Сообщение

Прочность и устойчивость грунтовых массивов. Давление грунтов на ограждения - Учет влияния фильтрационных сил

Содержание материала

4.4.2. Учет влияния фильтрационных сил

Если уровень подземных вод находится выше подошвы откоса, возникает фильтрационный поток, выходящий на его поверхность, что приводит к снижению устойчивости откоса.

В этом случае при рассмотрении равновесия частицы необходимо добавить гидродинамическую составляющую D.

Гидравлический градиент в точке выхода потока равен:

clip_image078, а гидравлическая составляющая в единице объема грунта равна:

clip_image080

γw – удельный вес воды;

n – пористость.

Учитывая, что вес единицы объема грунта PV, где V=1.

Уравнение предельного состояния запишется как:

clip_image082

т.к.clip_image084, после преобразования получим

clip_image086

Угол заложения откоса при заданном нормативном коэффициенте устойчивости:

clip_image088.

4.4.3. Устойчивость вертикального откоса в идеально связных грунтах (ϕ=0; с≠0)

Если высота откоса, сложенного связными грунтами, не превышает предельного значения h0, то связный грунт может держать вертикальный откос.

Наиболее неблагоприятное напряженное состояние возникает у подошвы откоса в т.А (рис.4.1, в) Именно здесь начинает формироваться состояние предельного равновесия.

Максимальное главное напряжение в этой точке равно природному, т.е. clip_image090. Поскольку откос ограничен свободной вертикальной поверхностью, минимальное главное напряжение в т.А равно нулю, т.е. clip_image092.

Условие предельного равновесия имеет вид:

clip_image094

Учитывая, что здесь φ=0 (по условию задачи), а также подставляя сюда σ1 и σ3, после преобразования будем иметь: clip_image096.

Коэффициент устойчивости вертикального откоса при hh0:

clip_image098

Высота вертикального откоса в идеально связных грунтах, отвечающего заданному запасу устойчивости:

clip_image100

4.4.4. Устойчивость вертикального откоса в грунтах, обладающих трением и сцеплением (ϕ ≠0; с≠0)

 

При clip_image090[1] и clip_image092[1], используя полное выражение условия предельного равновесия получим:

clip_image102

Нетрудно заметить, что учет внутреннего трения грунта приводит к некоторому увеличению предельной высоты вертикального откоса.