпают слой растительной земли толщиной не менее 10. 15 см, который планируют по проектным отметкам. При этом для лучшего удержания растительного слоя основание отсыпают ступенчато. Более подробно создание газонов описано в гл. «Устройство и содержание газонов».

Хороших результатов в укреплении откосов позволяет добиться использование современных материалов и технологий, таких как габионные конструкции, георешетки, геотекстильные материалы, газонные решетки, выпускаемые зарубежными и отечественными производителями. Их применение позволяет повысить устойчивость возводимых насыпей и стабилизацию грунта на естественных склонах и проектируемых откосах. Основным принципом укрепления откосов является равномерное распределение нагрузок и передача напряжений, действующих в грунте на георешетки, имеющие высокую прочность. У различных производителей имеются запатентованные технологии укладки и крепления материалов. Их основные приемы изображены схематически на рис. 5.13.

Читайте так же:
Как считать откосы при ремонте

Рис. 5.13. Укрепление откосов с применением габионных конструкций

Рис. 5.13. Укрепление откосов с применением габионных конструкций: а — габионные конструкции, заполненные камнем; б — габионные конструкции, заполненные грунтом с посевом газонных трав: 1 — геотекстиль

Материалом для габионов является оцинкованная металлическая сетка двойного кручения с ячейками в виде шестигранника. Из нее производят контейнеры, чаще всего в форме параллелепипеда, заполняемые на месте строительства камнем. Габионы устанавливают один на другой, связывая их между собой, что позволяет сформировать конструкцию требуемой конфигурации и высоты. Впоследствии происходит их зарастание травой и мелким кустарником и они становятся частью ландшафта. Габионные конструкции, как и подпорные стенки, позволяют формировать устойчивые вертикальные поверхности. Кроме того, при меньшей высоте контейнеров возможно укрепление наклонных поверхностей до крутизны 1:2. В этом случае возможно заполнение габиона грунтом, который для предотвращения вымывания укладывают на геотекстиль. На таком откосе возможно последующее устройство газона и посадка цветочных растений.

Рис. 5.14. Укрепление откосов с помощью геотекстиля и георешеток

Рис. 5.14. Укрепление откосов с помощью геотекстиля и георешеток: а — укрепление поверхности; б — армирование массива грунта; 1 — трехмерная георешетка; 2 — геотекстиль

Укрепление откосов с помощью геотекстиля и георешеток осуществляется способами, представленными на рис. 5.14. При необходимости укрепления поверхности откосов с целью удержания на его поверхности растительного грунта используются трехмерные георешетки. Они пришпиливаются к поверхности с помощью специальных креплений, затем на них высевают семена газонных трав и засыпают небольшим слоем земли. Также для защиты поверхности откоса от эрозии используют укрывные материалы из разных видов естественных волокон (солома, кокос), закрепленных на синтетической основе. Их разложение способствует улучшению почвенных условий за счет увеличения гумусового слоя, что стимулирует лучшее задернение склонов.

Актуально укрепление откосов для повышения устойчивости насыпей, особенно при использовании слабых фунтов с низкой несущей способностью или в случае недостаточной площади для размещения откоса с пологим склоном. Армирование (прослаивание) массива грунта горизонтальными слоями геотекстильных материалов или георешетками из синтетических волокон или металлической сетки двойного кручения позволяет предотвратить оползание и сдвиг фунта.

Для безопасности пешеходного движения при размещении вдоль верхней бровки откоса пешеходных дорожек и площадок, при высоте откоса более 2,0 м, необходимо предусматривать ограждения высотой не менее 0,9 м (МГСН 1.02-02).

Источник: Строительство и эксплуатация объектов ландшафтной архитектуры. Теодоронский В.С.

Как считается крутизна откосов

крутизна откосов плотины — 5 крутизна откосов плотины: Отношение высоты откосов hi профиля плотины от крайней нижней точки до гребня к их заложению bi (горизонтальной проекции). Крутизна обычно выражается через величину, обратную m (пологость, коэффициент откоса): hi/bi =… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

угол естественного откоса — Предельная крутизна склона, при которой слагающие его рыхлые отложения находятся в равновесии (не осыпаются). Syn.: естественный откос … Словарь по географии

НАСЫПЬ — участок земляного полотна, в пределах к рого его основная площадка располагается выше земной поверхности. Н. возводятся при пересечении жел. дор. линией низин, логов, оврагов, речных долин и т. п. Лучшим материалом для Н. являются все… … Технический железнодорожный словарь

ГКИНП 02-121-79: Руководство по дешифрированию аэроснимков при топографической съемке и обновлении планов масштабов 1:2000 и 1:5000 — Терминология ГКИНП 02 121 79: Руководство по дешифрированию аэроснимков при топографической съемке и обновлении планов масштабов 1:2000 и 1:5000: 7.8.43. «Кусты» свай в воде остатки свайных мостов, некоторых плотин и других сооружений на реках с… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

СТО 17330282.27.140.002-2008: Гидротехнические сооружения ГЭС и ГАЭС. Условия создания. Нормы и требования — Терминология СТО 17330282.27.140.002 2008: Гидротехнические сооружения ГЭС и ГАЭС. Условия создания. Нормы и требования: 3.1 абсолютное движение: Движение точек сооружения, определяемое как сумма переносного и относительного движений во время… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Земляное полотно — ж.д. комплекс грунтовых сооружений, получаемых в результате обработки земной поверхности и предназначенных для укладки верхнего строения пути, обеспечения устойчивости пути и защиты его от воздействия атмосферных и грунтовых вод. Непосредственно… … Википедия

ОТНОС ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА — наклон боковой поверхности земляного полотна к горизонту. На практике О. з. п. обычно наз. его боковые поверхности. Уклон (крутизна), придаваемый откосам насыпей и выемок, различен и зависит от характера грунта. Крутизна или пологость откоса… … Технический железнодорожный словарь

Котлован — выемка в грунте, предназначенная для устройства оснований и фундаментов зданий и др. инженерных сооружений. К. обычно разрабатывается с поверхности земли (см. Земляные работы), а в отдельных случаях при помощи опускных колодцев (См.… … Большая советская энциклопедия

Осыпи — скопления обломков горных пород у основания и в нижней части крутых горных склонов. Образуются в результате выветривания горных пород и скатывания обломков вниз по склону. Материал не сортирован и состоит обычно из угловатых обломков… … Большая советская энциклопедия

Гравитационные процессы — (a. gravity processes; н. Gravitationsprozesse; ф. processus gravitationnels; и. proceso gravimetrico) процессы изменения поверхности Земли под действием силы тяжести. K ним относятся обвалы, камнепады, снежные лавины, оползни, медленное… … Геологическая энциклопедия

Дерупций — Коллювий, коллювиальные отложения (лат. colluvio скопление, беспорядочная груда) обломочный материал, накопившийся на склонах гор или у их подножий путем перемещения с расположенных выше участков под влиянием силы тяжести (осыпи, обвалы,… … Википедия

Коэффициент крутизны откоса

Таблица 1.1

Коэффициент крутизны откоса при глубине выемки, м, не более

Допустимое расстояние по горизонтали от основания откоса выемки до ближайших опор машин

Как узнать крутизну откоса

Проще всего оценить крутизну с по­мощью лыжной палки или ледоруба. Возьмите ледоруб или палку так, чтобы их острие коснулось склона возле вашего ботинка (см. 1 на рисунке), а затем поднимите руку горизонтально. Если при этом острие коснулось склона, ваше тело до плеча, рука с ледорубом и склон обра­зуют равнобедренный прямоугольный треугольник и крутизна склона соответ­ственно составляет 45°. Если острие не достигает склона на длину ледоруба (см. 1 на рисунке), тангенс угла, образованного поверхностью склона и горизонталью, составляет 2/3, что соответствует крутизне около 30° (точнее, 33,7°). Если, стоя вертикально, можно коснуться склона рукой (см. 3 на рисунке), тангенс угла наклона равен 2/1 что соответствует примерно 60°.

Читайте так же:
Как правильно сделать водяной теплый пол

Однако в последнем случае надо помнить, что на крутом склоне человек инстинктивно пытается прижаться к не­му, поэтому коснуться склона рукой нередко удается при крутизне 45—50°. Так рождаются туристские рассказы. Склоны порядка 60° воспри­нимаются как отвесные, а покорители склонов в 75—80° не редко приносят реляции о преодолении «отрицаловок», поскольку при движении по такому склону человек отклоняется от вертикали в сторону долины (см. 4 на рисунке).

Ошибки резко возрастают при движе­нии по глубокому снегу. Если снега по колено, то на склоне в 45°, даже стоя вертикально, можно дотянуться до него рукой (см. 5 на рисунке), а на склоне в 30° — ледорубом, что создает иллюзию большой крутизны. Особенно сильно сказывается глубокий снег при движении вверх по склону: резко увеличивая нагрузку на тропящего, снег создает психологический эффект дополнительной крутизны.

Весенний выпуск CREDO: новое в системах CREDO ДОРОГИ и CREDO СЪЕЗДЫ версии 1.6

В начале апреля состоялся весенний выпуск CREDO. В него вошли новые системы: CREDO ТОПОГРАФ – программа для комплексной обработки полевых геодезических данных и создания инженерной цифровой модели местности с выпуском топографических планов, планшетов и ведомостей и CREDO 3D СКАН – программа для обработки данных лазерного сканирования, а также новая версия 1.6 всех программных продуктов на платформе CREDO III.

В данной статье расскажем о тех изменениях, которые произошли в системах дорожного направления комплекса CREDO, – в программных продуктах CREDO ДОРОГИ и CREDO СЪЕЗДЫ. Так, в системе CREDO ДОРОГИ версии 1.6 реализовано использование исходных данных, полученных новейшими методами выполнения съемки, расширена область применения целевых линий, добавлены новые команды и виды ведомостей для расчета объемов работ, в том числе и в зоне устройства съездов. Рассмотрим их подробнее.

Новые исходные данные – облака точек

В CREDO ДОРОГИ 1.6 в качестве исходных данных для создания черных продольных и поперечных профилей по трассе АД можно использовать облака точек, которые получены в результате наземного или воздушного лазерного сканирования, а также фотограмметрической обработки материалов фотосъемки. Причем нет необходимости создавать цифровую модель рельефа в виде множества треугольников, что значительно утяжеляет проект, – разрезы будут строиться по точкам без каких-либо дополнительных действий по их прореживанию и последующему созданию поверхности.

Дальнейшее проектирование профилей, расчет объемов работ, создание чертежей в проектах как ремонта, так и нового строительства дорог ничем не отличается от «стандартной» технологии, когда черные профили назначались по разрезу поверхности.

Облака точек хранятся в отдельном файле, подгружаются в систему CREDO ДОРОГИ наподобие растровой подложки: за проектом хранится только путь к файлу. В результате можно использовать точки облака – получать по ним информацию, делать измерения, захватывать при построении, но при этом не менять исходные данные.

Точки отображаются в окне плана, а для подгрузки и различных преобразований облаков точек служат команды, которые расположены на панели Список облаков (рис. 1).

Рис. 1. Отображение облака точек в окне План

С помощью этих команд можно выделить отдельные слои, классифицированные сканером (рельеф, высокая или низкая растительность), рельеф (при отсутствии классификации), выполнить прореживание точек с заданным шагом (при этом сохраняются все характерные формы рельефа) и создание рельефных точек из облака. Можно также менять размер и цвет точек.

Дополнительные возможности получения и анализа информации дает 3D-окно Облака точек. Кроме объемного изображения данных, в нем можно получать плановые координаты и высоты, расстояния, уклоны между точками.

Точность передачи отметок на продольный разрез регулируется при его создании. Для этого служат два параметра: шаг аппроксимации, который определяет расстояние между узлами разреза, и ширина полосы, в которой будут учтены все точки данного облака для расчета отметок по разрезу (рис. 2). Чем меньше ширина полосы, тем точнее отметка по оси дороги.

Рис.2. Настройка параметров для облака точек при переходе в профиль дороги

В продольном профиле и на поперечниках видны разрезы, которые построены по облаку точек (рис. 3).

Использование облаков точек выдержало серьезное испытание уже на стадии разработки и тестирования этого функционала. Были успешно отработаны данные лазерного сканирования и в итоге получены топографические планы придорожной полосы шириной 150–300 м на протяжении полутора сотен километров.

Рис.3. Продольный и поперечный разрезы по облаку точек

Проектирование откосов земляного полотна до целевой линии (ЦЛ)

Для проектирования поперечников с откосом, который должен закончиться на заданной линии в плане и на заданных отметках, предлагается использовать целевую линию откоса. Такие требования к откосам могут предъявляться в ряде случаев, например:

  • при проектировании дороги в стесненных условиях, когда ограничением является существующий отвод земель (границы частных владений, ценных угодий, природоохранных зон) или наличие строений, ограждений, коммуникаций рядом с дорогой;
  • при проектировании в городе, когда требуется выполнить планировку придорожной территории до красных линий;
  • при близком расположении трасс и устройстве серпантинов, чтобы учесть перекрытие откосов.

Другими словами, ограничить откосную часть земполотна можно, изменяя крутизну откоса или отметку его подошвы.

Целевая линия откоса работает по аналогии с ЦЛ конструктивных полос проезжей части и обочин, которые уже активно применяются нашими пользователями на протяжении нескольких версий системы CREDO ДОРОГИ. Как ЦЛ влияют на построение откоса, хорошо видно при сравнении поперечников (рис. 4, 5).

Читайте так же:
Утепление откосов изнутри forumhouse

Рис.4. Откосы насыпи, созданные по шаблону

Рис. 5. Откосы насыпи, созданные до целевых линий: слева — до отметки по профилю ЦЛ, справа — до отметки рельефа

Обратите внимание, что когда не учитывается профиль по целевой линии откоса или его там просто нет (например, в качестве ЦЛ откоса использована графическая маска), откос будет дотягиваться до рельефа (черного поперечника), но при этом не пересечет плановое положение целевой линии (рис. 5, откос справа). К тому же, когда целевые линии учтены без профиля, за откосом насыпи или выемки могут быть созданы другие элементы земполотна (полки, кюветы, канавы, банкеты), если они заданы в примененных шаблонах откосов.

Еще один интересный нюанс: проектный откос может быть построен с обратным заложением (откос насыпи пошел вверх, а откос выемки – вниз), при этом последующие элементы земполотна созданы не будут.

При ремонте, когда требуется срезать лишнюю откосную часть земполотна, также можно учитывать ЦЛ откоса. При этом полка будет построена от подошвы существующего откоса до целевой линии, а проектный откос создан с крутизной по факту от бровки дороги до точки пересечения полки и целевой линии (рис. 6).

Рис. Срезка земполотна: вверху крутизна откоса принята по шаблону, внизу — крутизна откоса и ширина полки определены с учетом ЦЛ откоса

Объемные ведомости

Реализован новый принцип создания объемных ведомостей – выполняется расчет объемов работ и формирование ведомостей разного вида, но по одним и тем же поперечникам, указанным пользователем.

Для этого создана специальная графа Расчет объемов работ в одноименном проекте-сетке. Причем пикеты расчетных поперечников можно редактировать: индивидуально настраивать параметры создания точек, добавлять отдельные точки, перемещать и удалять их.

Из этой графы сразу можно получить ведомости земляных, планировочных и укрепительных работ (в числе последних – укрепление откосов засевом трав, индивидуальное укрепление откосов, укрепление кюветов). А поскольку расчет выполняется по поперечникам на одних и тех же пикетах, то впоследствии можно готовые ведомости по разным видам работ совместить в одну.

Для съездов в дополнение к уже существующим объемным ведомостям добавлены ведомости выравнивания и фрезерования, разборки дорожной одежды и подломки кромок.

Рис. 7. Отрисовка красным цветом разрезов по проектным поверхностям на смежном поперечнике (слева)

Повышение удобства работы

В каждой версии повышается удобство работы в системах CREDO III. На этот раз, кроме общеплатформенных изменений (включение/отключение видимости полилиний, выбор объектов классификатора по имени и коду объекта при создании или редактировании элементов ситуации и т.д.), дорожникам стоит обратить внимание на изменение цвета разрезов по проектным поверхностям на красный. Например, с новой настройкой цвета удобнее просматривать поперечники при проектировании дороги, которая проходит в непосредственной близости от другой трассы, по которой уже создана цифровая модель проекта (рис. 7).

Для создания треугольного кювета изменили ограничение по ширине дна – теперь можно ввести значение «0,00». В результате нет ненужных размеров на поперечниках, что улучшает восприятие проектных решений и ускоряет оформление чертежей.

Еще одна доработка, способствующая ускорению работы, – на поперечниках можно измерять отметки, расстояния и уклоны между точками без предварительного переключения активности на проекты Черный поперечник или Проектный поперечник.

Определение крутизны откосов котлованов для разных грунтов с учетом дополнительного пригруза Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Деменков П. А., Куранов А. Д.

Исследовались откосы котлованов при строительстве многофункциональных подземных комплексов в различных грунтах с дополнительным пригрузом по бровке котлована от оборудования, складируемых материалов и машин Получены зависимости коэффициента запаса откосов котлована от смещений и определена величина их крутизны для различных грунтов

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Деменков П. А., Куранов А. Д.

Analysis of deep excavation slope behavior during construction of multifunctional underground complex in different soil conditions with an account of supplementary load is done. Dependence of safety factor on slope deformation and slope steepness are obtained.

Текст научной работы на тему «Определение крутизны откосов котлованов для разных грунтов с учетом дополнительного пригруза»

2. Особенности статической работы тоннелей мелкого заложения с учетом влияния сооружений на земной поверхности / Голицинский Д.М. [и др.] // Проблемы прочности материалов и сооружений на транспорте: труды VI Междунар. науч.-техн. конф. Санкт-Петербург, 28-29 января 2004 г. СПб.: ПГУПС, 2004. С. 111-117.

3. Мусхелишвили Н.И. Некоторые основные задачи математической теории упругости. М., Наука, 1966.

4. Фотиева Н.Н., Козлов А.Н. Расчет крепи параллельных выработок в сейсмических районах. М.: Недра, 1992. 231 с.

5. Fotieva N.N., Bulychev N.S., Sammal A.S. Design of shallow tunnel linings// Proceedings of the ISRM International Symposium. Torino, Italy. Bal-kema, 1996. P. 654-661.

6. Булычев H.C. О расчете обделок тоннелей в очень слабых грунтах // Проблемы подземного строительства в XXI веке: тр. междунар. конф. Тула, 25-26 апреля 2002 г. Тула: Изд-во ТулГУ, 2002. С. 35 — 37.

7. Деев П.В. Расчет обделок параллельных тоннелей произвольного поперечного сечения, расположенных на небольшой глубине, с учетом последовательности их сооружения // Известия ТулГУ. Сер. Естественные науки. 2008. Вып. 2. С. 246-252.

P.V. Deev, N.N. Fotieva

STRESS STA TE DETERMINATION OF PARALLEL TUNNEL LININGS CONSTRUCTED UNDER URBAN AREA

An analytical design method for parallel tunnel linings of arbitrary cross-section shape subjected to the action of ground own weight and buildings weight is developed. An example of the design of three parallel tunnels constructed under urban area is presented.

Читайте так же:
Нагревательный кабель для труб водоснабжения

Key words: parallel tunnels, shallow depth, stress state, lining, driving consequence.

Получено 20.04. 11

П.А. Деменков, канд. техн. наук., доц., (812) 328-82-25, dem-petr@yandex.ru,

А.Д. Куранов, асп., kuranov555@mail.ru (Россия, Санкт-Петербург, СПГГУ)

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КРУТИЗНЫ ОТКОСОВ КОТЛОВАНОВ ДЛЯ РАЗНЫХ ГРУНТОВ С УЧЕТОМ ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ПРИГРУЗА

Исследовались откосы котлованов при строительстве многофункциональных подземных комплексов в различных грунтах с дополнительным пригрузом по бровке котлована от оборудования, складируемых материалов и машин.

Получены зависимости коэффициента запаса откосов котлована от смещений и определена величина их крутизны для различных грунтов.

Ключевые слова: котлован, откосы, грунты, многофункциональный подземный комплекс, метод конечных элементов.

Важнейшими подземными сооружениями крупных городов являются подземные многофункциональные комплексы, в которых размещаются объекты различного назначения. Кроме того, они часто являются фундаментами наземных зданий, что значительно снижает себестоимость строительства их нулевого цикла. Таким образом, строительство многофункциональных подземных комплексов (МПК) позволяет наиболее

эффективно использовать подземное пространство города.

Открытый способ строительства МПК не всегда применим в условиях плотной городской застройки и сложных геологических условий, однако, он является наиболее дешевым вариантом.

Объектом исследования данной работы являются откосы котлованов при строительстве МПК в условиях мегаполисов. Глубина заложения и размеры котлована в плане соответствуют наиболее распространенному и рациональному с экономической и технологической точки зрения объемно-планировочному решению многофункционального подземного комплекса.

Глубина заложения котлована — 15 м, размеры в плане — 60*60 м. Выбор размеров котлована в плане предполагает размещение в нем трехчетырёхуровневого подземного комплекса с паркингом, торговыми, развлекательными и др. зонами.

Ввиду большого количества влияющих факторов и соответственно большого количества требующих решения задач основным методом исследования принято численное моделирование методом конечных элементов. Применялись как плоские, так и объемные постановки задач. При решении плоских задач также используются классические методы расчета откосов [1], основанные на методе предельного состояния.

Целью всех расчетов является обеспечение требуемого запаса устойчивости откоса котлована ^ = 1,3.

В расчете учтена нагрузка на площадку котлована от действующей техники, складируемых материалов и оборудования согласно ВСН 136-78 [2]. Принят наихудший вариант нагружения, характерный для производства работ в условиях городской застройки (рис. 1).

Методика определения коэффициента запаса устойчивости откосов с применением метода конечных элементов приведена в [3]. Для выполнения анализа устойчивости откосов с применением способа понижения предела прочности при сдвиге необходимо выполнить ряд конечноэлементных нелинейных упругопластических моделей с использованием критерия Мора-Кулона. Предельные прочностные характеристики, используемые в анализе, получаются путем деления фактических характери-

стик на коэффициент запаса F. Предельные значения сцепления и угла внутреннего трения могут быть определены как

где с — предельное значение удельного сцепления, кПа; с ^ — расчетное

значение удельного сцепления, кПа; ф — предельное значение угла внутреннего трения, град; ф^ — расчетное значение угла внутреннего трения, град.

Рис. 1. Расчетная схема откоса, нагруженного по верхней

В большинстве программных пакетов, реализующих метод конечных элементов, параметры материала включены в исходный файл. Эти данные невозможно изменить после начала анализа, но они могут быть косвенно изменены путем представления их как функции независимых переменных.

Установлено, что деформационные свойства материала практически не влияют на коэффициент запаса устойчивости откосов, поэтому в расчете они задаются постоянными величинами. Функциями независимых переменных задаются предельные прочностные свойства материала — сцепление с и угол внутреннего трения ф :

с = (1 — 0,99)с; ф = arctan((1 — 0,90)tan ф), где 0 — независимая переменная, изменяющаяся от 0,0 до 1,0.

При изменении независимой переменной от 0,0 до 1,0 отношение

— линейно убывает от 1,0 до 0,1 и коэффициент запаса определяется как

Подобная постановка задачи позволяет определять коэффициент запаса устойчивости F для любого значения независимой переменной в. Для определения реального коэффициента запаса устойчивости необходи-

мо установить относительные деформации откоса, которые определяются как

где итах — максимальные горизонтальные перемещения массива откоса; Н — высота откоса.

Определена величина крутизны откоса при коэффициенте запаса устойчивости F = 1,3 (рис. 2) в зависимости от типов вмещающих котлован грунтов.

О 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4

Максимальное полное смещение, м

при сооружении котлована в песках при сооружении котлована в супесях

при сооружении котлована в суглинках при сооружении котлована в глинах

Рис. 2. Определениекоэффициента запасаустойчивости откосов при сооружении котлована в различных грунтах.

Крутизна откоса, нагруженного по верхней площадке в зависимости от типа грунта, при коэффициенте запаса

устойчивости Г = 1,3

Типы вмещающих котлован грунтов

№ Наименование грунтов Угол откоса, град

Анализ полученных зависимостей позволяет заключить, что характер деформирования откосов котлованов, сооружаемых в песках с учетом нагрузки, от действующей на площадке техники качественно отличается от деформирования откосов в других грунтах.

0.00е+000 7.БОе-002 1.50е-001 2,25е-001 3.00е-001 З.15е-001 4.50е-001 5.2Бе-001 б.00е-001 6.75е-001 7.50е-001 8.25Є-001 9.00е-001 9.75е-001 1.ОБе+ООО 1,ІЗе+000 1.20в+000 1.276+000 1.35е+000 1.42е+000 1.50е+000 О.ООе+ООО 5.00Є-002 І.ООе-ООІ 1.50е-001

2*50е-001 З.ООе-ООІ 3.50е-001 4 »00е-001 4.50е-001 5.00е-001 5.БОе-ОО! б.00е-001 6.50е-001 7.00е-001 7.50е—001 8*00е-001 8.БОе-ОО! 9.00е-001 9.50е-001 1*00е+000

Рис. 3. Эпюры максимальных сдвиговых смещений и векторы деформаций откосов при сооружении котлована: а — в песках; б — в супесях; в — в суглинках; г — в глинах

Прежде всего, отличие заключается в меньшем приросте относительных деформаций откоса при уменьшении прочностных свойств. Это указывает на лучшую работу песчаного откоса по восприятию нагрузки от техники на площадке.

Распределение максимальных сдвиговых деформаций в откосах, нагруженных по верхней площадке котлована, при расположении его в песках, супесях, суглинках и глинах, приведено на рис. 3. Эпюры распределения максимальных сдвиговых смещений и величины углов откосов позволяют сделать следующие выводы:

— угол нагруженного откоса при коэффициенте запаса прочности

Читайте так же:
Заделка швов тротуарной плитки песок с цементом

F = 1,3 по сравнению с ненагруженным откосом уменьшился для откосов котлованов, сооружаемых в песках — на 7 град, для супесей — на 8 град, для суглинков — на 10 град, для глин — на 17 град;

— качественно и количественно изменился характер деформирования откоса котлована: изменилась локализация точек с максимальными сдвиговыми деформациями.

Таким образом, полученные зависимости позволяют установить допустимые величины углов откосов в зависимости от вида вмещающих его грунтов. При заданном коэффициенте запаса устойчивости F = 1,3 углы откосов котлованов, сооружаемых в рассматриваемых грунтах, весьма пологие, что является негативным фактором строительства в городских условиях. С другой стороны, постановка задачи идеализирована и на практике откос не будет однородным, включающим один вид грунта. В этой связи необходимо конкретизировать задачу для определения углов откоса котлована при наличии в разрезе нескольких видов грунтов, соответствующих реальным условиям строительства. На данном этапе исследования можно заключить, что с точки зрения восприятия нагрузки от работающей техники наилучшим вариантом является сооружение котлованов в песчаных грунтах, а с точки зрения экономии рабочего пространства — в глинистых.

Работа проводилась при финансовой поддержке Министерства образования и науки Российской Федерации.

1. Гальперин А.М. Геомеханика открытых горных работ: учебник для вузов. М.: Изд-во Моск. гос. горн. ун-та, 2003. 473 с.

2. ВСН 136-78 "Инструкция по проектированию вспомогательных сооружений и устройств для строительства мостов". М.: Минтрансстрой ГУЛ ЦПП № 2002.

3. Qianjun Xu, Honglei Yin, Xianfeng Cao, Zhongkui Li. A temperature-driven strength reduction method for slope stability analysis // Mechanics Research Communications. № 36. 2009. P. 224-231.

P.A. Demenkov, A.D. Kuranov

DETERMINA TION OF A DEEP EXCAVATION SLOPE STEEPNESS CONSTRUCTED IN DIFFERENT SOIL CONDITIONS WITH AN ACCOUNT OF SUPPLEMENTARY LOAD

Analysis of deep excavation slope behavior during construction of multifunctional underground complex in different soil conditions with an account of supplementary load is done. Dependence of safety factor on slope deformation and slope steepness are obtained.

Key words: deep excavation, slope, soil, multifunctional underground complex,

A.B. Дягилева, канд. техн. наук, доц., (83842) 39-63-19), dvagileva1952@mail.ru.

И.А. Ермакова, д-р техн. наук, проф., (83842) 39-63-19), inna-e@inbox.ru,

B.А. Гоголин, д-р техн. наук, проф., (83842) 39-63-19)

(Россия, Кемерово, КузГТУ)

ОСОБЕННОСТИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ ОПОРНОГО ДАВЛЕНИЯ ПРИ ВЫЕМКЕ ПЛАСТОВ С МЯГКИМ ПРОСЛОЕМ

Проведено численное моделирование напряженного состояния горных пород при выемке пластов с мягким прослоем. Получены зависимости параметров распределения опорного давления от глубины разработки, длины выработанного пространства, коэффициента боковогораспора и мощности прослоя.

Ключевые слава: очистная выемка, метод конечных элементов, параметры опорного давления, мягкий прослой пласта.

При очистной выемке угольных пластов актуальной геомеханиче-ской задачей является анализ и прогноз напряженного состояния массива горных пород. Поставленная задача решалась многими учеными с использованием аналитических методов [1-6]. Следует отметить, что область применения аналитических методов ограничена, и не включает в себя решение задач для пластов сложного строения. Целью данной работы являлось установление зависимостей параметров опорного давления от горногеологических и горнотехнических факторов при выемке пластов с мягким прослоем. Для решения поставленной задачи в работе использовался метод конечных элементов (МКЭ), реализованный в программе ELCUT-Professional, версия 5.8 производственного кооператива ТОР.

Рассматривались следующие условия разработки. Глубина разработки H изменялась в пределах от 200 до 600 м, длина половины выработанного пространства L — от 200 до 600 м, коэффициент бокового распора X принимал значения от 0,5 до 1,5. Прослой пласта занимал одно из

Крутизна откосов котлованов

крутизна откосов котловановКрутизна откосов котлованов рассчитывается с учетом основных параметров:

  1. Вид грунта;
  2. Отношение его высоты к заложению.

Котлован (траншея) — это яма в грунте, которая предназначена для дальнейшего возведения здания (для фундамента), или для прокладки различных трубопроводов (кабелей). Земляные работы производятся обязательно по технологии, но своими руками данный процесс осуществить возможно, если следовать рекомендациям и простым правилам. Соответственно если земляные работы проводятся, у траншеи появляются откосы поэтому важно знать, крутизну откосов котлована. Это поможет в начале строительного процесса избежать несчастные случаи, и обвал всего котлована.

Этапы решения проблемы самостоятельно

Самостоятельно вы сможете избежать не нужных убытков, если заранее произведете расчет крутизны откосов котлована. Для этого вам понадобится таблица, в которой подробно описаны все параметры. В любом грунте, который подвергли копанию и ограниченный откосами, появляется под воздействием тяжести риск, что от этого стенки сдвинуться в сторону откосов траншеи.

Такое явление приведет к тому, что стенки котлована просто обрушиться в низ. При этом они могут навредить не только рабочему процессу, но и самим рабочим.

Для того, чтобы это избежать следует на начальном этапе рассчитать крутизну откосов. Если на вашем участке имеется несколько видов грунта, следует выполнять расчет ориентируясь на неустойчивые породы.

Особенности, хитрости и советыкрутизна откосов котлованов

Для того, чтобы правильно рассчитать крутизну откосов котлована, вам требуется придерживаться правил, и строго следовать соответствиям со СНиП 111-4-80, которые там указаны.

Главные советы:

  • По таблице, где указаны параметры: вид грунта и крутизна откосов (их градус), вы самостоятельно сможете рассчитать крутизну откосов траншеи;
  • Обычно данную технологию выполняют во время проектирования, это гарантированно поможет избежать неурядиц связанных с крутизной откосов;
  • Желательно заранее знать особенности грунта, потому что без его типа вы своими руками не сможете произвести расчет;
  • Переделывания котлована, если откосы разрушились (при неправильном расчете) вы ни только рискуете жизнью, но и усугубите процесс строительства. При этом нарушите сроки работ, и приобретете весьма затратную работу, которую будете выполнять повторно.

Следуя данным рекомендациям, вы с легкостью сможете понять, что такое: Крутизна откосов котлованов.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию