Если то где угол сдвига зависящий от нормальных напряжений угол заложения откоса
Методы расчета откосов
Во всех расчетах напряженное состояние полагается плоско деформированным, то есть рассматривается узкая полоса склона шириной 1 м, условия ее работы сохраняются для всего склона.
В этих методах поверхность скольжения считается известной заранее. При расчетах устойчивости склона или оползневого давления призма скольжения делится вертикальными линиями на ряд отсеков. Обычно отсеки принимаются такими, чтобы без потери точности можно было в их пределах принимать поверхность за плоскость, а очертание склона, действие внешних сил и т.п. практически однородными.
Рассматриваются условия равновесия i-го отсека (Рис. 1, Рис. 2, Рис. 3). Все внешние активные силы (вес грунта в отсеке, внешняя нагрузка и т.д.), действующие на i-й отсек, приводятся к равнодействующейPi. Последнюю раскладываем в точке ее приложения на составляющие: нормальную PNi и касательную PQi к плоскости возможного сдвига отсека.
В программе реализованы следующие методы расчета:
- Метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения
- Метод горизонтальных сил
- Аналитический метод Г.М. Шахунянца
Метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения
Этот метод достаточно подробно рассмотрен в литературе и часто применяется на практике. Описание метода можно найти в книге Клейн Г.К. «Строительная механика сыпучих тел».
Рис.1. Схема расчета по методу круглоцилиндрических поверхностей скольжения.
Из уравнения проекций всех сил на нормаль к площадке отсека получаем.
Второе уравнение проекций остается неудовлетворенным, так как силы взаимодействия между отсеками не рассматривается. Условие равновесия откосов сводится к уравнению моментов всех сил, действующих на сползающую призму, относительно центра O поверхности скольжения.
Учет сейсмического воздействия при расчете противооползневых удерживающих конструкций осуществляется добавлением к расчетным усилиям, так называемой сейсмической силы Qci. Сейсмическая силаQci приближенно определяется как доля от веса массы грунта, которая претерпевает сейсмическое воздействие:
Коэффициент динамической сейсмичности Таблица 1
Сейсмическая
бальность
района
Направление силы Qci рекомендуется считать наиболее неблагоприятным. В связи с этим будем принимать, что сейсмические силы в каждом отсеке оползневого блока направлены параллельно основанию отсека. Условие равновесия откосов сводится к уравнению моментов всех сил, действующих на сползающую призму, относительно центра O поверхности скольжения.
При этом силы сопротивления сдвигу уменьшены в k раз с учетом необходимости обеспечить определенный запас устойчивости откоса против разрушения.
Тогда коэффициент выражается:
Учитывая, что, окончательно получим::
Метод Шахунянца
Употребляемые названия метода и его разновидностей: обычный метод, метод Г.М. Шахунянца, метод прислоненных отсеков, метод Петерсона, метод алгебраического суммирования, метод плоских поверхностей сдвига, метод алгебраического сложения сил, метод прислоненного откоса и т.д.
Г.М. Шахунянц предложил использовать для определения коэффициента устойчивости массива грунта, сползающего по фиксированной поверхности скольжения, формулу, полученную для круглоцилиндрической поверхности:
К такому способу обращались и многие другие авторы, хотя математически он не совсем строг: в данном случае иногда складываются разнонаправленные силы.
К такому способу обращались и многие другие авторы, хотя математически он не совсем строг: в данном случае иногда складываются разнонаправленные силы.
Для определения оползневого давления справедливо выражение:
где Ei-1 - проекция оползневого давления предыдущего отсека на направление скольжения рассматриваемого отсека. Рациональное место заложения удерживающего сооружения по длине оползня – отсек с минимумом Ei . Для получения требуемого запаса устойчивости при вычислении оползневого давления, сдвигающие силы умножаем на расчетный коэффициент устойчивости Kу з . Тогда выражение для определения оползневого давления принимает вид:
Метод расчета оползневого давления по гипотезе разрывных блоков
Данный метод применяется для расчета оползневого давления произвольной поверхности скольжения. Он является некоторой модификацией метода Шахунянца. Основная особенность в том, что сопротивления грунта сдвигу считается упругопластическим. И возможна ситуация отрыва части оползня.
Рис. 3. Схема расчета по методу разрывных блоков
Принимаем, что положительное направление отсчета углов против часовой стрелки, как это сделано в математике. Тогда Угол первого отсека имеет отрицательное значение, а n-го – положительное (см. Рис.3).
Рассмотрим i-ый отсек. Целью расчета i-го отсека является получение силы Fi, по величине которой можно судить об устойчивости текущего отсека. Расчет текущего отсека разделен на 2 этапа. На первом этапе предполагается, что отсек устойчив, то есть Fi=0. Решаются 2 уравнения статики (2 неизвестных: Ni – нормальная реакция на усилия от отсека, Ti – касательная реакция на усилия от отсека).
После решения первого этапа необходимо проверить справедливость предположения о том, что текущий отсек устойчив. Для этого сравниваем величину полученной касательной реакции на опорной площадке (Ti) с величиной предельно допустимой сдвигающей силы, равной
Если текущее касательное усилие меньше предельного (Ti<> Ti * ), то наше предположение оправдано и отсек устойчив (Fi=0), иначе отсек не устойчив и переходим ко второму этапу – вычисления Fi<>0. На втором этапе в уравнениях статики появляется дополнительная неизвестная Fi. Дополнительное уравнение получим из условия предельного состояния грунта. Тогда система уравнений принимает вид:
Касательная реакция будет определяться уже не из уравнений статики, а из уравнений предельного состояния, а для того, чтобы выполнялись уравнения равновесия, рассматривают силу Ti<>0, которая будет определять усилие Fi-1 для следующего отсека. Из решения системы уравнений (3,4,5) получаем значение Fi. Значение Fi для каждого отсека можно определить последовательными расчетами, идя от первого отсека, для которого Fi-1 равно нулю, к последнему. Первый из отсеков, для которого Fi получилось отличным от нуля, отделяет вышележащую устойчивую часть блока (кроме себя) от нижележащей. При недопущении в грунте растягивающих напряжений нижележащая часть должна рассматриваться отдельно. Анализируя последовательно значения Fi, нетрудно установить места возможных разрывов грунта (место перехода от устойчивых к неустойчивым частям блока), места целесообразного расположения удерживающих конструкций (например, места наименьших значений Fi и умеренных значений толщин смещающегося слоя).
В случае, если получено отрицательное значение Fi , что соответствует ситуации, когда удерживающие силы в текущем отсеке больше сдвигающих, то Fi =0 , то есть отсек удерживает ровно столько давления, сколько получается из расчетов. Эта гипотеза запрещает возможность удерживания верхними отсеками нагрузок от нижних отсеков.
Если то где угол сдвига зависящий от нормальных напряжений угол заложения откоса
1. Метод расчета устойчивости оползней, имеющих наклонную поверхность скольжения [10].
Этот метод применим для консеквентных оползней с плоской, плоско-ступенчатой или волнистой наклонной поверхностью скольжения. Расчетная схема для таких оползней представлена на схематическом рисунке 10. Условия равновесия оползня по плоскости скольжения I - I будут определяться уравнением:
T = N tgφ + CL,
где Т - составляющая силы тяжести (общего веса пород (Р), слагающих оползень), стремящаяся сдвинуть оползень, Т = Р*sin α, тс;
N - составляющая силы тяжести, стремящаяся удержать оползень в равновесии, N = Р*cos α, тс;
tgφ = f - расчетный коэффициент внутреннего трения пород, образующих поверхность скольжения или из зоны, прилегающей к этой поверхности;
С - расчетное удельное сцепление пород, образующих поверхность скольжения или слагающих зону, прилегающую к этой поверхности, тс/м 2 ;
L - длина поверхности скольжения I - I, м; α - угол наклона поверхности скольжения.
Расчет обычно ведут не для всего объема оползня, а для массива пород, шириной 1 м, выделяемого по линии расчетного геологического разреза. Определив по геологическому разрезу площадь S (м 2 ) и соответственно объем V (м 3 ) выделенного массива, определяют его вес:
где - объем выделенного массива, V = S*1 м 3 ; γ; - расчетный объёмный вес горных пород, слагающих оползень, тс/м 3 . Затем определяют величины составляющих сил Т и N и составляют уравнение равновесия, а также определяют коэффициент устойчивости оползня.
Рис. 10. , [10].
Если оползень находится в предельном равновесии, коэффициент устойчивости η должен быть равным единице. Если удерживающие силы превалируют над сдвигающими, оползень имеет запас устойчивости, коэффициент η в этом случае больше единицы.
Расчет устойчивости оползня усложняется, если поверхность скольжения имеет плоско-ступенчатую форму (примерная расчетная схема показана на Рис. 11).
Рис. 11. , [10].
При неоднородном наклоне поверхности скольжения I - I, оползневый массив на геологическом разрезе разбивают на блоки 1, 2, 3, . . ., i с таким расчетом, чтобы в пределах каждого блока наклон поверхности скольжения был однороден. Затем определяют вес каждого блока Р1, Р2, Р3, . . ., Рi, после чего определяют величину каждой составляющей:
N = Р1 cos α1 + Р2 cos α2 + Р3 cos α3 + . + Рi cos αi;T = Р1 sin α1 + Р2 sin α2 + Р3 sin α3 + . + Рi sin αi;,
откуда коэффициент устойчивости оползня:
Если нижняя часть оползня затоплена и испытывает гидростатическое взвешивание, то при определении веса соответствующих блоков пород, находящихся под водой, надо брать не γ, а γ’, так как объёмный вес пород под водой равна γ’ = (γ - 1)*(1 - n). Как следует из рисунка ниже, вес (тс) первого и второго блоков будет равен:
Р1 = V1 * γ + V1’ * γ’.Если оползень испытывает действие гидродинамического давления от фильтрационного потока, устойчивость его снижается. Как показано выше, суммарная составляющая силы тяжести увеличивается на величину гидродинамического давления. Согласно теоретическим основам механики горных пород (Н. Н. Маслов, 1955г., Н. А. Цытович, 1963г.; И. В. Федоров, 1962г.; Г. Л. Фисенко, 1905г.) фильтрационные силы в этом случае распределяются перпендикулярно к поверхности скольжения в пределах каждого расчетного блока и соответственно уменьшают нормальное давление. Поэтому в уравнении, определяющем коэффициент устойчивости оползня, нормальная составляющая записывается с учетом величины гидродинамических сил, которая равна:
где γв - объёмный вес воды;
hi - действующий напор в пределах расчетного блока, равный Hi - Yi;
ωi - площадь основания расчетного блока, равная ai/cos αi;
Hi - средний напор в пределах расчетного блока, отсчитанный от произвольной горизонтальной прямой А-А (Рис. 12);
Yi - средняя ордината кривой скольжения в пределах расчетного блока, отсчитанная также от линии А-А;
ai - ширина блока, м; αi - угол наклона касательной к поверхности скольжения в середине основания расчетного блока.
Рис. 12. [10].
Отсюда коэффициент устойчивости оползня с учетом действия гидродинамического давления:
2. Метод расчета устойчивости оползней, имеющих вогнутую условно круглоцилиндрическую поверхность скольжения [10]..
Рис. 13. [10].
По каждой из намеченных поверхностей скольжения проверяют устойчивость оползня. За наиболее вероятную поверхность скольжения принимают ту, по которой коэффициент устойчивости будет иметь наименьшую величину. Расчет в этом случае, как и в других, ведут для массива шириной 1 м, выделенного по геологическому разрезу (Рис. 13). Так как поверхность скольжения I - I, (как и I - II, I - III и др.) на разных участках имеет разный угол наклона, оползневый массив на геологическом разрезе разбивают на блоки 1, 2, 3, , i с таким расчетом, чтобы их ширина была равна примерно 0,1 радиуса кривой скольжения R. Как установлено, при такой ширине блоков расчет имеет вполне достаточную точность. Определяют площадь S, объем V и вес P каждого блока способом, описанным выше. Из центра тяжести каждого блока на поверхность скольжения опускают перпендикуляр и к точке пересечения проводят касательную, угол наклона которой характеризует средний угол наклона поверхности скольжения в пределах каждого блока. Этот угол можно определять также из выражения:
где R - радиус кривой скольжения; x- расстояние от точки пересечения перпендикуляра с кривой скольжения (проекция центра тяжести на кривую скольжения) до вертикального радиуса. Определяют длину L кривой скольжения I - I и значения составляющих силы тяжести для каждого блока - N1, N2, N3 , Ni и Т1, Т2,Т3, . . , Тi. Длину кривой скольжения можно определять также из выражения:
где ω - центральный угол.
Затем составляют уравнение равновесия оползневого массива и определяют коэффициент устойчивости:
Расчет производят для каждой из намеченных поверхностей скольжения, из которых устанавливают наиболее вероятную. При расчете оползней, имеющих вогнутую поверхность скольжения, действие гидростатического взвешивания, гидродинамического давления и сейсмического ускорения учитывают тем же способом, что и при расчете оползней с наклонной поверхностью скольжения.
3. Метод Н.Н. Маслова оценки устойчивости склонов и откосов [10].
Это один из широко известных приближенных методов, названный автором методом равнопрочного откоса или методом Fp. Равнопрочным принято называть такой откос, у которого в любом горизонтальном сечении обеспечена устойчивость слагающих его горных пород, т.е.
где α - угол наклона склона или откоса в пределах рассматриваемого горизонта горных пород;
ψδ - угол сопротивления сдвигу того же горизонта пород при нормальном напряжении.
Угол сопротивления горных пород сдвигу определяют из уравнения:
где F = tg ψ - коэффициент сдвига горных пород при нормальном напряжении. Н.Н. Маслов коэффициент сдвига обозначает через Fp;
τ - сдвигающее усилие;
δ - нормальное уплотняющее напряжение;
С - общее сцепление.
В склоне или откосе, где действуют напряжения от собственного веса горных пород, коэффициент сдвига на любой глубине Z равен:
где ycp - средний объёмный вес горных пород от поверхности земли до глубины Z.
Рис. 14. [10].
Для равнопрочного откоса при предельном равновесии на каждом горизонте Zi угол наклона откоса в пределах этого горизонта αcp численно должен быть равен углу сопротивления сдвигу пород рассматриваемого горизонта.
Таким образом, зная угол сопротивления сдвигу горных пород каждого горизонта, слагающих склон или откос, и учитывая распределение напряжений от собственного веса пород, можно наметить очертание устойчивого склона или откоса.
Расчет устойчивости склона
Расчет устойчивости склона осуществляется различными методами, которые исходят из основного условия равновесия, определяющегося из схемы сил, действующие на склон.
Каковы бы ни были причины, вызывающие нарушение устойчивости склонов, в конечном счете движение горных масс происходит под действием силы тяжести. Следовательно, во многих случаях условия устойчивости склонов могут быть определены по правилам механики.Для расчетов устойчивости разработано много методов.Однако все эти методы исходят из основного условия равновесия , определяющегося из схемы сил, действующих на склон.
Рассмотрим какой либо склон и проведем секущую плоскость I-I ( рис-1). Примем, что сила тяжести отсеченной части равна Q.Сила тяжести действует вертикально и по отношению к плоскости I-I должна быть разложена на две силы :
касательную Т=Q sin a и нормальную N=Q cos a.
Сила Т вызывает смещение горной массы по плоскости I-I, а сила N создает силу трения Nf, препятствующую такому смещению. Кроме того, смещению препятствуют силы сцепления с, действующие в плоскости I-I по всей площади, равной F.
Если угол a примет значение aкр, соответствующее состоянию предельного равновесия, то можно составить уравнение предельного равновесия: Hf+cF-T=0 или T=Nf+cF; Полученные выражения могут быть преобразованы.Нормальное давление на единицу площади сдвига
s=N/F=Q cos aкр/F;
Сдвигающее усилие на единицу площади сдвига t=T/F=Qsin aкр/F. Критическое значение угла a, при котором наступает состояние предельного равновесия, называют углом сдвига ps.С учетом сказанного уравнения предельного равновесия примут вид:
tgps =tg f +c/s и t=s tg f+c.(1.1)
Из полученных равенств видно, что угол сдвига ps-величина переменная и зависит от величины нормального давления на поверхность сдвига. Следовательно, поверхность сдвига криволинейна и только при отсутствии в породе сил сцепления обратится в плоскость.Если в равенство (1.1) вместо величины ps=aкр подставить какое-либо другое значение a, то можно построить ряд поверхностей, проходящих через подошву склона.
Рисунок-1. Схема сил, действующих по плоскости оползания
Очевидно, склоны , образованные поверхностями с углом a>aкр-неустойчивы.Следовательно, угол сдвига ps=aкр может быть назван предельным или критическим углом устойчивости откоса , а соответствующая ему поверхность склона -предельной или критической поверхностью.
При определении устойчивости того или иного природного или искусственного склона могут встретитьсядве основные задачи: поверхность скольжения заранее известна и требуется только проверить устойчивость склона и поверхность скольжения неизвестна, требуется проверить устойчивость склона и, если это возможно, построить критическую поверхность скольжения.Во многих случаях применительно к одному же склону часто приходится решать обе задачи.
Проверка устойчивости склона с заранее известной поверхностью скольжения
У склонов консеквентного типа с падением слоев напластования согласно склону или покрытых делювиальным плащом поверхность скольжения известна заранее. Для проверки укстойчивости скольжения разбивается на ряд отсеков с размером, перепендикулярным плоскости чертежа, равным единице ( рисунок-2).Тогда сила тяжести каждого отсека на единицу длины будет равна его площади, умноженной на объемную силу тяжести породы и приложена в центре тяжести каждой площади.
Q=1FY`об
Продолжим линию действия силы Q до пересечения ее с поверхностью скольжения и разложим на нормальную и тангенциальную составляющие. Тогда очевидно, что N=Q cos a и Т=sin a, где a-угол наклона поверхности скольжения к горизонту в данной точке.Суммируя действие всех сил, получим значение коэффициента устойчивости, как частное от деления всех сил, удерживающих массив от сдвижения на сумму всех сил, вызывающих сдвижение:
i=(?Nf+?cl)/?T=(?Qcos a tgf +?cl/(?Qsin a), (1)
где с-сила сцепления, т/м ?; l-участок дуги скольжения в пределах данного отсека, м; f -угол внутреннего трения.При значениях i >1 склон устойчив и подвижки по контактному слою не будет,
при i<1 склон неустойчив и подвижки возможны.Значения i=1 соответствуют состоянию предельного равновесия.Заметим, что в подвижках асеквентного типа после начала движения силы сцепления между сдвигающейся массой и неподвижной частью склона по большей части отсутствуют и выражение (1) примет вид:
Рисунок-2. Схема расчленения скользящего массива на отсеки
i= tgf ?Qcos a /?Qsin a ; (2)
В этом случае поверхность скольжения на плоскости разреза будет изображаться прямой или ломанной. если поверхность склона ломанная, то углы a будут неодинаковы. Сумма сил ?Т, вызывающих сдвиг, определяет величину оползневого давления. Значение этой величины необходимо для расчета противооползневых мероприятий. В тех случаях, когда поверхность скольжения ломанная, для определения величины оползневого давления следует найти равнодействующую сдвигающих усилий.
Проверка устойчивости склона при неизвестной заранее поверхности скольжения
Основной прием проверки устойчивости был предложен Фелениусом и развит К. Терцаги для откоса, сложенного однородной массой. Криволинейная поверхность сдвига описывается тригонометрическим уравнением второго порядка, близким к уравнению кругового цилиндра, поэтому для упрощения расчетов поверхность сдвига по методу Феллениуса -Терцаги принимают за круглоцилиндрическую.
Рисунок-3. Круглоцилиндрические поверхности скольжения проходят через нижнюю кромку откоса (а) или ниже ее(б)
Рассмотрим какой-либо склон ( рис-3), из которого очевидно, что через этот склон можно привести как угодно много круглоцилиндрических поверхностей, каждую из которых можно условно рассматривать как поверхность скольжения. Для каждой из этих поверхностей можно найти радиус R и центр О. Коэффициенты устойчивости, вычисленные для каждой из поверхностей скольжения будут различны. Очевидно, действительная поверхность скольжения совпадает с наиболее опасной условной поверхностью, для которой коэффициент устойчивости наименьший.
Если при этом окажется что наименьший коэффициент устойчивости меньше единицы, то склон будет неустойчив. При наименьшем возможном коэффициенте устойчивости, большем единицы, склон будет устойчив. Основной задачей в этом методе является нахождение самой опасной поверхности скольжения. Решению этой задачи было посвящено много исследований и предложений. При этом возникают две трудности: во первых, надо найти центр наиболее опасной поверхности скольжения и, во вторых, решить, проходит ли поверхность скольжения через подошву склона( рис-3, а) или же ниже подошвы склона ( рис-3, б).
В большинстве случаев принимают, что наиболее опасная поверхность скольжения проходит через подошву склона. Следовательно, решения, соответствующие такой предпосылке, позволяют находить условия устойчивости склонов только для оползней деляпсивного типа. В детрузивных оползнях наиболее опасная поверхность скольжения проходит на некоторой глубине ниже подошвы склона . При расчетах устойчивости эту глубину принимают или исходя из геологического строения склона, или ( условно) как некоторую долю от высоты склона.
Различные приемы определения устойчивости склонов были предложены Н.Н. Масловым, Н.А. Замариным и другими исследователями.Далее приводится основной, наиболее общий метод исследования устойчивости, получивший название полуграфического.
Полуграфический метод исследования устойчивости откоса по Фелениусу-Терцаги
В основу полуграфического метода положено предположение, что круглоцилиндрическая поверхность скольжения проходит через подошву склона .В многочисленных исследованиях различных авторов было установлено, что при заданных условиях центры наиболее опасных поверхностей лежат в более или менее ограниченной зоне. Отложим от подошвы откоса вниз ( рис-4) величину, равную высоте откоса h, и от полученной точки С отложим по горизонтали отрезок CD, равный 4,5h. Проведем линии АО? и ВО?, откладывая их под углами v1 и v2 будем брать в зависимости от уклона откоса ( таблица-2)
Таблица-2. Уклоны откоса в градусах
Через точки D и О? проведем прямую DО? .Подтверждено вычислениями, что наиболее опасные центры скольжения будут лежать на данной линии. Кроме точки О? , пометим еще точки О1, О2 и так далее , находящиеся одна на другой на расстоянии примерно около 1/3 высоты откоса h. Приняв точки О?, О1,О2 и так далее за центры проведем окружности радиусами R0, R1, R2, проходящие через подошву откоса В.Полученные участки откоса разобъем на отсеки и определим величину сдвигающих и удерживающих сил.
Рисунок-4. Нахождение наиболее опасной дуги скольжения по Феллениусу -Терцаги
Отношение моментов этих сил относительно соответствующих центров скольжения дает величины коэффициентов устойчивости i. Контрольное построение заключается в том, что из точек О?, О1,О2 и так далее на перпендикулярах к прямой DО? откладывают полученные значения i. Проводим через три точки плавную кривую и строим касательную к ней, параллельную линии DО?, дает наименьшее значение i. Если это значение i >1, то откос устойчив.
Недостатком метода является его громоздкость, требуется много построений и вычислений. Кроме того, условные поверхности скольжения обязательно проводятся через подошву склона, что не всегда соответствует истине. Как уже указывалось в склонах детрузивного типа истинная поверхность скольжения проходит ниже подошвы склона, поэтому наряду с основным методом Феллениуса -Терцаги разработано много других упрощающих расчетно-графические операции и позволяющих использовать их при любых очертаниях поверхности скольжения. Изучение этих методов относится к механике грунтов и в данной статье не рассматриваются.
Если то где угол сдвига зависящий от нормальных напряжений угол заложения откоса
ОТРАСЛЕВОЙ ДОРОЖНЫЙ МЕТОДИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАСЧЕТУ УСТОЙЧИВОСТИ ОПОЛЗНЕОПАСНЫХ СКЛОНОВ (ОТКОСОВ) И ОПРЕДЕЛЕНИЮ ОПОЛЗНЕВЫХ ДАВЛЕНИЙ НА ИНЖЕНЕРНЫЕ СООРУЖЕНИЯ АВТОМОБИЛЬНЫХ ДОРОГ
1. РАЗРАБОТАН обществом с ограниченной ответственностью "ГеоПроект" (ООО "ГеоПроект"). Руководитель работ - Маций С.И., доктор техн. наук, профессор. Документ разработан кандидатами техн. наук Безугловой Е.В., Деревенцом Ф.Н. и Ещенко О.Ю.
2. ВНЕСЕН Управлением строительства и проектирования автомобильных дорог Федерального дорожного агентства (РОСАВТОДОР).
4. ИМЕЕТ РЕКОМЕНДАТЕЛЬНЫЙ ХАРАКТЕР.
5. ВВОДИТСЯ ВПЕРВЫЕ.
1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Отраслевой дорожный методический документ "Рекомендации по расчету устойчивости оползнеопасных склонов (откосов) и определению оползневых давлений на инженерные сооружения автомобильных дорог" (далее - методический документ) является актом рекомендательного характера.
Настоящий методический документ распространяется на расчеты устойчивости оползневых и оползнеопасных склонов, а также расчеты оползневых давлений на инженерные сооружения автомобильных дорог с учетом многоярусного расположения конструкций, инженерно-геологических особенностей региона Северного Кавказа, а также высокой сейсмичности силой до 10 баллов.
В методическом документе приведены указания по выбору исходных данных, методике и оценке результатов расчетов устойчивости и оползневых давлений.
Методический документ предназначен для применения в области проектирования, обследования и экспертной оценки устойчивости оползневых и оползнеопасных откосов и склонов, а также оползневых давлений на существующие и проектируемые конструкции инженерной защиты автодорог.
2. ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
В настоящем методическом документе применяются следующие термины с соответствующими определениями, обозначениями и сокращениями:
Склон - наклонный участок поверхности земли, сформированный в результате действия рельефообразующих процессов или инженерно-хозяйственной деятельности человека.
Откос - наклонная часть поверхности открытой горной выработки или искусственной насыпи (отвала). В зависимости от вида горнодобывающего оборудования откос может иметь плоский (экскаваторы-драглайны, многочерпаковые экскаваторы), вогнутый (прямая и обратная мехлопаты, цепные и роторные экскаваторы), ломаный (многочерпаковые экскаваторы) и сложный (роторные экскаваторы) профили.
Оползневой склон - склон, на котором происходят или происходили в недавнем прошлом оползневые деформации пород.
Оползнеопасный (потенциально оползневой) склон - склон, на котором оползневые деформации на момент обследования отсутствуют и отсутствовали в прошлом, но могут проявиться под воздействием естественных или техногенных факторов.
Однородный склон - склон, сложенный однородной грунтовой толщей или состоящий из одного инженерно-геологического элемента.
Неоднородный склон - склон, сложенный несколькими слоями различных по свойствам грунтов или состоящий из нескольких инженерно-геологических элементов.
Инженерно-геологический элемент - некоторый объем грунта одного и того же происхождения и вида при условии, что значения характеристик грунта изменяются в пределах элемента случайно (незакономерно), либо наблюдающаяся закономерность такова, что ею можно пренебречь.
Опасные инженерно-геологические процессы - геологические и инженерно-геологические процессы, представляющие опасность для объектов хозяйственной деятельности и жизни человека (оплывины, оползни, осыпи, обвалы, линейная и поверхностная эрозия склонов, сейсмические явления и т.д.).
Оползень - медленное смещение масс горных пород, слагающих откос (а нередко и его основание), происходящее в виде скользящего движения между смещающимися породами и неподвижным массивом. Наиболее крупный по размерам вид нарушения устойчивости откосов. Связан, главным образом, с наличием в толще горных пород слабых увлажненных слоев, контактов, даек, тектонических нарушений.
Голова оползня - верхняя по склону часть оползневого грунтового массива.
Язык оползня - нижняя по склону часть оползневого грунтового массива.
Поверхность скольжения - поверхность в массиве борта карьера (откоса уступа или отвала), являющаяся геометрическим местом течек максимальных относительных сдвигов горных пород и отделяющая смещающуюся часть от основной неподвижной части массива горных пород. В большинстве случаев поверхность скольжения связана с наличием в массиве поверхностей прочностной анизотропии горных пород (слабые контакты разнородных пород, трещины, тектонические зоны и нарушения, относительно малопрочные слои и прослойки). При оценке устойчивости откоса путем расчета выделяют расчетную поверхность, по которой производится сравнение сдвигающих и удерживающих сил.
Предоползневая стадия - стадия подготовки оползня, накапливание условий, достаточных для свершения оползневой подвижки образующих склон пород.
Оползневая стадия - стадия активного смещения пород склона (откоса) и постепенного затухания подвижек.
Временная стабилизация - стадия приостановки оползневых смещений в результате вновь приобретенной устойчивости оползневого склона.
Коэффициент устойчивости (запаса устойчивости) - отношение суммы всех сил, удерживающих откос в равновесии, к сумме всех сдвигающих сил, стремящихся вывести его из равновесия; действие этих сил во всех инженерных методах переносится на потенциальную (наиболее напряженную) поверхность скольжения. Для откосов эта величина принимается в пределах от 1,0 до 1,5; зависит от достоверности исходных данных при расчете, ответственности откоса и срока службы.
Нормативный коэффициент устойчивости (требуемый, допустимый) - минимальный допустимый коэффициент устойчивости склона (откоса) с учетом всех возможных погрешностей исходных данных и средств математической их обработки для оценки степени устойчивости склонов.
Оползневое давление - результирующая сила давления грунтов (распределенного по глубине оползневого или оползнеопасного массива) на удерживающее сооружение, определяемая как погонная нагрузка по ширине оползня (кН/пог.м).
Поровое давление - гидростатическое давление подземных вод в порах грунта в условиях его полного дренирования.
Метод "обратных" расчетов - способ уточнения или получения характеристик грунтов на основе предполагаемой величины степени устойчивости откоса или склона.
Противооползневые мероприятия - комплекс мер профилактического характера, направленных на предупреждение, локализацию и предотвращение опасных деформаций (не только оползневых) откосов отвалов, уступов и бортов карьеров.
Удерживающие сооружения (конструкции) глубокого заложения - свайные, свайно-анкерные и анкерные сооружения, предназначенные для компенсации недостатка удерживающих и/или избытка сдвигающих усилий в оползневом массиве с учетом всех существующих и прогнозируемых неблагоприятных условий и их сочетаний.
Подпорные стены - стены, предназначенные для удержания вертикальных или незначительно наклонных уступов на склоне.
Противооползневые подпорные стены - подпорные стены, предназначенные для восприятия откосного и незначительного оползневого давления. Применяются, как правило, в сочетании с другими видами удерживающих сооружений.
Подпорно-планировочные стены - подпорные стены, преимущественно предназначенные для защиты поверхности уступов на склоне от выветривания и осыпания и/или архитектурного оформления.
Противоэрозионные мероприятия - материалы, конструкции и работы, направленные на защиту грунтов склона от поверхностной (смыв и размыв грунта, образование промоин) и глубинной эрозии.
3. НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ
В настоящем методическом документе использованы ссылки на следующие документы:
2. СНиП II-7-81*. Строительство в сейсмических районах. - М.: Госстрой России, 2000.
3. СНиП 11-02-96. Инженерные изыскания для строительства. Основные положения. - М.: Минстрой России, 1996.
4. СНиП 22-02-2003. Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов. Основные положения. - М.: Росстрой, 2004.
5. СНиП 2.05.03-84* Мосты и трубы. - М.: Минстрой России, 1996.
6. СНиП 2.01.07-85* Нагрузки и воздействия. - М.: Минстрой России, 1996.
7. СП 11-105-97 Инженерно-геологические изыскания для строительства. - Часть II. Правила производства работ в районах развития опасных геологических и инженерно-геологических процессов.
8. Инструкция по проектированию защиты от оползней населенных пунктов, зданий и сооружений* / Министерство ЖКХ РСФСР. - М.: 1976.
* Документ в информационных продуктах не содержится. За информацией о документе Вы можете обратиться в Службу поддержки пользователей. - Примечание изготовителя базы данных.
10. Рекомендации по выбору методов расчета коэффициента устойчивости склона и оползневого давления / Министерство монтажных и специальных строительных работ УССР. - М.: Центральное бюро научно-технической информации, 1986.
12. Krahn, J. Stability modeling with Slope/W. An engineering methodology. First Edition. Revision 1 / J.Krahn // Calgary, Alta: Geo-Slope International Ltd., 2004.
4. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
4.1. Основные указания
4.1.1. Анализ устойчивости оползневого склона с привлечением расчетных методов выполняется как составной элемент комплексной инженерно-геологической оценки и прогноза устойчивости оползневого склона в естественных условиях и с учетом намечаемого его использования.
4.1.2. При недостаточной инженерно-геологической обоснованности расчетных схем и без исчерпывающего предоставления о достоверности использованных в расчете величин расчетных параметров прочностных и деформационных свойств грунтов выполнять расчеты устойчивости оползневого склона не следует.
4.1.3. Оценка устойчивости склона (откоса), а также защищаемых объектов на склоне или в его среде должна включать:
- сбор исходных данных;
- выбор расчетных створов;
- составление расчетной схемы;
- определение (уточнение) расчетных параметров грунтов;
- выбор метода расчета в соответствии с зафиксированным (предполагаемым) механизмом оползня, природными и техногенными условиями;
- выполнение и анализ результатов расчетов устойчивости;
- определение и построение эпюр оползневого давления;
- рекомендации по мероприятиям инженерной защиты.
4.2. Требования к составу, объему и качеству изысканий
4.2.1. Объем, содержание и сроки инженерных изысканий зависят от стадии проектирования, сложности природных условий, категории дороги.
4.2.2. Инженерные изыскания выполняются с соблюдением требований СНиП 11-02-96 "Инженерные изыскания для строительства. Основные положения"; СП 11-105-97 "Инженерно-геологические изыскания для строительства. Часть II. Правила производства работ в районах развития опасных геологических и инженерно-геологических процессов".
4.2.3. Основные виды инженерных изысканий включают: инженерно-геодезические, инженерно-геологические, инженерно-гидрометеорологические.
4.2.4. Инженерно-геодезические изыскания должны содержать:
- продольные и поперечные профили проектируемых и существующих трасс автомобильных дорог; направление поперечников должно совпадать с направлением наибольшего падения уклона рельефа местности.
Рекомендуемые параметры инженерно-геодезических работ приведены в таблице 1.
Таблица 1 - Основные значения параметров по видам изыскательских работ
Читайте также: