Устойчивость откосов
В дождливую осень 1927г. поезд «Москва-Ленинград» попал в яму, возникшую в результате сползания насыпи из-за значительного увлажнения.
1 м оползень
 | |||||||||
 | |||||||||
 | |||||||||
 | |||||||||
 | |||||||||
Причины, приводящие к нарушению устойчивости массивов грунта в откосах.
1. – Увеличение крутизны откоса (подмыв берегов реки)
2. 
– Увеличение нагрузки на откос (строительство на бровке)
3. – Обводнение грунтов (уменьшение механических характеристик: С; j и увеличение объемного веса грунта)
4. - Деятельность строителей (устройство котлованов, выработок с вертикальными стенками)
 |
2. Виды оползней
1. Оползни по поверхности в глубине массива (в движение приходит весь массив грунта в целом, характерно для грунтов, обладающих трением и сцеплением)
2. Сползание по поверхности откоса (осыпь) (характерно для песчаного грунта)
3. 
Разжижение грунтов (для водонасыщенных грунтов при динамических воздействиях)
3. Устойчивость откоса грунта, обладающего трением (С = 0)
Рассмотрим равновесие песчинки на откосе:
                
|
Q – вес песчинки
N – нормальная составляющая веса песчинки
Т - касательная составляющая веса песчинки
Т¢ – сила трения
- Условие равновесия
f –коэффициент трения
При практических расчетах необходимо вводить коэффициент запаса прочности
Влияние гидродинамического давления.
Через откос выходит вода при высоком у.г.в. (откос дренирует).
Рассмотрим равновесие песчинки в месте выхода воды.
DI - гидродинамическое давление
R – равнодействующая
|
|
В пределе угол Ð должен быть равен 90-a - т.е. откос должен быть положе.
Гидродинамическое давление воды возникает в момент откачки воды из котлована.
Устойчивость откоса грунта, обладающего только сцеплением.
j = 0 (жирные глины)
С – составляет основную прочность откосов
На какую глубину (h) можно откопать котлован с вертикальными стенками?
Поверхность возможного обрушения
В С
T a Рассмотрим призму АВС
Q N С Q- вес призмы (разложим его на
h 2 составляющие T и N)
С sina=T/Q; ctga= ВС/h
a
А С- силы сцепления, действующие вдоль откоса
 |
T = Q sina; Q = 
g; Т = 
- сдвигающая сила
sina= 
; АС = 
; 
- удерживающая сила (
т.к. изменяются по закону 
)
gо 
ctga×sina - 
= 0; gо 
но a - мы приняли произвольно (sina - изменяется в пределах 0…1),
при max использовании сил сцепления:
hmax ® при a = 45о; sin2a = 1; Тогда
Пример. Пусть:
С = 0,1кг/м2 = 1т/м2 = 0,01Мпа = 0,01МН/м2
g = 2т/м3 = 20кН/м3 = 20·10-3МН/м3
hmax = 2 ´ 1 / 2 = 1м, следовательно откос будет устойчив при вертикальной стенке не более 1 м.
2-ой способ расчета:
– при sin 2a =max = 1
Устойчивость откоса грунта, обладающего трением и сцеплением.
j ¹ 0; С ¹ 0 (графо - аналитический метод расчета)
Пусть обрушение откоса происходит
0 В С
R
Тi C
C
C Qi
L
А
По круглоцилиндрической поверхности,
относительно центра вращения т. 0.
Как рассчитать устойчивость такого откоса?
hуст – коэффициент устойчивости
Порядок вычислений:
1.) откос делим на призмы;
2.) определяем вес каждой части – призмы – Qi;
3.) раскладываем Qi на Ti и Ni;
4.) находим С и L – длину дуги.
Мудер.сил. = 
; n - число призм
|
|
Мсдвиг.сил. = 
; отсюда находим hуст
hуст = 
Недостаток этого метода произвольное решение. (Точкой 0 мы задались произвольно). Необходимо найти наиболее опасный центр вращения, с hуст = min,т.е. наиболее вероятную поверхность обрушения.
Центры вращения – т. О располагаются на одной линии под Ð 36° на расстоянии 0,3 h.
Для всех точек О1,О2, О3,О4 …– строим поверхности скольжения – определяем h1,h2, h3, h4 …- откладываем их в масштабе, соединяем и графически находим hуст = min, т.е. наиболее вероятную поверхность обрушения, если при этом hуст > 1, то откос устойчив, в противном случае необходимо принимать меры по увеличению устойчивости откоса.
 | |||
 | |||
Прислоненный откос
 |
|
Еi - оползневое давление
Порядок расчета устойчивости откоса:
1. Разбиваем откос на ряд призм и рассматриваем равновесие каждой призмы с учетом бокового давления грунта.
2. Расчет начинаем с первого элемента (с верху). Если все элементы устойчивы, то откос устойчив.