Don-stroitel.ru

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

Расчет устойчивости откосов с учетом сейсмики

Расчет устойчивости откосов с учетом сейсмики

Расчет обычно ведут не для всего объема оползня, а для массива пород, шириной 1 м, выделяемого по линии расчетного геологического разреза. Определив но геологическому разрезу площадь S (м2) и соответственно объем V (м3) выделенного массива, определяют его вес Р = Vу

где V — объем выделенного массива, V = S 1 м3 ; у — расчетная плотность горных пород, слагающих оползень, тс/м3. Затем определяют величины составляющих сил Т и N и составляют уравнение равновесия, а также определяют коэффициент устойчивости оползня

form_1

. Примерная расчетная схема оползня, имеющего неоднородную
(плоско-ступенчатую) наклонную поверхность скольжения.

При неоднородном наклоне поверхности скольжения I — I, оползневый массив на геологическом разрезе разбивают на блоки 1, 2, 3, . . ., i с таким расчетом, чтобы в пределах каждого блока наклон поверхности скольжения был однороден. Затем определяют вес каждого блока Р1, Р2, Р3, . . ., Рi, после чего определяют величину каждой составляющей:

form_2

Если нижняя часть оползня затоплена, например водами реки, водохранилища и т.д., и испытывает гидростатическое взвешивание, то при определении веса соответствующих блоков пород, находящихся под водой, надо брать не у, а у’, так как плотность пород под водой равна у’ = (уу — 1) (1 — п). Как следует из рисунка ниже, вес (тс) первого и второго блоков будет равен:

Если оползень испытывает действие гидродинамического давления от фильтрационного потока, устойчивость его снижается. Как показано выше, суммарная составляющая силы тяжести увеличивается на величину гидродинамического давления. Согласно теоретическим основам механики горных пород (Н. Н. Маслов, 1955г., Н. А. Цытович, 1963г.; И. В. Федоров, 1962г.; Г. Л. Фисенко, 1905г.) фильтрационные силы в этом случае распределяются перпендикулярно к поверхности скольжения в пределах каждого расчетного блока и соответственно уменьшают нормальное давление. Поэтому в уравнении, определяющем коэффициент устойчивости оползня, нормальная составляющая записывается с учетом величины гидродинамических сил, которая равна:

form_3

где yв — плотность воды;
hi — действующий напор в пределах расчетного блока, равный Hi — Yi
ωi — площадь основания расчетного блока, равная ai/cos ai ;
Hi — средний напор в пределах расчетного блока, отсчитанный от произвольной горизонтальной прямой А-А (см. рисунок ниже);
Y1 — средняя ордината кривой скольжения в пределах расчетного блока, отсчитанная также от линии А-А;
аi — ширина блока, м; аi — угол наклона касательной к поверхности скольжения в середине основания расчетного блока.

Отсюда коэффициент устойчивости оползня с учетом действия гидродинамического давления:

form_4

Из рисунка следует, что на расчетной схеме в рассматриваемом случае должно быть показано положение поверхности депрессионной кривой.
Второй путь учета гидродинамического давления сводится к уменьшению угла внутреннего трения пород, и в расчете принимается значение фиктивного угла внутреннего трения &#934ф (Н. НI. Маслов, 1955 г.). Этот угол определяют из уравнения:

где &#946 =-у’/у; у’ — плотность горных пород под водой (облегченная весом вытесненного объема воды);
у — плотность породы естественной влажности, залегающей выше уровня воды;
φ — угол внутреннего трения пород.

В сейсмических районах расчет устойчивости оползня должен производиться с учетом сейсмичности. При этом действие сейсмических сил обычно принимают направленным в одном, наиболее неблагоприятном направлении. В этом случае равнодействующая Р силы тяжести Рg и сейсмической силы Рs будет равна:

form_5

Схема для расчета устойчивости оползня
с учетом сейсмических сил (по Г. М. Шахунянцу).

Сила Р определяется из выражения:

form_6

form_7

Угол 0 наклона силы Р к вертикали определяется из выражения:

form_8

Примерная расчетная схема оползня с вогнутой
условно круглоцилиндрической поверхностью скольжения.
I-I, I-II — поверхности скольжения

По каждой из намеченных поверхностей скольжения проверяют устойчивость оползня. За наиболее вероятную поверхность скольжения принимают ту, по которой коэффициент устойчивости будет иметь наименьшую величину.
Расчет в этом случае, как и в других, ведут для массива шириной 1 м, выделенного по геологическому разрезу. Так как поверхность скольжения I — I, (как и I — II, I — III и др.) на разных участках имеет разный угол наклона, оползневый массив на геологическом разрезе разбивают на блоки 1, 2, 3, , i с таким расчетом, чтобы их ширина была равна примерно 0,1 радиуса кривой скольжения R. Как установлено, при такой ширине блоков расчет имеет вполне достаточную точность. Определяют площадь S, объем V и вес P каждого блока способом, описанным выше. Из центра тяжести каждого блока на поверхность скольжения опускают перпендикуляр и к точке пересечения проводят касательную, угол наклона которой характеризует средний угол наклона поверхности скольжения в пределах каждого блока. Этот угол можно определять также из выражения:

Читайте так же:
Как крепить утеплитель к потолку

form_9

form_10

form_11

Схема определения среднего угла наклона
поверхности скольжения и пределах каждого блока.

form_12

form_13

где F = tg ψ — коэффициент сдвига горных пород при нормальном напряжении. Н.Н. Маслов коэффициент сдвига обозначает через Fp ;
τ — сдвигающее усилие;
δ— нормальное уплотняющее напряжение;
С — общее сцепление.

В склоне или откосе, где действуют напряжения от собственного веса горных пород, коэффициент сдвига на любой глубине Zi равен:

form_14

где Уcp — средняя плотность горных пород от поверхности земли до глубины Z.

Для равнопрочного откоса при предельном равновесии на каждом горизонте Zi угол наклона откоса в пределах этого горизонта аi численно должен быть равен углу сопротивления сдвигу пород рассматриваемого горизонта.
Таким образом, зная угол сопротивления сдвигу горных пород каждого горизонта, слагающих склон или откос, и учитывая распределение напряжений от собственного веса пород, можно наметить очертание устойчивого склона или откоса

Схема определения среднего угла наклона
поверхности скольжения и пределах каждого блока.

Расчеты устойчивости склона

При проектировании любых противооползневых мероприятий на откосах и склонах работы следует начинать с оценки степени устойчивости наклонной поверхности земли.

Существует три основные группы методов оценки устойчивости склонов и прогноза развития обвалов и оползней:

- Экспериментальные (методы моделирования).

К сравнительно-геологический метод — метод аналогий. Суть метода заключается в том, что для оцениваемого оползневого склона подбирается его природный аналог, для которого известны условия его устойчивости.

Расчетные методы заключаются в вычислении коэффициента устойчивости, который характеризуется отношением сил, удерживающих массив грунта на наклонной поверхности, к силам, сдвигающим этот массив. В настоящее время существует много методов расчета устойчивости склонов. Выбор тех или иных методов определяется типом оползневого процесса и механизмом возможного смещения оползневых масс.

К экспериментальным методам оценки устойчивости оползневых склонов относятся различные методы моделирования (физического, центробежного, оптического и т.п.).

Для выявления причин проявления оползневых процессов и прогнозирования их дальнейшего развития на участке земляного полотна на 1659-1660км. выполнены расчеты устойчивости склона по профилям.

Рекомендуется выполнять расчет устойчивости методом алгебраического сложения сил применительно к конкретной инженерно-геологической обстановке с учетом фильтрационных сил и гидростатического давления (при обводненности пород, слагающих уступ), а также сейсмических воздействий. [4].

1. Для необводненных уступов и откосов (точнее, при отсутствии водоносных горизонтов, пересекаемых поверхностью скольжения) и при отсутствии сейсмических воздействий вычисление коэффициента устойчивости для оценки возможности образования срезающих оползней сдвига производится по формуле «алгебраического сложения сил»

рi — вес i -го расчетного отсека, ограниченного вертикальными гранями (см. рис. 16), МН (в подошве отсека дуга линии скольжения заменяется отрезком прямой линии; количество отсеков и расстояния между их боковыми гранями выбирается таким образом, чтобы образованная подошвами отсеков ломаная линия достаточно близко соответствовала дуге окружности);

ўi — угол наклона подошвы отсека, град, для участков, где линия скольжения направлена в сторону падения поверхности уступа;

a Іi — угол наклона подошвы отсека, град, для участков, где линия скольжения имеет уклон, обратный падению поверхности уступа;

Li — длина подошвы отсека, м;

ji , Ci — соответственно угол внутреннего трения, град, и сцепление, МПа, для пород, определяющих величину сопротивления сдвигу по подошве отсека.

А. Для непригруженных отсеков вес отсека

где Vi — площадь сечения отсека, м 2 ;

gi — средний удельный (объемный) вес в пределах отсека, МН/м 3 .

При наличии на поверхности отсека сооружений, оборудования, насыпей и других нагрузок их вес при определении суммируется с весом пород, слагающих отсек.

Б. Величины a ўi и a Іi принимаются положительными; величины ai при уклоне подошвы отсека в сторону падения уступа считаются положительными, при обратном уклоне — отрицательными.

Рис. 16 . Схема положения наиболее опасной линии скольжения для пригруженого уступа

2. Фильтрационные силы, представляющие собой одновременное воздействие гидростатического взвешивания и фильтрационного давления, при определении коэффициента устойчивости необходимо учитывать для участков поверхности скольжения, находящихся в пределах водоносного горизонта.

Читайте так же:
Поклейка двухуровневых потолков обоями

Гидростатическое взвешивание уменьшает вертикальные напряжения в скелете обводненной породы и численно равно весу воды в объеме рассматриваемой части водоносного горизонта. Фильтрационное давление направлено по линиям тока воды и равно для каждой единицы объема водоносного горизонта произведению гидравлического (напорного) градиента этого горизонта на объемный вес воды.

При наличии фильтрационных сил в условиях отсутствия сейсмических воздействий формула ( 1) видоизменяется следующим образом:

Где р ў i = (р i — g в w i 1м) — вес отсека с учетом гидростатического взвешивания, МН;

р i — вес отсека без учета гидростатического взвешивания, МН;

g в — удельный (объемный) вес воды, равный 0,01 МН/м 3 ;

w i — площадь сечения обводненной части отсека, м 2 (см. рис. 17);

Ii — гидравлический градиент в пределах отсека;

a i — угол наклона подошвы отсека, град (величина a i при уклоне подошвы отсека в сторону падения уступа принимается положительной, при обратном уклоне — отрицательной);

bi — угол наклона равнодействующей фильтрационного давления, град (величины bi при направлении фильтрационного потока в сторону падения уступа принимаются положительными, при обратном направлении потока — отрицательными); остальные значения — приняты по формуле ( 1).

Уклон равнодействующей фильтрационного давления принимается равным: для безнапорных вод — средней величине между уклоном депрессивной поверхности (поверхности обводненной зоны) и уклоном подошвы водоносного горизонта, для напорных вод — средней величине между уклонами кровли и подошвы водоносного горизонта.

Гидравлический градиент допускается принимать равным отношению разности отметок депрессионной или (для напорных вод) пьезометрической поверхности водоносного горизонта между правой и левой гранями отсека к длине отрезка, проведенного через середины обводненной зоны для упомянутых граней отсека.

Рис. 17 . Схема расчетного отсека в пределах водоносного горизонта

1 — уровень подземных вод; 2 — равнодействующая фильтрационного давления; 3 — поверхность смещения; 4 — подошва водоносного горизонта

Примечание. Для отсеков, подошва которых не пересекает обводненную зону, при использовании формулы ( 3) вместо величины p ўi следует подставлять значения pi.

3. Гидростатическое давление при определении коэффициента устойчивости требуется учитывать в двух типичных случаях:

если по кровле напорного водоносного горизонта проходит поверхность оползневого смещения;

если на поверхности уступа или откоса имеются заполненные водой вертикальные или крутонаклонные трещины, доходящие до поверхности оползневого смещения (причем трещины гидравлически разобщены и заключенная в них вода не образует единый водоносный горизонт).

В первом случае воздействие напоров вызывает гидростатическое взвешивание вышезалегающих пород, с учетом чего формула для определения коэффициента устойчивости принимает вид

где gв — удельный вес воды, равный 0,01 МН/м3; hi — средняя высота напора подземных вод относительно подошвы отсека, м; остальные значения приняты по формуле ( 1).

Во втором случае заполнение трещины водой вызывает появление силы гидростатического давления, направленной по нормали к поверхности трещины и равной

Нв — высота столба воды в трещине относительно поверхности оползневого смещения.

При оценке возможности образования оползня, охватывающего весь рассматриваемый уступ (откос), силу гидростатического давления необходимо учитывать только для трещин, образующихся по верхней границе потенциально неустойчивой части массива пород (т.е. для трещин закола). На остальной территории неустойчивой части массива силы гидростатического давления воды, заполняющей трещины, оказываются внутренними и не влияющими на возможность образования оползня, охватывающего весь уступ. Однако при наличии в низовой части уступа трещин, заполненных водой, силы гидростатического давления могут способствовать отчленению небольших оползающих блоков с последующим постепенным распространением побочных отчленений вверх по уступу.

В данном случае расчеты выполнены по формуле «алгебраического сложения сил» при отсутствии дополнительного пригруза с учетом воздействия сейсмических сил.

Сейсмические силы вызывают дополнительные горизонтальные и вертикальные нагрузки в массиве пород, причем роль вертикальной составляющей сейсмической силы сравнительно мала и может не учитываться при оценке устойчивости[2].

При определении коэффициента устойчивости сейсмические силы учитываются для сейсмически активных районов (с землетрясениями 6 баллов и более). Направление горизонтальной сейсмической силы принимается соответствующим направлению возможного оползневого смещения, а ее величина для каждого отсека — равной произведению веса отсека (для обводненных пород без поправки на гидростатическое взвешивание) на коэффициент сейсмичности т ,определяемый по табл. 8 в зависимости от расчетной сейсмичности для района выполняемых изысканий.

Расчет на сейсмостойкость — как проводится, особенности и методы

расчет сейсмостойкости

Что такое расчет на сейсмику и в каких случаях он применяется? Какие методы сегодня используют и в чем их плюсы и минусы? Что является основанием для решения о выдаче сертификата сейсмостойкости? Об этом и многом другом рассказывают эксперты компании “ЛенТехСертификация”.

Читайте так же:
Какой утеплитель лучше для стен кирпичного дома

Цель сейсмического расчета

Главной целью расчета оборудования на сейсмостойкость является подтверждение того, что объект действительно соответствует требованиям нормативно-технической документации при заданном уровне интенсивности землетрясения (используется шкала MSK-64).

Причины и особенности проведения

В основном расчет необходимо проводить по следующим причинам:

  • Продукция уже используется на объекте и ее невозможно демонтировать.
  • У объекта слишком большие габариты и/или сложная конструкция, поэтому его невозможно поместить на виброплатформу.
  • Речь идет о тепломеханической продукции, а для нее расчет сейсмики предусмотрен нормативными требованиями.
  • Требования к данному объекту допускают заменить испытания расчетом.
  • Необходима оценка объекта, аналогичного тому, что уже проходил проверку, но содержащему изменения, влияющие на динамические характеристики.
  • Оценивается уже проверенный объект на соответствие новым требованиям
  • Оценивается объект, не имеющий резонансных частот в диапазоне от 1 до 30 Гц.

При этом саму процедуру получения сертификата сейсмостойкости можно разделить на несколько основных этапов:

  1. Для начала строится подробная математическая модель, отражающая все особенности сертифицируемого объекта.
  2. Следующим этапом идет расчет вибрационных полей во всех важных узловых точках при заданных параметрах землетрясения. В результате становится возможным определить максимальные перегрузки комплектующих.
  3. Завершающим этапом идет анализ расчетных и допустимых значений перегрузок. По результатам расчетов оформляется заключение о сейсмостойкости исследуемого оборудования и если выясняется, что оборудование не может обеспечить заявленного уровня, предлагаются рекомендации по изменению его конструкции. Именно на основании расчета и заключения выдается сертификат.

Методы расчета на сеймостойкость

Статический метод

Методика была разработана японским ученым Омори еще в 1900 году. Этой теорией не учитывается деформации сооружения, его колебания сводятся лишь к переносному движению всех точек сооружения вместе с основанием. В соответствии с этим методом сооружение и его основание рассматриваются как абсолютно жесткие. В соответствии с принципом Даламбера можно считать, что к каждой массе mi сооружения приложена инерционная нагрузка (сейсмическая сила) si:

где А — максимальное ускорение основания, выражаемое в долях силы тяжести g.

Сейсмические силы прикладывают как статические в центре тяжести каждой массы mi и на их действие производят расчет конструкции. Значение статической теории для развития теории сейсмостойкости состояло в том, что в ее рамках впервые удалось получить количественную, хотя и приближенную, оценку сейсмических сил, т.е. свести проектирование сейсмостойких сооружений к обычной инженерной задаче.

Важно понимать! Статическая теория справедлива лишь для весьма жестких сооружений, деформации которых, по сравнению со смещением основания, довольно малы.

Существенный недостаток метода в том, что при нем невозможен учет в рамках динамических свойств конструкции. Это довольно серьезный минус, т.к. может привести к существенным ошибкам в расчетах сооружений, которые идут не в запас прочности.

Спектральный (линейно спектральный) метод

Линейно спектральный метод расчета конструкций на сейсмические воздействия является в настоящее время основным, как в России, так и за рубежом. Он является, в своем роде, компромиссом между статическим и динамическим методами.

Как и статический спектральный метод расчета предполагает определение сейсмических инерционных нагрузок (сил) si, приложенных в центре тяжести массы mi, а затем конструкция рассчитывается на действие сил si, приложенных к конструкции статически. Динамические свойства конструкции учитываются при определении нагрузок si. Для этого движение системы раскладывается по формам колебаний, т. е. представляется как сумма некоторых движений (форм колебаний).

Здесь yi(t) — смещение массы тi, зависящее от времени t;

xij — коэффициент разложения движения по формам колебаний; (i-я компонента j-о собственного вектора системы);

оj(t) — функция, определяющая изменение во времени перемещения по j-й форме колебаний;

yij(t) — смещение массы mi по j-й форме колебаний;

п — число степеней свободы системы.

Если рассмотреть движение всей системы по одной форме колебаний, то все точки будут смещаться синхронно и форма колебаний не меняется во времени.

Прямой динамический метод расчета сейсмостойкости

Метод численного интегрирования уравнений движения, применяемый для анализа вынужденных колебаний конструкций при сейсмическом воздействии, заданном акселерограммами землетрясений.

Читайте так же:
Тонкий рулонный утеплитель для стен

Необходимые исходные данные для проведения расчета на сейсмостойкость

Для расчета вам необходимо будет предоставить следующие данные:

  • Полный комплект чертежей корпусов;
  • ТУ, руководство по эксплуатации, технический паспорт;
  • Массогабаритные характеристики устанавливаемого оборудования;
  • Интенсивность ПЗ и МРЗ;
  • Уровень установки.

Мы приглашаем обращаться за расчетом и получением сертификата сейсмостойкости к нам, в компанию “ЛенТехСертификация”. Звоните или заполняйте форму обратной связи — мы примем документы на оценку и сориентируем вас по цене, срокам и особенностям прохождения процедуры расчета на сейсмостойкость.

2.4. Расчет устойчивости природных склонов, откосов

Во многих случаях при инженерных расчетах и проектировании необходимо оценить устойчивость застраиваемой территории, особенно расположенной вблизи склонов или откосов. Для количественной оценки устойчивости используется понятие коэффициента устойчивости Ку. Коэффициент устойчивости – это отношение величины предельных воздействий на сооружение или его основания к их расчетным, реально действующим величинам [5,6]. При Ку=1 рассматриваемый объект находится в состоянии предельного равновесия, при Ку>1 обладает некоторым запасом устойчивости. При значении Ку<1 прочность и устойчивость объекта не обеспечена.

В нормативных документах по проектированию введено понятие нормативного значения коэффициента устойчивости Ку. н Ку. н =п/с.

где: п – коэффициент надежности, принимаемый равным 1,2; 1,15;; 1,10 соответственно для сооружений I, II и III классов.

с – коэффициент условий работы, принимаемый:

для песков (кроме пылеватых) – 1,0;

для песков пылеватых и песчано-глинистых грунтов в стабилизированном состоянии – 0,9;

для пылевато-глинистых грунтов в нестабилизированном состоянии – 0,85;

для скальных грунтов невыветрелых и слабовыветрелых – 1,0; выветрелых – 0,9; сильновыветрелых – 0,8.

Основными причинами потери устойчивости склонов и откосов являются:

устройство недопустимо крутого откоса или подрезка склона, находящегося в состоянии, близком к предельному;

увеличение внешней нагрузки (возведение сооружений, складирование материалов на откосе или вблизи его бровки);

изменение внутренних сил в грунтовом массиве (при возрастании влажности, расструктуривания и т.д.);

неправильное назначение расчетных характеристик прочности грунта;

проявление гидродинамического давления, сейсмических сил, различного рода динамических воздействий (движение транспорта, забивка свай и т.п.).

Обычно все эти факторы проявляются во взаимодействии, поэтому выбор методов расчета и расчетных схем тщательно обосновывается в процессе изысканий [2,3,4].

В проектной практике используется большое количество различных методов оценки устойчивости откосов и склонов. Как правило, эти методы основаны на решении плоских задач.

Анализируются два типа задач:

оценка устойчивости откоса или склона заданной крутизны;

определение оптимальной крутизны откоса или склона при заданном нормативном коэффициенте устойчивости.

Коэффициент устойчивости при этом принимается Ку=tg/tg  =c/c  ,

где:  — угол внутреннего трения, в 0 ;

с- удельное сцепление грунтов, слагающих склон, откос в кН. Характеристики эти определены в эксперименте в лабораторных или полевых условиях;

  и с  – те же характеристики, отвечающие предельному состоянию склона, откоса.

Выбор оптимальной крутизны склонов при проектировании насыпей или выемок должен позволить избежать аварий на железных дорогах, на земляных плотинах ГЭС, кроме того – снизить объемы земляных работ.

При проектировании нередко необходимо определить угол заложения откоса, , обеспечивающий устойчивость его. В этом случае угол «» можно определить =arctg(tg/Ку н ), что позволяет учитывать прочностные характеристики грунтов, слагающих склон, откос.

Недостатком всех этих расчетов является недоучет неоднородностей грунтовых откосов, склонов – наличие слабых прослоев, поверхностей оползневых смещений, сложных схем нагружения, в частности, влияние сейсмических и фильтрационных сил, поэтому в проектной практике применяются методы, содержащие упрощенные решения. Таким методом является широко используемый «метод кругло-цилиндрической поверхности скольжения» относящийся к схеме плоской задачи и имеющий несколько модификаций [3,5,6]. В использованной модификации потеря устойчивости происходит в результате вращения отсека грунтового массива относительно некоторого центра вращения «О». Поверхность скольжения будет представлена дугой окружности с радиусом «r» и центром в точке «О». Смещающийся массив рассматривается как недеформируемый. Коэффициент устойчивости принимается в виде:

Ку = Мудвр, где Муд и Мвр – моменты всех удерживающих и вращающих сил.

Читайте так же:
Внутренняя отделка дачи кирпичом

Схема к расчету устойчивости откосов методом круглоцилиндрической поверхности скольжения

Рис. 3. Расчет устойчивости откосов методом круглоцилиндрической поверхности скольжения

А – расчетная схема; б – определение положения наиболее опасной поверхности скольжения; 1,2,… — номера элементов.

Вращающийся откос грунтового массива разбиваем вертикальными линиями на отдельные элементы, так чтобы в пределах отрезка дуги скольжения основания каждого i-го элемента прочностные характеристики грунта « 0 » были постоянными. Вычисляем силы, действующие на каждый элемент: вес грунта в объеме элемента Pqi в сумме с равнодействующей нагрузкой на его поверхности Pq1. При необходимости могут быть также учтены и другие воздействия (фильтрационные, сейсмические и др.). Равнодействующая сил Pqi + Pq1считаются приложенными к основанию элемента и раскладываются на нормальную Ni и Тi касательную составляющие к дуге скольжения в точке их приложения. Тогда

Ni =(Pqi + Pq1) cosI;

Ti = (Pqi + Pq1) sinI.

Соответственно момент сил вращающих определяется

где: n число элементов в отсеке.

Удерживающие силы Тi обуславливаются сопротивлением сдвигу за счет внутреннего трения и сцепления грунта

Ti=NitgI +cili=(Pqi + Pq1)cosi tgI +cili, где

li – длина дуги основания i-го элемента, определяемая как li= bi cosI (bi – ширина элемента).

Отсюда момент сил удерживающих будет иметь вид

Коэффициент устойчивости будет определен как отношение сил удерживающих к силам вращающим

При КуКу н устойчивость отсека грунтового массива будет обеспеченной.

Основная сложность в практических расчетах заключается в выборе центра вращения «О» и радиуса «r». Наиболее опасная поверхность скольжения (вращения) проходит через нижнюю точку склона (откоса) или по слабому грунту. Один из приемов нахождения наиболее опасного положения поверхности скольжения строят эпюру значений этих коэффициентов. Через точку Оmin соответствующую минимальному коэффициенту устойчивости, проводят по нормали второй отрезок прямой и, располагая на нем новые центры вращения О1  , О2  … Оn  вновь оценивают минимальное значение коэффициента устойчивости. Тогда Ку min и определит положение наиболее опасной поверхности скольжения. При Ку min Ку н устойчивость откоса или склона будет обеспечена.

При наличии в склоне-откосе фильтрационного потока, в сейсмических опасных районах, силы вращающие отсек грунтового массива будут увеличены на величину фильтрационного давления и инерционных сейсмических сил [6].

В курсовом проекте предлагается хотя бы частичный учет этих сил.

Фильтрационное давление определяется по формуле

, где

wi площадь сечения обводненной части, сдвигаемого откоса;

–угол действия фильтрационного давления с горизонтом;

w – плотность водонасыщенного грунта.

Сейсмические силы могут иметь любое направление, при расчете устойчивости выбирается самое невыгодное для склона – откоса, горизонтальное, совпадающее с продольной или поперечной осью сооружений, расположенных на склоне-откосе.

Расчетное значение сейсмической нагрузки, соответствующее i-му тону собственных колебаний сооружения «ci» определяется по формуле

ci = kc t it c, где:

kc – коэффициент сейсмичности, характеризующий интенсивность землетрясений – это отношение сейсмического ускорения к ускорению свободного падения [8].

Для 7 баллов =0,025; 8 баллов = 0,05; 9 баллов = 0,1.

t – коэффициент динамичности, соответствующий i-форме, собственных колебаний сооружений проектируемых или построенных на склоне (откосе);

it – коэффициент i-ой формы собственных колебаний сооружения;

c – коэффициент условий работы сооружений. Для песков кроме пылеватых c =0,85; для скальных грунтов c =1; для выветрелых c =0,8 [СНиП2.0201-83].

В развернутом виде с учетом фильтрационного давления и действия инерционных сил формула расчета устойчивости будет «выглядеть»

В проекте должны содержаться рекомендации по повышению устойчивости. Это могут быть следующие способы:

выполаживание склона-откоса, создание ступенчатого профиля, создание горизонтальных площадок (берем) по высоте откоса;

при относительно небольшой высоте откосов – пригрузка подошвы в его низовой части, устройство подпорных стенок;

одерновка откоса-склона, мощение камнем, укладкой бетонных или железобетонных плит;

организация поверхностного стока и дренажные устройства;

анкерное закрепление неустойчивых прослоев и линз грунта;

использование забивных и набивных свай.

Все перечисленные мероприятия должны иметь технико-экономическое обоснование

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию