Файл: Н.В. Крупина Расчет устойчивости откосов методами равноустойчивогооткоса Fp, КЦПС и ППС.pdf

7

Рис. 1. Схема к расчету устойчивости откоса методом круглоцилиндрической поверхности скольжения

Рис. 2. Определение центра вращения наиболее опасной поверхности скольжения

n - число отсеков, приводящих к сдвигающим силам Tiсд.

После построения поверхностей скольжения АС1 АС2 АС3 АС4 и

8

вычисления коэффициента запаса устойчивости по формуле (10) откладывают в произвольном масштабе значения а1 = η1 -1; а2 = η 2 -1; а3= η 3 -1 и а4= η 4 -1 в виде отрезков, перпендикулярных линии ВО в

соответствующих точках. Через концы этих отрезков строят плавную кривую. К этой кривой проводят касательную, параллельную линии ВО4. Для полученной точки О делают пятое построение, аналогичное рис. 1., и по формуле (10) находят минимальное значение коэффициента запаса устойчивости, которое должно быть не менее 1,1-1,3 в зависимости от класса сооружения.

Если в основании откоса залегают относительно слабые грунты с углом внутреннего трения менее 10, необходимо дополнительно рассмотреть возможность потери устойчивости по круглоцилиндрической поверхности скольжения, указанной пунктиром на рис. 2, с выпиранием грунтов основания откоса.

Все произведенные расчеты необходимо занести в табл.3.

Таблица 3

Расчет устойчивости откоса методом КЦПС

МЕТОД ПЛОСКИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ СКОЛЬЖЕНИЯ

Метод плоских поверхностей скольжения (ППС) основан на методе горизонтальных сил (рис. 3). Расчет выполняется в следующем порядке. Для каждой намеченной наиболее вероятной поверхности скольжения отсек обрушения разделяют вертикальными сечениями на отдельные блоки с таким расчетом, чтобы границы блоков соответствовали местам перелома поверхностей скольжения и в пределах каждого блока на поверхности скольжения сохранились значения сдвиговых характеристик грунта. Вычисляют силы, действующие на каждый из блоков, начиная сверху вниз. При рассмотрении i-го блока (рис.3) учи-

9

тывают приложенную к нему внешнюю нагрузку и силу тяжести грунта отсека P, сумму которых Qi раскладывают на два направления: перпендикулярное плоскости сдвига этого отсека по основанию и параллельное ей. Вычисляют силы, удерживающие откос от обрушения Fуд . Сдвигающие Fсд определяют аналогично методу КЦПС. Дополнительно на блок действуют неуровновешенное оползневое давление от вышележащих отсеков Ei-1 и неизвестное оползневое давление на нижележащие отсеки E1.

Условие равновесия любого блока можно получить, приравняв к нулю сумму проекций на плоскость скольжения всех сил, действующих на блок.

Для 1 блока:

Рис. 3. Схема к расчету устойчивости прислоненного откоса

Расчет начинают с 0 отсека, на который не давит сверху оползне-

11

МЕТОД РАВНОУСТОЙЧИВОГО ОТКОСА (Fp)

Проверку по условию равноустойчивости (метод Fр) осуществляют для оценки рациональности очертания откоса и выявления наиболее напряженных участков. Степень соблюдение принципа равноустойчивости оценивают для различных участков откоса по значению коэффициента запаса

n =tgϕ+c /(ϕсрZ ) , tgϕ

где –ϕ угол внутреннего трения на данном горизонте; γср - средний

удельный вес грунта; С - сцепление грунта на данном горизонте; Z - глубина данного горизонта считая от верха откоса; - угол наклона поверхности откоса к горизонтали на уровне данного горизонта.

Построение откоса осуществляется графическим методом в следующем порядке:

1)массив разбиваем на расчетные слои по высоте с учетом геологического строения, но не более 3-4 м;

2)для каждого из расчетных горизонтов (границы расчетных слоев) определяем угол сопротивления сдвигу.

где Fp - угол сдвига; Pz =Σ.γ h- природная нагрузка на данном горизонте;

Строят равноустойчивый откос (L =ϕpz), начиная с нижней точки, как показано на рис.5.

12

Рис. 5. Равноустройчивый откос (α = ϕ)

РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ ОТКОСА С УЧЕТОМ СИЛОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ВОДЫ

При подтоплении откосов необходим расчет с учетом силового воздействия воды. Силовое воздействие воды может быть в виде эффекта взвешивания, фильтрационного давления или того и другого.

В этом расчете возможны три расчетные схемы:

1)полное и постоянное затопление части откоса;

2)наличие в откосе водоносных горизонтов с установившимся режимом фильтрации;

3)мгновенный спад уровня воды при ранее затопленном откосе. По первой схеме расчет силового воздействия воды заключается в

том, что учитывают взвешивающий эффект при определении сдвигающих и удерживающих сил. По второй и третьей схемам учет силового воздействия воды сводится к определению сдвигающих сил без учета взвешивания, а удерживающих сил – с учетом взвешивания. По третьей схеме за расчетный горизонт воды в откосе принимают горизонт подтопления до его мгновенного спада.

Во всех случаях в зоне обводнения значения ϕ и C принимают с учетом обводнения (т.е. при влажности W, соответствующей полному водонасыщению).

Взвешивающее воздействие воды учитывают путем введения в

расчет уменьшенного значения удельного веса γW (вз) . Для несвязных грунтов

13

γW(вз) =(1−n)(γ0 −∆B) =γγск (γ0 −∆B)

о

где n – пористость в долях единицы; γ0 - удельный вес твердой фазы; γ cк - то же сухого грунта; ∆B - то же воды ( ∆B =1 кН/м).

Для глинистых грунтов

γW (вз) =γW −∆B ,

где γw – удельный вес влажного грунта; ∆B - то же воды.

При расчете по методу Fp учет фильтрационного давления воды осуществляют, вводя в расчет фиктивный угол трения:

где PB - вес грунта с учетом взвешивания в зоне обводнения; Pi - то же без учета взвешивания; ϕ - фактический угол трения.

Все расчеты заносят в табл. 3-5.

ОФОРМЛЕНИЕ КУРСОВОЙ РАБОТЫ

Текст пояснительной записки пишут на листах писчей бумаги формата 210х297 мм, черными, синими или фиолетовыми чернилами (пастой).

Обложку расчетно-пояснительной записки оформляют по образцу, вывешенному на стенде возле кафедры.

В начале записки помещают бланк задания, оглавление с перечислением основных разделов проекта, в конце приводят перечень использованной литературы. Страницы текста должны быть пронумерованы.

Основные данные и показатели должны сопровождаться единицами измерения: м, см, Па и т.д.

Все повторяющиеся расчеты сводят в таблицы. Рисунки и таблицы нумеруют и пишут заголовки. Необходимыми являются только те таблицы, рисунки и приложения, на которые имеются ссылки в тексте. Текстовая часть курсовой работы должна быть связана с графической.

Демонстрационный лист пояснительной записки выполняют на листе ватмана формата А1, на котором вычерчивают геологический разрез, все чертежи по методам расчета КЦПС, ППС и Fр.