Stroi-doska.ru

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

Программа для расчета устойчивости земляных откосов

Программа ПРУСТ (PRUST)

Сертификация

Список добавлений и изменений, реализованных в новой версии 3.2 (2016г):

  • Многоступенчатые откосы. Задаются параметрически и координатами.
  • Расчет оползневого давления.
  • Проектирование (определение размеров на основе оползневого давления) армированных стен или армированных контрбанкетов (берм). Для армирования применяется геотекстиль, проволочные сетки, решетки.
  • Добавлена возможность чтения из файлов типа .dxf исходных данных расположения геотестиля для армирования проектируемых контрбанкета или стены.
  • Усовершенствована система контроля исходных данных: при обнаружении ошибки, кроме текста о местоположении и значении неправильных данных, выдается рисунок, иллюстрирующий характер ошибки.
  • Добавлены новые и актуализированы некоторые существующие разделы справки.
  • Добавлены новые примеры.
  • Подправлена работа модуля контроля исходных данных при проектировании.
  • Откорректирован расчет устойчивости в случае внезапного спада воды при проектировании.
  • Откорректировано сохранение объектов.
  • Усовершенствован интерфейс ввода данных.

Список добавлений и изменений , реализованных в новой версии 3.0 (2014г.) программы ПРУСТ 2006:

  • Многоступенчатые откосы. Задаются параметрически и координатами.
  • Расчет оползневого давления.
  • Проектирование (определение размеров на основе оползневого давления) армированных стен или армированных контрбанкетов (берм). Для армирования применяется геотекстиль, проволочные сетки, решетки.
  • Добавлена возможность чтения из файлов типа .dxf исходных данных расположения геотекстиля для армирования проектируемых контрбанкета или стены.
  • Усовершенствована система контроля исходных данных: при обнаружении ошибки помимо текста о местоположении и значении неправильных данных, выдается рисунок, иллюстрирующий характер ошибки.
  • Добавлены новые и актуализированы некоторые существующие разделы справки.
  • Добавлены новые примеры.
  • Исправлена работа модуля контроля исходных данных при проектировании.
  • Исправлен расчет устойчивости в случае внезапного спада воды при проектировании.
  • Исправлено сохранение объектов.
  • Исправлен интерфейс ввода данных.

Общие сведения:

Коэффициент запаса устойчивости равен отношению удерживающих усилий к сдвигающим, которые возникают в земляном массиве, подверженном внешним нагрузкам. Этот массив ограничен кругло-цилиндрической или полигональной поверхностью обрушения. Положение на поперечном профиле наиболее опасной поверхности обрушения, которой соответствует минимальный коэффициент запаса устойчивости, отыскивается программой.

При проектировании насыпи также важно установить, вызовет ли ее сооружение необратимые разрушающие деформации грунта основания. Для этого, при определенных геологических условиях, программой вычисляются в заданных точках значения коэффициентов стабильности, то есть отношений нормальных напряжений в грунте вместе со сцеплением, к касательным, сдвигающим напряжениям. Эта программа КоСтОс является составной частью ПРУСТ.

Для работы программного комплекса необходим персональный компьютер типа IBM PC, работающий в вычислительной среде Windows. Желательно наличие AutoCAD.

В случае каких-либо затруднений при вводе данных или расчете и проектировании всегда можно вызвать из главного меню помощь — «Справка».

Область применения:

Программа предназначена для проектирования и расчета земляного полотна (насыпей и выемок) железных и автомобильных дорог и других земляных массивов, сложенных из сыпучих и связных, глинистых грунтов.

При расчетах учитываются инженерно-геологическое строение земляного полотна и его основания любой сложности с различными физико-механическими характеристиками грунта каждого слоя, с учетом изменения этих характеристик под воздействием паводка, от динамических усилий, вызванных подвижной поездной нагрузкой, а также изменение характеристик слабых грунтов основания от веса насыпи и внешних нагрузок.

Учитываются также сложный рельеф, гидродинамические усилия от подтопления насыпи, сейсмические силы, динамические силы от поезда, силы сопротивления от армирования насыпи полимерным синтетическим материалом – геотекстилем, георешетками и др.

Можно также определить устойчивость естественного склона на косогоре.

Для расчета выемок в монолитных скальных грунтах данная программа не применима. В подобных условиях используется другой метод.

Можно воспользоваться нашей же программой расчета предельной высоты скального откоса при заданной его крутизне или предельной крутизны откоса при заданной высоте RaSkOt .

ОТКОС 2.1

В программе ОТКОС решаются задачи анализа устойчивости земляного полотна при проектировании оснований зданий и сооружений, а также автомобильных дорог.

С программой поставляется начальная база из песчаных и пылевато-глинистых грунтов, которую можно дополнять новыми грунтами и уточнять их физико-механические характеристики.

ФОРМИРОВАНИЕ И КОРРЕКТИРОВКА БАЗЫ ДАННЫХ ПО ГРУНТАМ

Метод определения параметров добавляемого грунта устанавливается в соответствии с полнотой исходных данных и в зависимости от способа их получения.

  • По лабораторным испытаниям – расчетные параметры грунтов принимаются на основе статистической обработки результатов лабораторных испытаний. Метод рекомендуется при обследовании существующих насыпей и выемок. Это самый надежный метод, например, для реконструкции или для детального проектирования земляного полотна в сложных грунтово-геологических условиях.
Читать еще:  Уголок пластиковый для откосов венге

При создании грунта пользователя по лабораторным испытаниям реализована возможность задания всех физико–механических характеристик грунта без перерасчета. Поля параметров доступны для редактирования.

  • Минимум данных – расчетные параметры прочности грунтов принимаются по литературным и справочным источникам. Метод рекомендуется для предварительных оценок устойчивости откосов выемок и насыпей при недостаточности данных.

Добавленные грунты можно экспортировать в отдельный файл, для последующего использования в других проектах.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Исходными данными для выполнения задачи по оценке устойчивости земляного полотна служат:

  • общие данные по объекту;
  • данные по конструкции и грунтам земляного полотна;
  • данные по грунтам основания.

Рис. 1. Диалог для ввода исходных данных

ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИИ

В программе ОТКОС решаются задачи механики грунтов и выполняются расчеты устойчивости откосов, в том числе:

  • Расчет толщины эквивалентного слоя грунта по ГОСТ Р 52748-2007 (от нормативной нагрузки НК).

Рис. 2. Выбор варианта внешней нагрузки

Толщина эквивалентного слоя грунта Нэ, м при расчете устойчивости откосов насыпи от нагрузки транспортных средств (от нормативной нагрузки НК) вычисляют по формуле ГОСТ Р 52748-2007 п. 5.2.2 :

где K – класс нагрузки НК, кН,
D – база нагрузки НК, м,
С – ширина нагрузки НК, м,
γ_гр – удельный вес грунта, кН/м3.

  • Расчет толщины эквивалентного слоя по классическому методу (с учетом различных методических рекомендаций, пособий и др. нормативных документов).
  • Задание пользователем толщины эквивалентного слоя.
  • Поиск опасной кривой скольжения методом покоординатного спуска.
  • Расчет устойчивости земляного полотна по модифицированному методу Терцаги для каждой кривой скольжения, в том числе:
  • разбивка оползающего массива на блоки,
  • расчет площади и веса блоков с учетом параметров каждого слоя земляного полотна в каждом блоке,
  • расчет сдвигающих сил, сил трения и сцепления в каждом блоке,
  • расчет сдвигающих и удерживающих моментов.
  • Расчет устойчивости насыпи, в т.ч. насыпи на слабом основании с использованием армирующих прослоек из геосинтетических материалов по расчетным схемам и формулам в соответствии с ОДМ 218.5.003-2010 «Рекомендации по применению геосинтетических материалов при строительстве и ремонте автомобильных дорог. Федеральное дорожное агентство (РОСАВТОДОР), Москва 2010». В зависимости от местоположения геосинтетических материалов выполняются расчеты в соответствии с разделами:
  • для армоэлементов на слабом основании при расчете дефицита удерживающих сил на уровне основания – Раздел 8.
  • Для армоэлементов в насыпи – Раздел 11.
  • Применение геосинтетических материалов для обеспечения устойчивости на откосах — Раздел 8 п.б «Назначение конструктивных решений».

Рис. 3. Выбор геосинтетического материала в зависимости от его местоположения

  • Расчет параметров равноустойчивого откоса по методу Н.Н. Маслова;
  • Расчет устойчивости подтопленной насыпи.
  • Расчет с учетом сейсмического воздействия.
  • Расчет местной устойчивости откосов земляного полотна.

РЕЗУЛЬТАТЫ

По результатам расчетов в программе можно создать чертеж с отображением всей схемы конструкции откоса или отдельных фрагментов этой схемы (рис. 4).

Рис. 4. Схема конструкции откоса насыпи

Результаты расчетов могут быть представлены также в виде отчетов, состав которых уточняется пользователем

Рис. 5. Настройка состава отчета

При этом в отчет попадают данные по внешней нагрузке, данные по армированию насыпи и основания, данные по геосинтетическим материалам.

Системно-технические требования

Процессор: Intel Pentium 4 1.6 ГГц или совместимый (рекомендуется Intel Core 2 Duo 2,4 ГГц).

ОЗУ: не менее 512 МБ (рекомендуется 2 ГБ ).

Видеоподсистема: графический ускоритель на базе графического процессора класса NVIDIA GeForce2 MX или ATI Radeon 64, объем видеопамяти 64 МБ (рекомендуется 128 МБ).

Операционная система:

Microsoft Windows 7 Service Pack 1,

Microsoft Windows 7 64-bit edition Service Pack 1,

Microsoft Windows 8.1,

Microsoft Windows 8.1 x64,

Microsoft Windows 10 x64,

Microsoft Windows 10 x86.

Для обеспечения функционирования программного продукта требуется Система защиты Эшелон II, включающая аппаратный ключ защиты USB. Аппаратный ключ защиты может быть установлен как на том же компьютере, где запускаются приложения, так и на одном из компьютеров сети организации. Системно-технические требования для Менеджера защиты Эшелон II находятся здесь.

Программа — Расчет устойчивости склона по методу Шахунянца Г.М

Выполняет расчет устойчивости склона по методу Шахунянца Г. М.
Автор программы «Opolz» (с) Шабарин В. Н. Программа распространяется свободно. Сведений о сертификации нет. Мною не тестировалась, поэтому корректность вычислений определяйте сами.
Несколько общих рекомендаций и пояснений по пользованию программой от меня (в зип-архиве нет руководства, хелпа, так что это описание сохраните для своей работы с программой):

Читать еще:  Прайс монтажа наружных откосов

«гаммаW» — удельный вес воды = 1
«Куз» — заданный коэффициет устойчивости (Кst) для расчета оползневого давления на удерживающую конструкцию.
Куз (Кst) должно при основных сочетаниях нагрузок на оползневых и оползнеопасных склонах составлять соответственно для защитных сооружений первой степени ответственности: 1,35 и 1,25; второй: 1,3 и 1,2; третьей: 1,25 и 1,15; четвертой: 1,2 и 1,1
При особых сочетаниях нагрузок: для первой: 1,3 и 1,2; второй: 1,25 и 1,15; третьей- 1,2 и 1,1; четвертой 1,15 и 1,05.
«Мю» — сейсмическая сила (учёт сейсмических воздействий производится введением в формулу коэффициента динамической сейсмичности (?) значения которого принимают для расчётной сейсмичности 6 баллов ?=0,0; 7 баллов ?=0,025; 8 баллов ?=0,05; 9 баллов ?=0,1
При расчетах искуственных откосов рекомендуется увеличить ? в 1,5 раза).
Укажите количество расчетных отсеков.
«Альфа» — угол наклона поверхности скольжения к горизонту, ?, град.
«С» — удельное сцепление грунта по поверхности скольжения, тс/м2 (1кг/см2=10 тс/м 2 )
«Фи» — Угол внутреннего трения грунта по поверхности скольжения, ?, град.
«Гамма» — средний объемный вес грунта (с учетом водонасыщенной части расчетного отсека), т/м3
«Нср» — средняя высота расчётного отсека от поверхности до плоскости скольжения, H, м.
«А» — длина подошвы расчётного отсека L, м. (хотя я неуверен? ) или может быть ширина расчётного отсека? (длина проекции следа отсека на горизонтальную плоскость = L*cos?), a, м
«h» — средняя мощность водонасыщенного грунта в отсеке, h, м (если воды нет h=0)
«Бетта» — Угол депрессионной кривой к горизонту в расчётном отсеке, ?ф, град. (воды нет — не проставлять)
«Рдоп» — Пригрузка расчётного отсека зданием, сооружением, Pp, т/м2

«Еоползн» — Оползневые давления, т/м, показывают возможное давление на предполагаемую удерживающую конструкцию, обеспечивающую в данном сечении склона коэффициент устойчивости не ниже заданного (Кst). В расчетах принято допущение о распределении оползневого давления по высоте сечения склона в виде треугольной эпюры, а реакция удерживающего сооружения направлена по горизонтали. Таким образом, определяется горизонтальная составляющая оплзневого давления.

«Еотп» — Давление отпора, т/м — учет контрфорсного действия нижележащих отсеков.

При отсутствии грунтовых вод заполнить таблицу до столбца h включительно (все h=0) иначе расчет не активируется, при наличии грунтовых вод заполнить столбцы «h», «Бетта».

Условные допущения в расчётной модели:
используется гипотеза затвердевшего тела (призма возможного смещения рассматривается в виде затвердевшего клина); рассматривается узкая полоса склона шириной 1 м; условия ее работы сохраняются для всего склона; допускается определенная форма поверхности скольжения; «

При вводе числовых значений следите за разделителем — должна быть «точка», «запятая» — ошибка! Будте внимательны при заполнении исходных данных.
В правом верхнем углу окна программы при запуске появляются цифры с запятой-разделителем — это ошибка, исправьте!

Расчет устойчивости откосов

В зависимости от объема смещающегося грунта для земляного полотна выделяется потеря общей и местной устойчивости. Потеря общей устойчивости земляного полотна является аварийной деформацией и связана со смещением больших грунтовых массивов, при которой, как правило, исключается возможность эксплуатации земляного полотна до его восстановления. Нарушение местной устойчивости проявляется в смещении небольших поверхностных слоев откоса или склона, либо в захвате части откоса земляного полотна.

Расчет устойчивости производится по методу профессора Г.М. Шахунянца. Устойчивость откоса или склона количественно оценивается с помощью коэффициента устойчивости k, который в общем виде представляет собой отношение факторов, сопротивляющихся смещению, к факторам, его вызывающим. Оценка устойчивости выполняется из условия равновесия массива смещающегося грунта с некоторым запасом, который и является коэффициентом устойчивости k.

Расчет производим в программе GEO5. Полученный коэффициент устойчивости сравнивается с допустимым коэффициентом устойчивости [k], нормирование которого производится в соответствии с таблицей Б.2.1 [3].

коэффициент надежности по назначению сооружения (коэффициент ответственности сооружения), для линий III категории —

коэффициент сочетания нагрузок, при основном сочетании

Читать еще:  Как крепить вертикальные откосы

коэффициент условий работы, при использовании методов расчета, удовлетворяющих условиям равновесия .

На рисунке 2 показаны данные для расчета в программе GEO5.

Рисунок 2 – Результаты расчета коэффициента устойчивости откосов в GEO 5

Результаты расчета приведены в приложении В.

Коэффициент запаса равен k=1,15>[k].

По результатам расчета в программном комплексе GEO5, принятая конструкция земляного полотна (с откосами 1:2), удовлетворяет условию устойчивости.

Расчет срока консолидации слабого основания

Основное назначение вертикальных дрен — ускорение процесса уплотнения сильно сжимаемого грунта основания под воздействием нагрузки от веса насыпи за счет сокращения пути и улучшения условий фильтрации. Ускорение уплотнения одновременно обеспечивает и ускорение роста сопротивляемости грунта основания сдвигу. Кроме того, наличие вертикальных дрен само по себе несколько повышает несущую способность основания, а также снижает величину упругих деформаций.

Дрены устраивают диаметром от 20 до 60 см, располагая их в плане в шахматном порядке или по углам сетки квадратов. Расстояние между дренами колеблется в пределах 1,8 — 3,5 м. Предварительно назначенное расстояние уточняется путем расчета на основе испытания грунта основания на компрессию и консолидацию.

Степень консолидации с вертикальными дренами Uобщ, %, на некоторый момент времени определяется по формуле:

степень консолидации основания при горизонтальной фильтрации, %;

степень консолидации основания при вертикальной фильтрации, %;

В нашем случае конечная осадка слоя торфа S=2,75 м (осадкой суглинка пренебрегаем). Фильтрационная осадка – 2,53 м, следовательно, вторичная осадка торфа – 0,22 м. Время необходимое для завершения фильтрационной консолидации 112 месяцев. Таким образом, в период строительства (17 месяцев) происходит только фильтрационная консолидация.

Определим степень фильтрационной консолидации торфа за срок строительства равный 17 месяцам.

(6.2)

По таблице 4.3, приведенной в [7] устанавливаем, что найденной величине N соответствует степень консолидации U=46,5 %. За период строительства будет реализовано только 0,465 ∙ 2,53= 1,18 м. На период эксплуатации придется 1,35 м. С учетом вторичной осадки общая деформация слоя торфа составит 0,22+1,35 = 1,57 м, при допустимой нормативной осадке 0,6 м. Следовательно, следует предусмотреть мероприятия по ускорению осадки.

Для выполнения норм проектирования, предусмотрим в конструкции насыпи сваи-дрены.

По заданию степень консолидации торфа – 92%.

Фактор времени при горизонтальной фильтрации определяется по формуле:

коэффициент консолидации в горизонтальном направлении, см 2 /час;

период строительства, ч;

путь фильтрации, см.

Фактор времени при вертикальной фильтрации определяется по формуле:

коэффициент консолидации в вертикальном направлении, см 2 /час;

период строительства, ч;

путь фильтрации, см.

Примем диаметр дрены 0,4 м, а расстояние между дренами – 3 м. Определяем соотношение

С помощью графиков консолидации при вертикальной и горизонтальной фильтрации определяем степень консолидации основания в обоих направлениях:

Таким образом, по данным расчетам к концу строительства осадка достигнет 95% при устройстве свай-дрен d=0,4 м и расстоянием между ними в свету 3,0 м. Окончательная конструкция насыпи приведена в приложении Г.

По итогам расчета конечной осадки насыпи, расчета несущей способности слабого основания, расчета устойчивости откосов и расчет срока консолидации основания была разработана конструкция земляного полотна на болоте. В результате расчетов по предельным состояниям, геометрические характеристики насыпи изменились – откосы стали более пологими, значение крутизны изменилось с 1,5 до 2, в толще слабого основания (торфа) устроены сваи-дрены, также в насыпи устраивается арматура R=300 кН/м для обеспечения устойчивости откосов.

Библиографический список

Методические указания по проектированию земляного полотна на слабых грунтах. – М., Минтрансстрой, 1968. – 264 с.

СП 119.13330.2012 Железные дороги колеи 1520 мм. Актуализированная редакция СНиП 32-01-95.

СП 238.1326000.2015 Железнодорожный путь.

СП 32-104-98. Свод правил. Проектирование земляного полотна железных дорог колеи 1520 мм. – М.: Госстрой РФ, 1999.

Шахунянц Г.М. Земляное полотно железных дорог. – М.: Трансжелдориздат, 1953.-827 с.

Железнодорожный путь. Под ред. Е.С. Ашпиза. Москва, 2013.

Проектирование индивидуальной конструкции земляного полотна на болоте, методические указания. Сост. А.Ф. Колос, И.В. Колос. Санкт-Петербург, 2017

Труфанов А.И., Новоселов А.С. Геология, инженерная геология и гидрогеология: методические указания к проведению учебной практики. – Вологда: ВоГТУ, 2010. – 32 с.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector