Stroi-doska.ru

Строй Доска
3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Как определить коэффициент устойчивости откоса

Как определить коэффициент устойчивости откоса

Прочность земляного полотна определяется в наиболее неблагоприятный период года — период весеннего оттаивания грунта. Продолжительность этого периода обычно невелика и не превышает 1-1.5 недели, поэтому очень важно оперативно выполнить работы в указанный период.

Оценка прочности дорожной одежды выполняется по упругому прогибу установкой динамического нагружения с падающим диском и жестким штампом. В процессе измерения к штампу прикладывают нагрузку несколькими ступенями, которые остаются неизменными до конца испытания. Обычно принимаются следующие ступени: 4,8, 12, 16,20,24 кН. Для каждой ступени вычисляют давление. Относительную упругую деформацию определяют по показаниям двух мессур (приборов для измерения линейных перемещений и деформаций). По данным измерений строят графики зависимости относительной деформации от давления подошвы штампа на грунт при нагружении и разгрузке. По этому графику находят значение расчётной относительной упругой деформации, а затем вычисляют модуль упругости грунта

(3.8)

где π/4 — поправочный коэффициент, учитывающий жёсткость штампа;

(3.9)

где Рнагр, Рразгр — давление штампа на грунт соответственно при нагружении и после разгрузки, Па; µ — коэффициент Пуассона для грунта; — относительная упругая деформация.

По этим данным строят линейный график прочности.

Прочность и устойчивость земляного полотна обеспечивается:

Ø — соблюдением проектных геометрических параметров;

Ø — обеспечением стока поверхностных вод и отводом влаги из-под конструкции дорожной одежды;

Ø — необходимым возвышением бровки земляного полотна над уровнем грунтовых и атмосферных вод;

Ø — возведением земляного полотна из устойчивых грунтов с послойным уплотнением до требуемого значения;

Ø — назначение оптимальной крутизны откосов насыпей и выемок с предохранением их поверхности от оползания, водной и ветровой эрозии.

Устойчивость склонов и откосов рассчитывают из условий плоской задачи: по прочности (1-е предельное состояние) и деформируемости (2-е предельное состояние).

Расчет устойчивости склонов и откосов по прочности сводится к определению коэффициента запаса устойчивости с помощью различных расчетных методов (метод круглоцилиндрической поверхности скольжения, метод горизонтальных сил Маслова-Берера, метод Шахунянца, метод наклонных сил Чугаева и др.), а также к сравнению его с требуемой величиной.

Расчетные характеристики грунтов (объемная масса, угол внутреннего трения и сцепление) следует принимать соответствующими наименее благоприятным условиям устойчивости оползневого склона в годовом и многолетнем циклах.

Геодезической основой расчетной схемы являются расчетные поперечники, характеризующиеся наиболее неблагоприятным сочетанием различных факторов, таких, как высота и крутизна склона, мощность смещающихся масс, расположение слабых прослоек, наклон слоев, уровень грунтовых вод и др.

Целью разработки проекта устройства насыпи был выбор технических решений наиболее рациональных с позиций экономических, технологических, экологических и временных, обеспечивающих надежную конструкцию земляного полотна.

Особенности при выполнении работ:

Выполнение работ по возведению насыпи требует особого внимания к контролю качества ведения работы и её результатов по каждому технологическому процессу и организации научного сопровождения хода строительства.

Своевременное регулирование технологии отсыпки и реакция на процесс и тенденции хода осадок и их стабилизации с регламентацией технологических перерывов.

Соблюдение указаний нормативных документов.

Порядок расчёта устойчивости откосов земляного полотна разработан в соответствии с «Указаниями по расчёту высоких насыпей и глубоких выемок автомобильных дорог».

Коэффициент запаса устойчивости откоса земляного полотна (табл.3.8)

(3.10)

где N — нормальная, по отношению к поверхности скольжения, составляющая веса вышележащего слоя грунта, м; L — длина дуги скольжения в пределах грунта насыпи и основания, м; T — касательная к дуге скольжения составляющая сила веса, т; Q — вес грунта в объёме отсека, т; — угол внутреннего трения грунта насыпи и основания.

Таблица 3.8 — Допускаемые значения коэффициента П

Песчаные грунты с постоянной влажностью

Глинистые грунты с постоянной влажностью и песчаные с переменной влажностью

Глинистые грунты с переменной влажностью

Коэффициент запаса устойчивости откосов оползневых участков после проведения противооползневых мероприятий принимается при расчете по прочности не менее 1,3. При учете сейсмического воздействия величина активных сдвигающих сил должна быть увеличена на сейсмический коэффициент =1,03-1,1. Если общая устойчивость склонов и откосов земляного полотна обеспечена ( =1,3), но есть опасность развития длительных деформаций ползучести во времени, необходимо дополнительно выполнять расчеты по деформируемости.

Устойчивость оползневых склонов по деформируемости особенно следует проверять в тех случаях, когда угол внутреннего трения грунтов, слагающих склон, незначителен, а структурное сцепление равно нулю (пластичные глинистые грунты и др.).

Читать еще:  Чем хороши деревянные откосы

Если задаться значением запаса устойчивости ny , то, решив ее относительно h пр , можно найти значение проектной мощности оползня, обеспечивающей заданный запас устойчивости, по формуле:

(3.11)

где — объемный вес грунтов оползневой массы в элементарной призме; и — угол внутреннего трения и сцепление грунтов по поверхности скольжения оползня.

Коэффициент запаса устойчивости не дает возможности оценить количественно как надежность склона, так и степень риска. Это связано с тем, что в прогнозе коэффициента запаса не учитываются разбросы величин внешних сил, геометрических размеров, разброс физических характеристик грунта и т.д. Был принят нормальный закон распределения для всех расчетных величин коэффициента устойчивости и, используя функции Лапласа, установлена крутизна склона при заданной вероятности устойчивости склона

(3.12)

где Мсопр — момент сопротивления вращению объема грунта вокруг определенной точки; Мвращ— величина вращающего момента.

Формула показывает, что при коэффициенте запаса устойчивости вероятность обрушения П=0,5. Это означает, что каждый второй склон, запроектированный таким образом, может обрушиться, то есть риск оценивается в 50%.

Определение вида и центра критической дуги скольжения, при которой коэффициент запаса устойчивости будет минимальным, проводится методом последовательного приближения с повторением расчёта устойчивости для нескольких дуг с наименее выгодным соотношением удерживающих и сдвигающих сил. При назначении радиуса дуги скольжения следует учитывать, что критическая дуга обычно образует центральный угол 100-135º. Центр критической дуги скольжения отыскивается следующим образом.

Расчётная схема №1 (рис. 3.24). Центр «О» располагается на линии, проходящей через бровку откоса и точку «В», лежащую на глубине H и расстоянии 3 H от подошвы откоса. Для первого приближения центр критической дуги назначается на пересечении линии СВ и линией АО, проведённой под углом 25º к среднему откосу. При последующих этапах проверки центры О12 ,К намечается выше через (0,25-0,3) H .

Рис. 3.24 — Расчётная схема №1 — для дуг скольжения, проходящих через подошву откоса, кроме случаев, когда угол откоса

Расчётная схема №2 (рис. 3.25). Центр «О» располагается в зоне между вертикалью и нормалью, проведёнными из середины откоса «М». При первом приближении центр назначается на биссектрисе угла FMD на расстоянии Н от точки «М». На продолжении линии ОМ через 0,25 H откладываются центры дуг скольжения для проверочных расчётов. Повышение устойчивости откосов может производиться как путём уполаживания, так и путём устройства контрбанкетов, размер которых определяется величиной необходимой пригрузки внешнего края призмы обрушения.

Рис. 3.25. — Расчётная схема №2 для дуг скольжения, проходящих через основание и подошву откоса при

Алгоритм расчёта устойчивости откосов земляного полотна следующий:

1. Ввод глубины откоса H и радиуса дуги R

2. Расчёт по формуле:

и . (3.13)

3. Расчёт по формуле:

и . (3.14)

. (3.15)

В случае переход к п. 5, иначе переход к п. 6.

5. Определение равнодействующей веса грунта , переход к п.7

(3.16)

6. Определение равнодействующей веса грунта

.. (3.16)

7. Расчёт ординаты

, . (3.17)

8. Расчёт приближения

. (3.18)

9. При условии переход к п. 2, иначе к п.10.

10. Расчёт нормальной составляющей веса вышележащего слоя грунта

(3.19)

и касательной к дуге скольжения составляющей силы веса

(3.20)

, , . (3.21)

, , . (3.22)

13. Расчёт коэффициента запаса устойчивости по формуле

(3.23)

Для повышения устойчивости основания насыпи против выпора или выдавливания могут применяться следующие конструктивные мероприятия:

Оценка прочности и устойчивости грунтов. Определение коэффициента устойчивости откоса в однородном грунте по методу круглоцилиндрической поверхности скольжения

Страницы работы

Содержание работы

Дисциплина: МЕХАНИКА ГРУНТОВ

Раздел: ОЦЕНКА ПРОЧНОСТИ И УСТОЙЧИВОСТИ ГРУНТОВ

Практическое занятие № 3

ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА УСТОЙЧИВОСТИ

ОТКОСА В ОДНОРОДНОМ ГРУНТЕ ПО МЕТОДУ КРУГЛОЦИЛИНДРИЧЕСКОЙ ПОВЕРХНОСТИ СКОЛЬЖЕНИЯ

К насыпным строительным грунтам относят грунты насыпей, откосов, плотин и дамб, насыпи под основания сооружений, грунты обратной засыпки при строительстве подземных линейных сооружений.

Устойчивость насыпей во многом зависит от геометрических размеров откоса, плотности, угла внутреннего трения и сцепления грунта. Расчет устойчивости откоса проводится с использованием чертежа, на котором определяется отсек обрушения.

В работе определяется коэффициент устойчивости откоса в однородном грунте для прокладки трубопровода, имеющем уклон 1:1,5. Необходимо сделать вывод об устойчивости или неустойчивости откоса. Коэффициент надежности γn = 1,2.

В работе используется метод круглоцилиндрической поверхности скольжения К. Терцаги.

Читать еще:  Кому дают деньги для откоса от армии

Исходные данные: высота откоса Н, плотность грунта ρ, угол внутреннего трения φI и сцепление СI приведены в табл. 1.

Для принятого положения поверхности обрушения (рис. 1) и её радиуса коэффициент устойчивости откоса методом К. Терцаги определяют через отношение момента предельных (удерживающих) Мпр сил к моменту сдвигающих Мсдв сил относительно центра окружности по формуле

(1)

При однородном грунте, если отсек обрушения (рис.1) разбить на вертикальные элементы одинаковой ширины Δ с абсциссами центра элементов хi, вес каждого элемента выразить как Gi = Δ·hi·γ (hi – средняя высота элемента, γ – удельный вес грунта), длину дуги l определить через средний угол её наклона к горизонтали αi и ширину элемента Δ: li = Δ / cos αi, то из общей зависимости (1) после преобразований получим

, (2)

где cosαi = .

Формулу (2) используют при решении задачи. Рекомендуется принимать ширину элементов Δ не менее (0,3 – 0,4)Н. При выборе Δ сам откос (линия АВ на рис. 1) следует делить на целое число элементов. В пределах гребня (линия ВС) значение Δ принимают таким же. Если последний элемент n будет меньшей ширины Δn, то при расчете к значениям hn и 1/cosαn вводится поправка в виде множителя Δn /Δ.

Расчет выполняют с использованием табл. 2.

К расчету устойчивости однородного откоса

Расчетные величины, м

Рис. 1. Схема к расчету устойчивости однородного откоса крутизной 1:1,5 методом К. Терцаги

В табл. 2 данные столбцов с 6-го по 8-й суммируют. Коэффициент устойчивости откоса K определяют по формуле

Положение центра «опасной» (с минимальным значением K) окружности скольжения для откоса с уклоном 1:1,5 будет находиться вблизи точки, определяемой построением (рис. 1). Эту точку при выполнении работы и нужно принимать за центр окружности сдвига.

При решении задачи откос и все необходимые построения выполняют в масштабе. Значения R, xi и hi устанавливают из чертежа.

Выполнение чертежа и расчетов

На схеме (рис. 1) вероятное положение центра опасной линии обрушения строится таким образом: из нижней точки основания откоса (рис.1) восстанавливаем перпендикуляр и находим точку на расстоянии 1,5Н. Из этой точки проводим под углом 45 о прямую и откладываем отрезок 0,3Н. Конец отрезка и является центром окружности скольжения О.

Соединяем центр с нижней точкой откоса и получаем R. Проводим линию обрушения. Откос делим на равные части Δ (Δ = 0,3 — 0,4 Н). Для последнего элемента вычисляем поправочный коэффициент Δn/Δ. Измеряем на чертеже значения средних высот элементов hi и координат xi (с учетом знака) относительно оси ОZ.

Результаты измерений вносим во 2 и 3 столбцы табл. 2. Вычисляем остальные значения табл. 2 по приведенным в таблице формулам.

Удельный вес грунта γ = ρ·g .

Находим коэффициент устойчивости по выражению (3). Полученное значение Ксравниваем с коэффициентом надежности γn = 1,2 и делаем вывод по работе.

Если коэффициент устойчивости К > 1,2, откос будет устойчив.

Если коэффициент устойчивости К ≤ 1,2, откос будет неустойчив.

Укажите правильное определение коэффициента устойчивости откоса

Укажите условие устойчивости свободного откоса для идеально связанного грунта.

Укажите условие устойчивости свободного откоса для идеально сыпучего грунта

α=φ угол заложения откоса не должен превышать угла внутреннего трения

, h-мах высота устойчивого откоса с вертикальной стенкой.

3. Какой метод определения устойчивости откосов является наиболее универсальным?

4. Какое допущение из перечисленных ниже не относится к методу круглоцилиндрических поверхностей при определении устойчивости откосов?

Поверхность скольжения при обрушении круглоцилиндрической поверхности, отдельные блоки не оказывают давления друг на друга

6.Какое уравнение для определения коэффициента устойчивости откоса является правильным?

Лекция 11 Определение давления грунта на подпорные сооружения.

1. Какой тип подпорной стенки назван не правильно?

Подпорные стены по конструктивному решению подразделяются на массивные, тонкостенные и парусноготипа.

Массивные подпорные стены имеют примерно одинаковые размеры по высоте и ширине.

Устойчивость тонкостенных подпорных стен обеспечивается собственным весом стены и фунта, вовлекаемого конструкцией стены в работу, либо защемлением стен в основание (гибкие подпорные стены и шпунтовые ограждения). Тонкостенные подпорные стены: а — консольные; б — с анкерными тягами; в — контрфорсные

Схема подпорных стен парусного типа: а — с опорами из пневматических свай; б — с опорами из свай-оболочек; 1 — парус — гибкое полотнище; 2 — свая (свая-оболочка); 3 — анкерная плита

Читать еще:  Крутизна откоса выемки характеризуется

Подпорные сооружения: 1) с 2 вертикалями; 2) с вертикальной лицевой и наклонной тыльной; 3) с наклонной лицевой и вертикальной тыльной; 4) с наклоном обеих сторон в сторону засыпки; 5) с вертикальной лицевой и ступенчатой тыльной (сборное подпорное сооружение); 6)тонкостенные подпорные стенки углового типа; 7) заанкеренные подпорные и шпунтовые стенки.

2. Какое давление грунта на подпорное сооружение называется активным?

Активное давление возникает при значительных перемещениях конструкции в направлении давления и с образованием плоскостей скольжения в грунте, соответствующих его предельному равновесию

Давление со стороны грунта, находящегося в предельном состоянии по направлению смещения сооружения .

3. Какое давление грунта на подпорное сооружение называется пассивным?

пассивное давление (Ер), появляющееся при значительных перемещениях конструкции в направлении, противоположном направлению давления и сопровождающееся началом «выпора грунта».

Пассивное давлениевозникает при перемещении подпорной стенки в сторону грунта засыпки

4. Какое допущение при определении давления грунта на подпорное сооружение практическими методами сформулировано не верно?

Активное и пассивное давление опред. исходя из предположения, что грунт находится в пред. напряженно-деформируемом сост. (т.е. в случае отсутствия подпорной стенки произойдёт обрушение откосов). Поэтому точные решения могут быть получ. по теории ПНС.

1. Поверхность скольжения призмы обрушения принимается плоской

2. Задняя стенка подпорного сооружения вертикальная

3. Засыпка грунта горизонтальная

4. Трением грунта о подпорную стенку пренебрегаем

5. Какое из уравнений для определения пассивного давления идеально сыпучего грунта на подпорное сооружение является верным?, где к-т пассивного давления

6. Какое из уравнений для определения активного давления идеально сыпучего грунта на подпорное сооружение является верным? , где к-т активного давления:

Лекция 12 Деформации грунтов и расчет осадок фундаментов

|следующая лекция ==>
Укажите основные условия принципа линейной деформируемости грунта|Выберите правильное выражение для определения осадки однородного линейно-деформируемого полупространства

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

ПроСопромат.ру

Технический портал, посвященный Сопромату и истории его создания

Метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения

Рассмотрим призму скольжения

Центром вращения «О» и соответственно величиной радиуса R задаются.

Призму скольжения разбивают вертикальными сечениями на ряд отсеков и принимают вес каждого отсека Рi условно приложенным к точке пересечения линии действия веса с соответствующим отрезком дуги скольжения (рис). Силы веса раскладывают на направление радиуса вращения (Ni) и ему перпендикулярное (Тi). Затем составляют уравнение равновесия в виде суммы моментов всех сил относительно центра вращения:

где: L – длина дуги скольжения АС,

φ – угол внутреннего трения грунта,

с – сцепление грунта,

Тiisinφ – сила трения.

В этом уравнении первое слагаемое представляет собою сдвигающий момент, а два других – величину удерживающего момента противоположного направления:

Их отношение составляет коэффициент устойчивости откоса:

В этом выражении величина радиуса вращения R сократилась, а tgφ=f – коэффициент трения грунта по грунту.

Теперь требуется определить какая же кривая скольжения и какая величина коэффициента устойчивости откоса являются истинными? Этот вопрос решается путем последовательных попыток, задаваясь каждый раз различными кривыми скольжения (рис.б) до тех пор, пока не будет найдено такого положения, при котором коэффициент устойчивости имеет минимальное значение («критическая кривая»). Возможно и графическое определение положения центра критической кривой скольжения. Его предложил шведский исследователь Феллениус. С этой целью сначала находят положение центра критической кривой для грунта, не обладающего внутренним трением (φ=0) в зависимости от крутизны откоса:

Тогда таблица углов:

По Феллениусу, центр критической кривой лежит на продолжении прямой ОК, где «О» — центр кривой скольжения для случая φ=0, а «К» — точка на глубине h от подошвы откоса и вправо от нее на расстоянии 4,5h по горизонтальному направлению, где h – высота откосов.

Такое построение справедливо для случая однородного грунта, постоянной крутизны откоса и горизонтальной верхней поверхности. Также следует иметь в виду, что построение Феллениуса не является точным решением вопроса, оно указывает примерную зону расположения центра критической кривой скольжения и нуждается в дальнейшем уточнении путем нескольких дополнительных попыток.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector