Угол наклона поверхности откоса

Устойчивость откосов и склонов, давление грунта на подпорные стены

6.1. Общие положения

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);

· 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:

. (6.1)

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:

(6.2)

(6.3)

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

, (6.3)

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

; . (6.5)

Соответственно момент сил, вращающих отсек вокруг 0, определился как

, (6.6)

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

, (6.7)

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

Отсюда момент сил, удерживающих отсек, будет иметь вид

. (6.8)

Учитывая формулу (6.4), окончательно получим

. (6.9)

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.

Один из приемов нахождения наиболее опасного положения поверхности скольжения заключается в следующем. Задаваясь координатами центров вращения ₁, 0₂, …, 0_n 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.

СПОСОБ УКРЕПЛЕНИЯ ОТКОСОВ ДОРОГ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

Изобретение относится к строительству покрытий грунтовых поверхностей и может быть использовано для устройства конструкций укрепления откосов дорог, береговых линий и русел водоемов, откосов карьеров горнорудной промышленности, грунтовых обвалований и т.п. Способ включает разрыхление верхнего слоя откоса на глубину, равную 1 — 1,4 высоты георешетки, растяжение георешеток и их закрепление на нижнем слое откоса и между собой, вдавливание георешоток в верхний слой, и его уплотнение, посев семян растений и (или) укладку каменных материалов в соответствии с графическим и цветовым решением откоса. Устройство для осуществления способа укрепления откосов содержит гибкие георешетки, жестко соединенные анкерами с нижним слоем и между собой, и материал заполнителя. При этом ребра георешеток выполнены преимущественно из полос синтетического материала и соединены между собой линейными швами, наклоненными к их основанию на угол

где Φ — угол наклона откоса к плоскости горизонта, а нижний край ребер имеет пилообразную форму. Кроме того, отклонение ширины ячейки георешетки к ее высоте равно 1 — 5, а толщина ребер равна 0,5 — 1,5 мм. Данное техническое решение позволяет повысить устойчивость откосов к действию ветровой и водной эрозии, снизить трудоемкость и стоимость грунтоукрепительных работ и улучшить внешний вид (дизайн) откосов. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Способ укрепления откосов дорог, включающий растяжение георешеток и их закрепление на нижнем слое и между собой, заполнение ячеек грунтовым материалом и его уплотнение, отличающийся тем, что первоначально разрыхляют верхний слой грунта на глубину, равную 1 1,4 высоты георешетки, затем погружают в него предварительно растянутые и закрепленные на нижнем слое и между собой георешетки с последующим уплотнением верхнего слоя. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что укладку грунтового материала и (или) посев семян растений в ячейки георешеток выполняют последовательно в соответствии с заданным графическим и цветовым решением откоса. 3. Устройство укрепления откосов дорог, содержащее георешетки, жестко соединенные анкерами с нижним слоем и между собой, и материал заполнителя, отличающееся тем, что ребра георешетки соединены меду собой швами, наклоненными к ее основанию на угол

где Φ — угол наклона откоса к плоскости горизонта, рад. а нижний край ребер имеет пилообразную форму. 4. Устройство по п. 3, отличающееся тем, что отношение ширины ячейки георешетки к ее высоте равно 1 5, а толщина ребер равна 0,5 1,5 мм.

Читать еще: Откос двери это чертеж

Изобретение относится к строительству покрытий грунтовых поверхностей, в частности к устройствам конструкций укрепления поверхности откосов дорог, откосов береговых линий и русел водоемов, откосов карьеров горнорудной промышленности, грунтовых обвалований и т.п.

Известно устройство и связанный с ним способ (аналог) укрепления откосов дорог, состоящее из жесткой решетчатой конструкции, выполненной посредством переплетения ветвей кустарника или из деревянного бруса, и закрепленной на нижнем слое откоса с последующим заполнением ячеек (клеток) растительным грунтом и засевом семенами трав или заполнением сплошным ковром каменными материалами. (Гохман В.А. Основы дорожного строительства. Высшая школа. М. — 1965. с. 88 92). Однако указанное решение имеет недостатки. Во-первых, деревянные решетчатые конструкции трудоемки в изготовлении. Во-вторых, они недолговечны вследствие быстрого процесса гниения дерева во влажной грунтовой среде. В-третьих, устройство откоса имеет несовременный внешний вид (дизайн).

Наиболее близким решением (прототип) к предлагаемому является укрепление грунтовых площадок и откосов, включающее растяжение георешеток и их закрепление посредством анкеров на нижнем слое и между собой, заполнение ячеек материалом путем засыпки сверху, его планировку и уплотнение. При этом георешетки выполняются преимущественно из синтетических материалов, например из листов полиэтилена, соединенных между собой сваркой или склеиванием таким образом, чтобы при растяжении они образовали ячеистую конструкцию (модуль). При этом сварные швы расположены под углом 90 o к нижней плоскости георешетки. Нижний край ребер георешетки имеет гладкую форму. Заполнение ячеек георешетки грунтом или каменными материалами выполняют в виде сплошного однородного ковра (см. патент США N 4717283, кл. E 02 B 3/12, 1988 г.)
Известное техническое решение имеет следующие недостатки. Во-первых, конструкция укрепления имеет низкую устойчивость откоса к действию ветровой и водной эрозии, особенно на крутых откосах. Это связано с особенностями конструкции георешетки, в которой угол наклона сварного шва к плоскости основания β равен 90 o . Поэтому при увеличении крутизны откоса v объем грунта, эффективно удерживаемый в ячейках георешетки, интенсивно уменьшается и при v 90 o практически равен нулю. Во-вторых, операция заполнения ячеек грунтовым материалом трудоемка, что объясняется необходимостью доставки больших объемов грунтового материала и укладки его в ячейки георешетки. В-третьих, грунтовой материал, укладываемый сплошным монотонным ковром, имеет несовременный дизайн. В-четвертых, в указанном решении не определены оптимальные с точки зрения повышения устойчивости откоса к действию ветровой и водной эрозии геометрические параметры георешетки.

Изобретение направлено на повышение устойчивости откоса к действию ветровой и водной эрозии, снижение трудоемкости и стоимости грунтоукрепительных работ и улучшение внешнего вида (дизайна) откоса.

Техническая задача решается путем изменения способа укрепления откосов дорог и устройства для его осуществления. В способе укрепления откосов дорог, включающем растяжение георешеток и их закрепление на нижнем слое и между собой, заполнение ячеек грунтовым материалом, посев семян трав и уплотнение верхнего слоя, первоначально разрыхляют верхний слой грунта на глубину, равную 1 1,4 высоты глубину, равную 1-1,4 высоты георешетки. Затем погружают (вдавливают) в него предварительно растянутые и закрепленные на нижнем слое и между собой георешетки с последующим посевом семян трав и уплотнением верхнего слоя. При этом посев семян трав и (или) укладку грунтового материала в ячейки георешетки выполняют последовательно в соответствии с заданным графическим и цветовым решением откоса.

Кроме того, в устройстве укрепления откосов дорог (для осуществления способа), содержащем георешетки, выполненные преимущественно из рулонных синтетических материалов и жестко соединенные анкерами слоем и между собой, и материал заполнителя, ребра георешеток соединены между собой линейными швами, наклоненными к ее основанию на угол

где Φ угол наклона откоса к плоскости горизонта (рад.), а нижний край ребер имеет пилообразную форму. Отношение ширины ячейки к высоте георешетки 1 5, а толщина ребер 0,5 1,5 мм.

Анализ известных авторам технических решений показал, что отличительные признаки изобретения разрыхление верхнего слоя грунта на глубину, равную 1 — 1,4 высоты георешетки и погружение (вдавливание) в него предварительно растянутых и закрепленных на нижнем слое и между собой георешеток, чему способствует придание пилообразной формы нижнему краю ребер георешеток, использование ячеистой структуры поверхности откоса для укладки каменных материалов и (или) посева семян трав в ячейки георешеток в соответствии с заданным графическим и цветовым решением откоса, выполнение соединения ребер георешетки линейными швами, наклоненными к основанию на угол b o при отношении ширины ячейки к ее высоте, равном 1 5, и толщине ребер, равной 0,5 1,5 мм, в совокупности не встречаются. Поэтому данное техническое решение имеет существенные отличия и соответствует критерию «новизна».

Техническое решение за счет указанных отличительных признаков позволяет повысить устойчивость откоса к действию ветровой и водной эрозии, снизить трудоемкость и стоимость грунтоукрепительных работ и улучшить внешний вид (дизайн) откоса.

На фиг. 1 представлен поперечный профиль устройства укрепления откоса (сечение М-М на фиг. 2); на фиг. 2 вид С на фиг. 1; на фиг. 3 георешетка в сжатом положении; на фиг. 4 форма ячеек георешетки в растянутом положении (вид сверху); на фиг. 5 узел E на фиг.3; на фиг.6 схема работы устройства при различной крутизне откосов; на фиг. 7 схема погружения георешетки в верхний слой откоса.

Устройство представляет собой объемную конструкцию (верхний слой покрытия откоса) в виде гибкой сборной плиты, которая повторяет рельеф поверхности откоса и формируется на подготовленном нижнем слое откоса 1 (фиг. 1,2) и содержит нижнюю прослойку 2, выполненную преимущественно из полотен рулонных синтетических материалов, уложенных с нахлестом, гибкие георешетки 3 с заполнителем из каменных материалов 4 или грунтовых материалов (преимущественно растительный грунт) 5, закрепленные на нижнем слое посредством контурных анкеров 6 и внутренних анкеров 7. Вследствие гибкости решеток устройство фиксируется на обочине дороги 8 путем заглубления верхнего края георешеток в грунт и покрывает сплошным ковром откос, наклоненный на угол v к линии горизонта, русло водоотводного ручья 9 и крепится на левом берегу 10 посредством анкеров и заглубления нижнего края георешеток. Георешетка 3 представляет собой в сложенном положении гибкий компактный модуль с размерами A_о,B_о,H (фиг.3). Растягивают георешетку таким образом, чтобы она имела вид прямоугольника с размерами A,B (фиг.2), а диагонали ячеек были примерно равны a₁= a₂= a (фиг.4). Георешетка состоит из гибких пластин 15 (фиг. 3), выполненных преимущественно из рулонных синтетических материалов и скрепленных между собой линейными швами 16, наклоненными на угол b к их основанию. Для уменьшения сил сопротивления вдавливанию георешеток в грунт нижнему краю пластин придана пилообразная форма (фиг.5). При этом высота зуба преимущественно равна h=(0,1 o C0,2)•H, а угол его раствора a 60 o 90 o .

Размеры георешеток в плане выбирают из соображений удобства их изготовления, транспортировки и монтажа на откосе и примерно равны: в сложенном положении A_о= 0,1 0,2 м; B_о=2 -4 м (фиг. 3); в растянутом положении A= 4 10 м, B=1,4 2,8 м.

Геометрические параметры ячейки георешетки: высота (H), размер диагонали (a_о), толщина ребра d угол наклона к основанию b взаимосвязаны и зависят в основном от угла наклона откоса v вида материала заполнителя, местных гидрогеологических условий. Их задают, исходя из условия обеспечения требуемой степени эксплуатационной надежности работы конструкции при минимальной массе георешетки. Экспериментальные исследования, выполненные авторами, показали следующее. При динамической нагрузке, моделирующей заполнение ячеек георешетки сверху путем сброса грунтового материала, например, из кузова самосвала, а также при статической нагрузке по вдавливанию растянутой георешетки в грунт прочность шва и устойчивость ребер георешетки обеспечивается при толщине стенок ячеек, равной d 0,5 1,5 мм.

Читать еще: Коэффициент заложения откоса канала

При увеличении угла наклона откоса в диапазоне оптимальная высота георешетки H увеличивается от 0,05 до 0,1 м, а оптимальное отношение a/H уменьшается от 5 до 3. При увеличении угла наклона откоса в диапазоне высоту георешетки следует увеличивать до значений H от 0,1 м до 0,2 м и уменьшать отношение a/H от 3 до 1.

С увеличением содержания в материале заполнителя крупных фракций можно уменьшить высоту ячейки H и увеличить ее размер a.

Оптимальное значение угла наклона сварного шва к основанию георешетки β определялось, исходя из условия работы конструкции при выветривании и размыве откоса водой (фиг.6).

На фиг. 6 показана схема работы одной ячейки георешетки при изменении угла b и при различном угле наклона откоса v
На каждую частицу грунта в ячейке геоерешетки действует сила веса G, в которую включают и эквивалентные ветровую и водную нагрузки. Сила G раскладывается на нормальную N и сдвигающую P составляющие, последней противодействуют удерживающая сила F за счет трения и сцепления частиц грунта между собой. В случае, если сдвигающая сила P>F, то частицы грунта в ячейке перемещаются вниз, по направлению к точке r. При этом частицы грунта, находящиеся выше линии bl, проведенной параллельно линии горизонта, могут вымываться (выветриваться). Частицы грунта, находящиеся ниже линии bl, надежно удерживаются ребром геоерешетки rb. Поэтому часть объема ячейки георешетки, ограниченного поверхностью откоса (отрезок rl), плоскостью горизонта (отрезок bl) и ребром георешетки отрезок (rb), являются эффективным объектом ячейки георешетки.

Как видно из чертежа (позиция 1 на фиг.6), при угле наклона откоса v 0 o эффективный объем ячейки не зависит от угла наклона ребра и равен объему призмы с поперечным сечением площадью С увеличением угла наклона откоса Φ > 0 o для прямых георешеток (с углом b = π/2 ) площадь эффективного сечения равна площади (позиция 11). Для косоугольных георешеток (с углом β

Приложение 5 (рекомендуемое). Расчет устойчивости откосов по способу наклонных сил взаимодействия

Расчет
устойчивости откосов по способу наклонных сил взаимодействия

Согласно п.5.10* настоящего СНиП в числе рекомендуемых методов расчета устойчивости откосов грунтовых плотин названы методы, оперирующие с расчлененной на вертикальные элементы призмой обрушения и с произвольной или круглоцилиндрической поверхностью сдвига, удовлетворяющие условиям равновесия в предельном состоянии.

В качестве таковых могут быть использованы методы, основанные на гипотезе наклонных сил взаимодействия между элементами призмы обрушения.

Угол наклона к горизонту этих сил может быть определен из условий равновесия призмы обрушения в предельном состоянии, которое достигается пропорциональным изменением характеристик прочности грунтов от расчетных значений , с до критических , .

При произвольной поверхности сдвига для оценки устойчивости призмы обрушения сопоставляют проекции равнодействующих активных сил и сил сопротивления на направление сил взаимодействия. При круглоцилиндрической поверхности сдвига можно сопоставлять как моменты этих равнодействующих , относительно оси поверхности сдвига, так и их проекции.

Критерием устойчивости призмы обрушения является соотношение

где , , — коэффициенты сочетаний нагрузок, условий работы, надежности по ответственности сооружения.

Откос устойчив, если обеспечена устойчивость призмы обрушения с наиболее опасной поверхностью сдвига.

Проекции равнодействующих определяют из условия равновесия элементов призм обрушения по формулам (см. схему):

Угол в обоих случаях допустимо определять по приближенной зависимости

Устойчивость откоса в предположении кругло-цилиндрической поверхности сдвига можно проверять по формулам (2) или (3). Отношения и разные механические понятия, поэтому оценки устойчивости по ним получаются разными. Однако эти оценки совпадают при и достаточно близки при , так что разногласий в суждении об устойчивости откоса не возникает. Если принять в качестве универсальной оценки устойчивости отношение , т.е. подобрать такие значения характеристик прочности, при которых и , результаты расчета обоими способами должны совпадать.

Такой расчет может служить контролем правильности определения угла , т.е. соблюдения условий равновесия призмы обрушения в предельном состоянии, для найденной наиболее опасной поверхности сдвига.

Влияние воды, насыщающей откос, допускается учитывать двумя способами:

а) первый — вес грунта в пределах каждого элемента определяют с учетом ее капиллярного поднятия, а по контуру элемента (поверхности откоса, поверхности сдвига и плоскостям раздела между элементами) определяют давление воды фильтрационным расчетом;

б) второй — вес грунта элемента определяют с учетом его взвешивания водой; на уровне ее поверхности к грунту прилагают капиллярные силы и к насыщенному водой объему грунта элемента прилагают фильтрационные силы, определяемые расчетом.

Оба способа дают, естественно, тождественные результаты и распространяются на неустановившуюся фильтрацию, в том числе при незавершенной консолидации грунта. При вычислении активной силы и активного момента давление воды по плоскостям раздела можно не учитывать, в сумме оно равно нулю. При вычислении можно не учитывать также давление воды по круглоцилиндрической поверхности сдвига, его момент равен нулю.

Влияние сейсмических воздействий на откос определяют по СНиП II-7-81* в форме объемных сейсмических сил, действующих на объем грунта каждого элемента с учетом его насыщения водой, и изменения давления воды на поверхность откоса в пределах элемента.

В расчеты откосов с учетом сейсмических воздействий вводят динамические характеристики прочности грунтов, если они отличаются от статических. Учитывают в соответствующих случаях возникновение избыточного порового давления как следствие сейсмических толчков.

Сейсмические воздействия относятся к особым нагрузкам, их учет исключает другие особые нагрузки.

>
(рекомендуемое). Определение крутизны волноустойчивого неукрепленного откоса плотин из песчаного грунта при «профиле.

Содержание
Строительные нормы и правила СНиП 2.06.05-84* «Плотины из грунтовых материалов» (утв. постановлением Госстроя СССР.

Откройте актуальную версию документа прямо сейчас или получите полный доступ к системе ГАРАНТ на 3 дня бесплатно!

Если вы являетесь пользователем интернет-версии системы ГАРАНТ, вы можете открыть этот документ прямо сейчас или запросить по Горячей линии в системе.

Способ укрепления откосов дорог и устройство для его осуществления

Изобретение относится к строительству покрытий грунтовых поверхностей и может быть использовано для устройства конструкций укрепления откосов дорог, береговых линий и русел водоемов, откосов карьеров горнорудной промышленности, грунтовых обвалований и т.п. Способ включает разрыхление верхнего слоя откоса на глубину, равную 1 — 1,4 высоты георешетки, растяжение георешеток и их закрепление на нижнем слое откоса и между собой, вдавливание георешоток в верхний слой, и его уплотнение, посев семян растений и (или) укладку каменных материалов в соответствии с графическим и цветовым решением откоса. Устройство для осуществления способа укрепления откосов содержит гибкие георешетки, жестко соединенные анкерами с нижним слоем и между собой, и материал заполнителя. При этом ребра георешеток выполнены преимущественно из полос синтетического материала и соединены между собой линейными швами, наклоненными к их основанию на угол где — угол наклона откоса к плоскости горизонта, а нижний край ребер имеет пилообразную форму. Кроме того, отклонение ширины ячейки георешетки к ее высоте равно 1 — 5, а толщина ребер равна 0,5 — 1,5 мм. Данное техническое решение позволяет повысить устойчивость откосов к действию ветровой и водной эрозии, снизить трудоемкость и стоимость грунтоукрепительных работ и улучшить внешний вид (дизайн) откосов. 2 с. и 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

Наиболее близким решением (прототип) к предлагаемому является укрепление грунтовых площадок и откосов, включающее растяжение георешеток и их закрепление посредством анкеров на нижнем слое и между собой, заполнение ячеек материалом путем засыпки сверху, его планировку и уплотнение. При этом георешетки выполняются преимущественно из синтетических материалов, например из листов полиэтилена, соединенных между собой сваркой или склеиванием таким образом, чтобы при растяжении они образовали ячеистую конструкцию (модуль). При этом сварные швы расположены под углом 90 o к нижней плоскости георешетки. Нижний край ребер георешетки имеет гладкую форму. Заполнение ячеек георешетки грунтом или каменными материалами выполняют в виде сплошного однородного ковра (см. патент США N 4717283, кл. E 02 B 3/12, 1988 г.) Известное техническое решение имеет следующие недостатки. Во-первых, конструкция укрепления имеет низкую устойчивость откоса к действию ветровой и водной эрозии, особенно на крутых откосах. Это связано с особенностями конструкции георешетки, в которой угол наклона сварного шва к плоскости основания равен 90 o . Поэтому при увеличении крутизны откоса v объем грунта, эффективно удерживаемый в ячейках георешетки, интенсивно уменьшается и при v 90 o практически равен нулю. Во-вторых, операция заполнения ячеек грунтовым материалом трудоемка, что объясняется необходимостью доставки больших объемов грунтового материала и укладки его в ячейки георешетки. В-третьих, грунтовой материал, укладываемый сплошным монотонным ковром, имеет несовременный дизайн. В-четвертых, в указанном решении не определены оптимальные с точки зрения повышения устойчивости откоса к действию ветровой и водной эрозии геометрические параметры георешетки.

Читать еще: Откос от армии мениск

Кроме того, в устройстве укрепления откосов дорог (для осуществления способа), содержащем георешетки, выполненные преимущественно из рулонных синтетических материалов и жестко соединенные анкерами слоем и между собой, и материал заполнителя, ребра георешеток соединены между собой линейными швами, наклоненными к ее основанию на угол где угол наклона откоса к плоскости горизонта (рад.), а нижний край ребер имеет пилообразную форму. Отношение ширины ячейки к высоте георешетки 1 5, а толщина ребер 0,5 1,5 мм.

Устройство представляет собой объемную конструкцию (верхний слой покрытия откоса) в виде гибкой сборной плиты, которая повторяет рельеф поверхности откоса и формируется на подготовленном нижнем слое откоса 1 (фиг. 1,2) и содержит нижнюю прослойку 2, выполненную преимущественно из полотен рулонных синтетических материалов, уложенных с нахлестом, гибкие георешетки 3 с заполнителем из каменных материалов 4 или грунтовых материалов (преимущественно растительный грунт) 5, закрепленные на нижнем слое посредством контурных анкеров 6 и внутренних анкеров 7. Вследствие гибкости решеток устройство фиксируется на обочине дороги 8 путем заглубления верхнего края георешеток в грунт и покрывает сплошным ковром откос, наклоненный на угол v к линии горизонта, русло водоотводного ручья 9 и крепится на левом берегу 10 посредством анкеров и заглубления нижнего края георешеток. Георешетка 3 представляет собой в сложенном положении гибкий компактный модуль с размерами A_о,B_о,H (фиг.3). Растягивают георешетку таким образом, чтобы она имела вид прямоугольника с размерами A,B (фиг.2), а диагонали ячеек были примерно равны a₁= a₂= a (фиг.4). Георешетка состоит из гибких пластин 15 (фиг. 3), выполненных преимущественно из рулонных синтетических материалов и скрепленных между собой линейными швами 16, наклоненными на угол b к их основанию. Для уменьшения сил сопротивления вдавливанию георешеток в грунт нижнему краю пластин придана пилообразная форма (фиг.5). При этом высота зуба преимущественно равна h=(0,1 o C0,2)H, а угол его раствора a 60 o 90 o .

Оптимальное значение угла наклона сварного шва к основанию георешетки определялось, исходя из условия работы конструкции при выветривании и размыве откоса водой (фиг.6).

На фиг. 6 показана схема работы одной ячейки георешетки при изменении угла b и при различном угле наклона откоса v На каждую частицу грунта в ячейке геоерешетки действует сила веса G, в которую включают и эквивалентные ветровую и водную нагрузки. Сила G раскладывается на нормальную N и сдвигающую P составляющие, последней противодействуют удерживающая сила F за счет трения и сцепления частиц грунта между собой. В случае, если сдвигающая сила P>F, то частицы грунта в ячейке перемещаются вниз, по направлению к точке r. При этом частицы грунта, находящиеся выше линии bl, проведенной параллельно линии горизонта, могут вымываться (выветриваться). Частицы грунта, находящиеся ниже линии bl, надежно удерживаются ребром геоерешетки rb. Поэтому часть объема ячейки георешетки, ограниченного поверхностью откоса (отрезок rl), плоскостью горизонта (отрезок bl) и ребром георешетки отрезок (rb), являются эффективным объектом ячейки георешетки.

Как видно из чертежа (позиция 1 на фиг.6), при угле наклона откоса v 0 o эффективный объем ячейки не зависит от угла наклона ребра и равен объему призмы с поперечным сечением площадью С увеличением угла наклона откоса >0 o для прямых георешеток (с углом b = /2 ) площадь эффективного сечения равна площади (позиция 11). Для косоугольных георешеток (с углом

голоса

Рейтинг статьи