Marketokon.ru

Маркет Окон и замков
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Устойчивость откосов и склонов

Устойчивость откосов и склонов

Откосом называется искусственно созданная поверхность, ограничивающая природный грунтовый массив, выемку или насыпь. Откосы образуются при возведении различного рода насыпей (дорожное полотно, дамбы, земляные плотины и. т.д.), выемок (котлованы, траншеи, каналы, карьеры и .п.) или при перепрофилировании территорий.

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

При неблагоприятном сочетании 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 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 (увеличение удельного веса грунта при возрастании его влажности или, напротив, влияние взвешивающего давления воды на грунты);

неправильное назначение расчетных характеристик прочности грунта или снижение его сопротивления сдвигу за счет, например повышения влажности;

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

Инженерные методы расчета устойчивости откосов и склонов

В проектной практике применяются инженерные методы расчета устойчивости, содержащие различного рода упрощающие предположения. Наиболее распространенный из них – метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения, относящий к схеме плоской задачи.

Один из приемов нахождения наиболее опасного положения поверхности скольжения заключается в следующем. Задавясь координатами центров вращения 0 1 , 0 2 , …, 0 n на некоторой прямой, определяют коэффициенты устойчивости для соответствующих поверхностей скольжения и строят эпюру значений этих коэффициентов (рис.1,б). Через точку 0 min , соответствующую минимальному коэффициенту устойчивости, проводят по нормали второй отрезок прямой и, располагая на нем новые центры вращения , , …, вновь оценивают минимальное значение коэффициента устойчивости. Тогда и определит положение наиболее опасной поверхности скольжения. При устойчивость откоса или склона будет обеспечена.

Мероприятия по повышению устойчивости откосов и склонов.

Одним из наиболее эффективных способов повышения устойчивости откосов и склонов является их выполаживание или создание уступчатого профиля с образованием горизонтальных площадок (берм) по высоте откоса. Однако это всегда связано с увеличением объемов земляных работ. При относительно небольшой высоте откосов может оказаться эффективной пригрузка подошвы в его низовой части или устройство подпорной стенки, поддерживающей откос. Положительную роль также играют закрепление поверхности откоса одерновкой, мощением камнем, укладкой бетонных или железобетонных плит.

Важнейшим мероприятием является регулирование гидрогеологического режима откоса или склона. С этой целью сток поверхностных вод перехватывается устройством нагорных канав, отведением воды с берм. Подземные воды, высачивающиеся на поверхности откоса или склона, перехватываются дренажными устройствами с отведением вод в специальную ливнесточную сеть.

При необходимости разрабатываются сложные конструктивные мероприятия типа прорезания потенциально неустойчивого массива грунтов системой забивных или набивных свай, вертикальных шахт и горизонтальных штолен, заполненных бетоном и входящих в подстилающие неподвижные части массива. Используется также анкерное закрепление неустойчивых объемов грунта, часто во взаимодействии с подпорными стенками или свайными конструкциями.

Устойчивость откосов и склонов, давление грунта на подпорные стены

Откосом называется искусственно созданная поверхность, ограничивающая природный грунтовый массив, выемку или насыпь. Откосы образуются при возведении различного рода насыпей (дорожное полотно, дамбы, земляные плотины и т. д.), выемок (котлованы, траншеи, каналы, карьеры и т. п.) или при перепрофилировании территорий.

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

Откос отличают от склона большим углом наклона свободной поверхности к горизонтали. По различным литературным источникам откосом называют склон с углом наклона свободной поверхности к горизонтали более 30°. Нормативная классификация грунтовых массивов, подразделяющая их на склоны и откосы, отсутствует. В связи с эти приведенные выше определения откоса являются условными.

Массив грунта при определенных условиях может потерять устойчивость и в результате этого перейти из состояния статического равновесия в состояние движения. Такое состояние грунтового массива называется оползнем. Принятая классификация оползней основана на схемах потери устойчивости грунтового массива. Различают следующие виды оползней: оползни вращения; оползни скольжения; оползни разжижения(рис. 6.1).

Рис. 6.1. Виды оползней:

а – оползень вращения, б – оползень скольжения (пристенный оползень); 1 – поверхности скольжения в теле оползня, 2 – стационарная плоскость скольжения на границе оползня
с подстилающим устойчивым массивом

Для оползней вращения характерна форма потери устойчивости грунтового массива в виде движения по криволинейной поверхности с вращением. Оползни скольжения называют также пристенными оползнями, так как их движение при нарушении равновесия происходит по заранее известным плоскостям, являющимся плоскостями контакта грунтового массива с устойчивыми горными породами. Оползнями разжижения называют грязевые потоки разжиженного водой грунта по выработанным руслам рек и тельвегам, например, селевые потоки. Механика грунтов изучает первые два типа оползней. Нарушение равновесия массива грунта может происходить внезапно со сползанием значительных масс грунта.

Основными причинами потери устойчивости откосов и склонов 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 (увеличение удельного веса грунта при возрастании его влажности или, напротив, влияние взвешивающего давления воды на грунты);

Читайте так же:
Декупаж по дереву грунтовка акриловой краской

· неправильное назначение расчетных характеристик прочности грунта или снижение его сопротивления сдвигу за счет, например, повышения влажности;

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

Устойчивость откоса из идеально сыпучего грунта. Откос из идеально сыпучего грунта имеет свободную поверхность, наклоненную к горизонтальной плоскости под углом α (рис. 6.2).

Элементарная частица грунта на свободной поверхности испытывает силу тяжести G, которую можно разложить на нормальную N и касательную T к наклонной поверхности компоненты:

Элементарная частица грунта удерживается на наклонной поверхности силой трения, равной произведению нормальной компоненты силы тяжести на коэффициент трения. Обозначим коэффициент трения как тангенс угла внутреннего трения φ. Тогда из уравнения равновесия проекций всех сил на наклонную плоскость получим:

Полученный результат можно обобщить в виде следующего определения: угол наклона к горизонтальной плоскости свободной поверхности откоса, сложенного идеально сыпучим грунтом, равен углу внутреннего трения этого грунта. Этот результат можно использовать в качестве теоретической основы экспериментального метода по определению угла внутреннего трения сыпучего грунта.

6.2. Инженерные методы расчета устойчивости откосов и склонов

В проектной практике применяются инженерные методы расчета устойчивости, содержащие различного рода упрощающие предположения. Наиболее распространенный из них – метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения, относящий к схеме плоской задачи.

Этот метод был впервые применен К. Петерсоном в 1916 г. для расчета устойчивости откосов и долгое время назывался методом шведского геотехнического общества.

Рассмотрим широко используемую модификацию этого метода. Предположим, что потеря устойчивости откоса или склона, представленного на рис. 6.3, а, может произойти в результате вращения отсека грунтового массива относительно некоторого центра .

Поверхность скольжения в этом случае будет представлена дугой окружности с радиусом r и центром в точке . Смещающийся массив рассматривается как недеформируемый отсек, все точки которого участвуют в общем движении. Коэффициент устойчивости принимается в виде

где и – моменты относительно центра вращения всех сил, соответственно удерживающих и смещающих отсек.

Рис. 6.3. Схема к расчету устойчивости откосов методом круглоцилиндрических поверхностей скольжения: а – расчетная схема; б – определение положения наиболее опасной поверхности скольжения; 1, 2, … – номера элементов

Для определения входящих в формулу (6.4) моментов отсек грунтового массива разбивается вертикальными линиями на отдельные элементы. Характер разбивки назначается с учетом неоднородности грунта отсека и профиля склона так, чтобы в пределах отрезка дуги скольжения основания каждого i-го элемента прочностные характеристики грунта j и с были постоянными. Вычисляются силы, действующие на каждый элемент: вес грунта в объеме элемента и равнодействующая нагрузки на его поверхность . При необходимости могут быть также учтены и другие воздействия (фильтрационные, сейсмические силы и т. д.). Равнодействующие сил считаются приложенными к основанию элемента и раскладываются на нормальную и касательную составляющие к дуге скольжения в точке их приложения. Тогда

Соответственно момент сил, вращающих отсек вокруг 0, определился как

где п – число элементов в отсеке.

Принимается, что удерживающие силы в пределах основания каждого элемента обусловливаются сопротивлением сдвигу за счет внутреннего трения и сцепления грунта. Тогда с учетом выражения для закона кулона можно записать

где – длина дуги основания i-го элемента, определяемая как . Здесь – ширина элемента).

Отсюда момент сил, удерживающих отсек, будет иметь вид

Учитывая формулу (6.4), окончательно получим

При устойчивость отсека массива грунта относительно выбранного центра вращения считается обеспеченной. Основная сложность при практических расчетах заключается в том, что положение центра вращения и выбор радиуса r, соответствующие наиболее опасному случаю, неизвестны. Поэтому обычно проводится серия таких расчетов при различных положениях центров вращения и значениях r. Чаще всего наиболее опасная поверхность скольжения проходит через нижнюю точку откоса или склона. Однако если в основании залегают слабые грунты с относительно низкими значениями прочностных характеристик j и с, то это условие может не выполняться.

Читайте так же:
Енир огрунтовка металлических поверхностей за один раз грунтовкой

Один из приемов нахождения наиболее опасного положения поверхности скольжения заключается в следующем. Задаваясь координатами центров вращения 1, 02, …, 0n на некоторой прямой, определяют коэффициенты устойчивости для соответствующих поверхностей скольжения и строят эпюру значений этих коэффициентов (рис. 6.3, б). Через точку min, соответствующую минимальному коэффициенту устойчивости, проводят по нормали второй отрезок прямой и, располагая на нем новые центры вращения , , …, , вновь оценивают минимальное значение коэффициента устойчивости. Тогда и определит положение наиболее опасной поверхности скольжения. При устойчивость откоса или склона будет обеспечена.

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2021 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.003 с) .

Документ Microsoft Word (9) — копия. 4 Прочность и устойчивость грунтовых массивов

Оценка устойчивости массива грунтов основывается на анализе напряжений, возникающих в них от собственного веса и проектируемого сооружения, и сопоставлений с предельными их значениями.

Условие предельного равновесия в точке грунтового массива, характеризуются следующими выражениями теории предельного равновесия:

— для песка
— для глинистого грунта

Эти выражения позволяют дать оценку напряженного состояния грунта, т.е. установить, находится ли грунт в допредельном или предельном состоянии, а,

следовательно, на сколько устойчив массив.

Предельное состояние грунта соответствует точке в рис. 4.1а, где осадка S уходит в бесконечность, т.о. теория предельного равновесия исследует только напряженное состояние массива грунтов и не дает возможности определить развивающиеся в нем деформации.

Рис.4.1. Зависимость конечной осадки от нагрузки (а) и развитие осадки во времени при различных значениях р (б)

Критические нагрузки на грунты основания. Фазы напряженного

Рассмотрим график зависимости s

fp  на рис. 4.1, а.

Для связного грунта начальный участок графика Оа будет почти

горизонтальным, протяженность этого участка определится величиной структурной прочности грунт, а деформация имеет упругий характер.

При увеличении давления (участок аб) осадка возрастает, развивается

процесс уплотнения за счёт уменьшения пористости грунта. Зависимость

sf ( p)

близка к линейной, осадки стремятся к постоянной величине (4.1, б). Ни

в одной точке основания не формируется предельное состояние. Наибольшее напряжение, ограничивающее этот участок, называется начальной критической нагрузкой pнач кр., а изменение нагрузки от 0 до pнач кр. характеризует фазу уплотнения грунта.

При изменении давления под подошвой фундамента от 0 до pнач кр. ни в одной точке основания не возникает предельное состояние, т.е. происходит только уплотнение грунта, что абсолютно безопасно для основания.

При дальнейшем увеличении нагрузки (участок бв рис.4.1, а) в точках, расположенных под краями фундамента, касательные напряжения по некоторым площадкам становятся равными их

предельным значениям. По мере

Рис.4.2. Формирования областей предельного равновесия в основании при различной относительной глубине заложения фундамента:

1 — уплотненое ядро; 2 – область предельного равновесия;

3 – валы выпирания

возрастания нагрузки эти точки объединяются в зоны, размеры которых увеличиваются. Возникают сдвиговые

деформации, имеющие пластический характер. График зависимости

sf ( p)

больше отклоняется от линейного. Участок бв называют фазой сдвигов. Концу этой фазы соответствует ри, называемая предельной критической нагрузкой, при которой в основании образуются замкнутые области предельного равновесия, и происходит потеря устойчивости грунтов, т.е. полное исчерпание несущей способности.

В зависимости от глубины заложения подошвы фундамента d/b очертания областей предельного равновесия имеют различный характер (рис. 4.2).

Нагрузки, соответствующие pнач кр. и риназывают критическими нагрузками, их определяют методами теории предельного равновесия.

Начальная критическая нагрузка

Начальная критическая нагрузка соответствует случаю, когда в основании под подошвой фундамента в единственной точке под гранью фундамента возникает предельное состояние.

Выберем в основании точку М (рис. 4.3) и определим такое контактное напряжение р, при котором в этой точке возникнет предельное напряженное состояние.

В модели линейно-деформируемой среды полные напряжения в точке М определятся как

Предельное напряженное состояние в точке М реализуется при соблюдении условия (5.2). Подставив (5.3) в (5.2) получим:

Читайте так же:
Грунтовка эп 057 цвет

zP dctg      Cctg

Решая это уравнение относительно p:

По определению при pнач.кр zmax=0. Тогда в единственной точке основания под гранью фундамента будет выполняться условие предельного равновесия:

р нач.кр.

Фундамент, спроектированный так, что напряжение под его подошвой не превышает начальной критической нагрузки (p будет находиться в совершенно безопасном состоянии. Однако, как показала практика, грунты основания при этом будут обладать значительным резервом несущей способности.

Нормативное сопротивление и расчетное давление

Если допустить под подошвой центрально нагруженного фундамента

шириной b развитие зон предельного равновесия на глубину

zmax  1 4b , то

времени затухают и стремятся к постоянной величине, а зависимость

sf ( p)

оказывается достаточно близкой к линейной. Следовательно, при этих условиях для расчётов деформации основания можно использовать формулы теории линейного деформирования грунтов.

Нормативное сопротивление грунта основания R н соответствует наибольшему среднему сжимающему напряжению под подошвой фундамента при котором по подошве фундамента допускается развития областей предельного состояния на глубину равную b/4.
  b   ‘ dсctg 

Одним из основных условий определения размеров фундаментов является

рR н , где р – расчетное давление под подошвой фундамента.

Выражение (4.8) часто представляют в виде трехчленной формулы:

R нMbMq ‘ dMcс , (4.9)

здесь Mγ, Mq, Mc – некоторые функции от угла φ.

Значения этих коэффициентов приведены в СНиП 2.02.01-83*.

Дальнейшие исследования позволили еще дальше отодвинуть практический предел среднего напряжения под подошвой фундамента, где так же допустим расчет осадок с учетом линейной деформации грунтов оснований. Эта величина, согласно СНиП 2.02.01-83*, получила название расчетного сопротивления грунта R (4.11).

В этом случае формула (4.9) имеет несколько более сложный вид (учет подвальных помещений, учет неоднородности грунта и т.п.) и будет рассмотрена в курсе «Основания и фундаменты».

    • Md
    • Mc

    q 1 II q

    Предельная критическая нагрузка

    Предельная критическая нагрузка ри соответствует напряжению под подошвой фундамента, при котором происходит исчерпание несущей способности грунтов основания (рис. 4.1), что приводит к выдавливанию грунта из под фундамента и его огромнейшей осадке (рис. 4.2). Нагрузка, соответствующая риприводит к полной потере устойчивости грунта основания и является абсолютно недопустимой для проектируемого сооружения.

    Решением этой задачи занимались Л. Прандль, К. Терцачи, В. В. Соколовский, М. В. Малышев.

    На рис. 4.3. представлена одна (левая) область предельного равновесия и два «семейства» линий скольжении, которые образуют ромбы скольжения с определенными углами наклона линий.

    Наиболее полное решение этой задачи получено в 1952 году В.В.Соколовским.

    риN   xNqqNcс ; (4.12)

    Рис4.3. Линии скольжения при предельной полосовой нагрузке для невесомого основания ( =0)

    рtриtg ,

    где Nγ, Nq, N c= f(φ, δ) – затабулированные безразмерные коэффициенты.
    Приведенные выше решения справедливы при относительно небольших глубинах заложения фундаментов и однородном строении основания, поэтому в практических расчетах обычно используют инженерные способы, в той или иной мере учитывающие строгие решения теории предельного равновесия.

    Практические способы расчета несущей способности и устойчивости оснований.

    Согласно СНиП 2.02.01-83* несущая способность основания считается обеспеченной при выполнении условия:

    F – равнодействующая расчетной силы (нагрузки), приложенной к основанию;

    Fu– сила предельного сопротивления (равнодействующая предельной нагрузки);

    γс– коэффициент условий работы, зависящий от вида грунта. γn – коэффициент надежности по назначению сооружения.

    Устойчивость откосов и склонов

    Откосом называется искусственно созданная поверхность, ограничивающая природный грунтовый массив, выемку или насыпь. Откосы образуются при возведении различного рода насыпей (дамбы, земляные плотины и т.д.) и выемок (котлованы, траншеи, каналы и т.п.). Склоном называется откос, образованный природным путём и ограничивающий массив грунта естественного сложения.

    Основными причинами потери устойчивости откосов и склонов являются:

    • устройство недопустимо крутого откоса или подрезка склона, находящегося в состоянии, близком к предельному;
    • увеличение внешней нагрузки (возведение сооружений, складирование материалов на откос или вблизи его бровки);
    • изменение внутренних сил (изменение удельного веса грунта при изменении его влажности);
    • неправильное назначение расчетных характеристик прочности грунта или снижение его сопротивления сдвигу за счёт повышения влажности и др. причин;
    • проявление гидродинамического давления, сейсмических сил, различного рода динамических воздействий (движение транспорта, забивка свай и т.п.).

    Понятие о коэффициенте запаса устойчивости откосов и склонов.

    где φ, с – расчетные значения характеристик сопротивления сдвигу грунта, принятые в проекте; φ’, с’ – то же, соответствующие предельному состоянию откоса или склона.

    Устойчивость откоса или склона считается обеспеченной, если,

    kk н

    st
    н =1,1…1,3 — нормативный коэффициент устойчивости.

    ОТКОС

    искусственно созданная наклонная поверхность, ограничивающая естеств. грунтовой массив, выемку или насыпь. Устойчивость О. зависит от св-в грунтов под О. и в его основании, крутизны и высоты О., нагрузок на его поверхность, фильтрации воды через грунт, уровня грунтовых вод. Повышение устойчивости О. достигается увеличением пологости О., дренированием, пригрузкой в низовой части и основании, устройством берм, подпорных стенок и др. Поверхность О. закрепляется высевом трав, мощением камнем, бетонными и ж.-б. плитами и пр.

    Большой энциклопедический политехнический словарь . 2004 .

    Смотреть что такое «ОТКОС» в других словарях:

    откос — См … Словарь синонимов

    ОТКОС — ОТКОС, откоса, муж. 1. Покатый спуск, скат, наклонная поверхность. Откос холма. || Боковая поверхность дорожного полотна, дорожной насыпи (ж. д.). Вагон при крушении свалился под откос. 2. То же, что подкос (обл. спец.). 3. Отруб или распил,… … Толковый словарь Ушакова

    Откос — наклонная поверхность: 1) ограничивает массы сыпучего материала. Предельно большой угол О., при котором сыпучее тело еще находится в равновесии, называется углом естественного О., зависит от состава сыпучего тела и его влажности. При большой… … Геологическая энциклопедия

    ОТКОС — ОТКОС, см. откашивать. Толковый словарь Даля. В.И. Даль. 1863 1866 … Толковый словарь Даля

    откос — ОТКОС, а, м. Прогул, увольнение, какая л. ситуация, в которой кому л. удалось избежать неприятностей, нежелательных действий и т. п.; хитрость, позволившая избежать неприятностей. откос от армады (армии). От откосить … Словарь русского арго

    ОТКОС — ОТКОС, а, муж. 1. Покатый спуск. О. холма. 2. Боковая наклонная поверхность дорожной насыпи. Крепление откосов. Пустить поезд под о. 3. Подпорка в виде наклонного бруса (спец.). | прил. откосный, ая, ое (к 1 и 2 знач.). Толковый словарь Ожегова.… … Толковый словарь Ожегова

    откос — Наклонная поверхность, являющаяся частью грунтового массива или конструкции [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] Тематики строительство в целом EN slope DE AnlaufNeigung FR pentetalus … Справочник технического переводчика

    откос — Наклонный участок земной поверхности, угол наклона которого определяется отклонением от горизонтали, а длина – наклонным расстоянием между гребнем склона и его подножьем. Syn.: склон; косогор … Словарь по географии

    откос — 3.7 откос: Вертикальный или крутонаклонный участок поверхности земли, сформированный в результате рельефообразующих процессов или инженерно хозяйственной деятельности человека. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

    ОТКОС — Катиться под откос. Разг. Неодобр. Опускаться в нравственном, моральном отношении. Ф 1, 234. Идти/ пойти под откос. 1. Разг. Резко изменяться в худшую сторону (о делах, жизни в целом). СПП 2001, 59; Мокиенко 2003, 68. 2. Попадать в беду. Сергеева … Большой словарь русских поговорок

    Откос — 38. Откос наклонная часть поверхности открытой горной выработки или искусственной насыпи (отвала). В зависимости от вида горнодобывающего оборудования, откос может иметь плоский (экскаваторы драглайны, многочерпаковые экскаваторы), вогнутый… … Официальная терминология

    голоса
    Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector