Сообщение

Прочность и устойчивость грунтовых массивов. Давление грунтов на ограждения - Инженерные методы расчёта устойчивости откосов и склонов

Содержание материала

4.5. Инженерные методы расчёта устойчивости откосов и склонов

В проектной практике применяются инженерные методы, содержащие различные упрощения.

4.5.1. Метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения

417

Предполагается, что потеря устойчивости откоса (склона) может произойти в результате вращения отсека грунтового массива относительно некоторого центра О (рис. 4.5, а).

Суть метода заключается в анализе устойчивости склона против сдвига по ряду возможных поверхностей скольжения, представленных дугой окружности с радиусом r и центром в т. О.

Отсек грунтового массива, ограниченный свободной поверхностью и поверхностью скольжения, разбивается вертикальными линиями на n элементов таким образом, чтобы можно было принять основание каждого отсека плоским, а прочностные характеристики постоянными.

Смещающийся массив рассматривается как недеформируемый отсек, все точки которого участвуют в общем движении.

Коэффициент устойчивости принимается в виде:

clip_image106, где Мsr и Msa – моменты относительно центра вращения О всех сил, соответственно удерживающих и смещающих отсек.

Порядок вычислений:

1. Грунтовый массив разбивается на отдельные элементы.

2. Вычисляются вертикальные силы, действующие на каждый элемент: собственный вес грунтаPgi и равнодействующая нагрузки на его поверхности Pqi.

3. Равнодействующая сил Pgi+Pqi раскладывается на нормальную Ni и касательную Ti составляющие. clip_image108; clip_image110.

4. Находим c и li – длину дуги.

Момент сил, вращающих отсек вокруг т. О, определится как:

clip_image112.

n – число элементов в отсеке.

удерживающие силы обуславливаются сопротивлением сдвигу за счет внутреннего трения и сцепления грунта.

Сила трения:

clip_image114

При наличии внешних вертикальных нагрузок они включаются в величину веса блока (призмы).

clip_image116

α – угол между нормалью к основанию i-го элемента и вертикалью.

clip_image118 - длина основания i-го элемента, где bi – ширина i-го отсека.

φI i и cI i – расчетные значения характеристик прочности грунта в пределах основания i-го элемента.

clip_image120

Соотносительно: clip_image122

При kst ≥ kнst устойчивость откоса относительно выбранного центра вращения т.О обеспечена.

- Основная сложность при практических расчетах заключается в том, что положение центра вращения О и выбор радиуса r, соотносящие наиболее опасному случаю, неизвестны.

- Обычно проводится серия таких расчетов при различных положениях центров вращения и значениях r.

- Чаще всего наиболее опасная поверхность скольжения проходит через нижнюю точку откоса (склона). Кроме слабых грунтов с минимальными φ и с.