Nmexpertiza.ru

НМ Экспертиза
3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Метод построения равнопрочного откоса

Механика грунтов. Физические свойства грунтов. Общие сведения о показателях физических свойств. Примеры решения задач по оценке классификационных показателей грунтов , страница 56

Последовательность построение очертания равноустойчивого откоса:

— Определяются расчетные характеристики грунта:

— Определяются условная глубина горизонтальной поверхности откоса:

— В пределах заданной высоты откоса выделяются условный слой , для которых определяются приведенная глубина заложения от условной поверхности:

;

— Для полученных и определяются горизонтальные координаты точек на поверхности равноустойчивого откоса по рис. 13.4.

— определяют верхнюю точку очертания откоса: х=0; у=0:

Полученные точки на поверхности равноустойчивого откоса соединяются хордами.

Приближенный метод построения очертания равнопрочного откоса в грунтах при с≠0 и φ≠0. (метод Маслова Н.Н.)

При оценке устойчивости откосов в условиях ппредельного напряженного состояния предлагается использовать показатели: угол сопротивления сдвигу и коэффициент сопротивления сдвигу

Рис. 13.5. Схема к определению коэффициента сдвига () и угла сдвига в связных грунтах.

Из приведенной зависимости следует, что с увеличением напряжения (σ) в грунте коэффициент сдвига и угол сдвига уменьшаются.

При построении очертания равнопрочного откоса его высота условно разбивается на слои мощностью hi. В уровне подошвы каждого выделенного слоя определяется напряжение При наличии нагрузки на поверхности грунта интенсивностью Р:

Для каждого условного слоя определяется очертание откоса в виде хорды с наклоном к горизонтальной поверхности:

Рис. 13.6. Схема построения равнопрочного откоса по углу сдвига (ψ).

При слоистом напластовании грунтов по высоте откоса в каждом условно выделенном слое необходимо учитывать характеристики природных грунтов:

Расчет устойчивости откоса производится в разных условиях эксплуатации с различными показателями коэффициента устойчивости (кst) при кst=1,0 принимаются показатели грунта при кst>1,0 принимаются показатели грунта для I-ой группы предельных состояний,

Метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения для расчета устойчивости откосов.

Метод является наиболее распространенным из приближенных методов расчета устойчивости массивов грунта. Задача расчета заключается в определении коэффициента устойчивости, для наиболее опасной поверхности скольжения. Очертания поверхности скольжения принимают круглоцилиндрической на основании многочисленных наблюдений. Коэффициент устойчивости (кst) определяется соотношением моментов удерживающих и сдвигающих сил относительно центра дуги скольжения. Сдвигающие силы обеспечиваются весом грунта. Удерживающие силы обеспечиваются внутренними сопротивлениями грунта сдвигам.

Для расчетов тело сползающего грунта условно делится вертикальными плоскостями на отдельные блоки объемом Vi и весом Gi. На дуге скольжения в i-ом блоке обеспечиваются нормальные силы и сдвигающие усилия Величина удерживающих сил:

Сумма моментов удерживающих сил:

Сумма моментов сдвигающих сил:

Величина коэффициента устойчивости определяется:

— требуемая величина коэффициента устойчивости для проектируемого сооружения.

Рис. 13.7. Схема к расчету устойчивости откоса по методу круглоцилиндрических поверхностей скольжения.

Центр наиболее опасной поверхности скольжения лежит на оси М-М. Схема построения оси М-М приведена на рисунке 13.7. величины углов β1 и β2 принимаются по таблице 13.1. в зависимости от уклона откоса . Расчет ведется по схеме последовательного приближения к .

Уклон откоса,

УСТОЙЧИВОСТЬ ОТКОСА, СЛОЖЕННОГО ГРУНТАМИ, ОБЛАДАЮЩИМИ ТРЕНИЕМ И СЦЕПЛЕНИЕМ

Для откосов, сложенных грунтами, обладающими трением и сцеплением, разработаны многочисленные методы расчетов как строгие, так и приближенные.

Одним из методов является решение В.В. Соколовского.

Решения В.В. Соколовского. На основе решение плоской задачи предельного равновесия В.В. Соколовский получил решение для определения очертания равноустойчивого откоса, сложенного из грунтов, обладающих трением и сцеплением. На рис. 6.5 приведены графики этого решения, которые представляют собой безразмерные координаты равноустойчивых откосов для различных углов внутреннего трения φ. Истинные координаты откосов будут равны:

и .(6.3)

Таким образом, безразмерные координаты х / и у / равноустойчивых откосов, указанные на графиках, уточняются внесением постоянной для данных грунтов поправки, равной отношению сцепления к объему веса грунта.

Рис. 6.5. Очертание равноустойчивых откосов

в безразмерных координатах

Из приближенных методов наиболее известен метод критического круга скольжения К. Терцаги, в котором допускается, что разрушение откоса произойдет по поверхности скольжения в виде дуги окружности, проходящей через подошву откоса, а также метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения. Модификацией метода критического круга скольжения Терцаги, применяемого для оценки устойчивости откосов, является метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения. Сущность его состоит в отыскании графоаналитическим способом такой круглоцилиндрической поверхности скольжения, проходящей через основание откоса, при которой коэффициент устойчивости грунта откоса будет минимальным (рис. 6.6).

При этом коэффициент устойчивости η будет равен:

,(6.6)

где — сумма нормальных сил, действующих радиально относительно поверхности скольжения;

— коэффициент трения;

с – удельная сила сцепления в пределах участка дуги поверхности скольжения;

l – длина дуги поверхности скольжения;

— сумма сдвигающих сил, действующих по касательным к поверхности скольжения.

Рис. 6.6. Определение устойчивости откоса по методу

круглоцилиндрических поверхностей скольжения.

При практическом использовании метода из некоего произвольного центра О1 радиусом R через точку а основания откоса проводят поверхность скольжения аб. Участок откоса, ограниченный дугой аб и ломанной линией откоса amb, разбивают на ряд призм, вес которых Q1, Q2, Q3, … , Qn… подсчитывают как площади соответствующих геометрических фигур, умноженные на удельный вес грунта γ. Силы, удерживающие N и сдвигающие Т, будут найдены соответственно:

; .(6.7)

После определения η1 повторяют построения и расчеты при цилиндрических поверхностях скольжения, проведенных из новых центров О2, О3 и т.д., до тех пор, пока не будет найдено минимальное значение ηmin на первой вертикали. Аналогично находят минимальный коэффициент устойчивости ηmin для второй вертикали путем построения цилиндрических поверхностей скольжения из центров О4, О5, О6 и т.д., а затем для третьей и следующих вертикалей до тех пор, пока не будет найден минимум миниморум коэффициента устойчивости ηmin min. Цилиндрическая поверхность скольжения, соответствующая коэффициенту устойчивости ηmin min, является наиболее вероятной поверхностью скольжения грунтов склона. Устойчивость склона считается обеспеченной, если ηmin min > 1.

Определение коэффициента устойчивости ηmin min описанным выше способом связано с довольно громоздкими построениями и аналитическими подсчетами, поэтому рядом авторов выполнены решения этой задачи для некоторых часто встречающихся случаев.

М.Н. Гольдштейн предложил следующие формулы для определения коэффициента устойчивости откоса, соответствующего наиболее невыгодному очертанию цилиндрической поверхности скольжения и для определения критической высоты откоса при известных других параметрах:

,(6.7)
,(6.8)

где — коэффициент трения грунта;

hкр – критическая высота устойчивости откоса;

А и В – коэффициенты, зависящие от угла заложения откоса и глубины прохождения поверхности скольжения, определяются по табл. 22П;

η – коэффициент устойчивости.

Существует ряд других методов оценки устойчивости откосов и склонов, например: широко описанный в литературе метод горизонтальных сил Берера-Маслова, метод равнопрочного откоса и др.

ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ ГРУНТОВЫХ ОТКОСОВ МЕТОДОМ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ В ПК «ЛИРА»

    Валерия Васьянова 3 лет назад Просмотров:

1 ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ ГРУНТОВЫХ ОТКОСОВ МЕТОДОМ ЧИСЛЕННОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ В ПК «ЛИРА» Николай Савицкий, Анна Гуслистая Приднепровская государственная академия строительства и архитектуры 1. Введение В настоящее время существует большое количество различных методов оценки устойчивости склонов и откосов и их классификаций [1, 7, 11]. Однако среди них можно выделить две основные группы методов: 1) Методы непосредственного расчета коэффициента устойчивости склона При этом показателем степени устойчивости склона служит коэффициент устойчивости, характеризующий отношение сил (моментов), удерживающих M уд и опрокидывающих M опр рассматриваемый объем грунта, полагая, что оползневый массив жестко смещается по круглоцилиндрической поверхности скольжения, т. е. η у = M уд / M опр. (1) В качестве критерия оценки устойчивости используется его допустимое значение, принимаемое в соответствии с требованиями нормативных документов [10]. Недостатки данного метода: не удовлетворяет всем трем уравнениям равновесия, т. е. не учитывает взаимное влияние отдельных секций и их деформируемость в процессе обрушения [11]; предполагает наличие заранее заданной круглоцилиндрической поверхности скольжения; часто приводит к завышению коэффициентов устойчивости даже в тех случаях, когда откос неустойчив [4]. 2) Методы, основанные на анализе напряженно-деформированного состояния (НДС) грунтового массива При этом в качестве критерия для оценки состояния склона рассматривается отношение напряжений или деформаций в любой точке массива к предельному их значению, т. е. оценивается запас прочности грунта в любой точке рассматриваемого массива [9, 11]. Так, например, для оценки запаса прочности грунтов в массиве по напряжениям можно использовать коэффициент запаса прочности грунта: η n = ( σα tgϕ + c) τ α, (2) где σ α, τ α — соответственно нормальные и касательные напряжения по элементарным площадкам линии скольжения. В практических расчетах эти методы сегодня почти не используются. Это обусловлено их малой изученностью, а также сложностью расчета. Существовавшие до настоящего времени способы определения распределения напряжений в склонах были недостаточно совершенны для полного использования широких возможностей этого метода прогноза, поскольку все они предусматривали только упругое состояние грунтового массива, а не упруго-пластическое, которое всегда предшествует возникновению оползня. В настоящее время в связи со строительством в сложных геологических условиях [3, 6, 8] встает более сложная задача. Сейчас все чаще требуется определить не только степень

Читать еще:  Как восстановить разрушенные откосы

2 устойчивости склонов, но и количественно оценить величины смещений грунтовых массивов [2]. Эти требования поставили задачу определения напряженно-деформированного состояния (НДС) грунтов массива, взаимодействующего с сооружениями. 2. Разработка расчетной модели грунтового массива Применение МКЭ значительно упростило задачу определения напряжений в грунте с учетом перераспределения напряжений в результате пластических деформаций. Так, например, основанный на МКЭ ПК «Лира» (версия 9.0) позволяет исследовать плоскую деформацию грунтов, моделируя грунтовый массив физически нелинейными грунтовыми конечными элементами (в составе библиотеки конечных элементов нелинейный грунтовый элемент имеет номера ). Учет специфики грунтов при этом производится на основании зависимости Кулона-Мора для максимального касательного напряжения [5]: σ1 σ 2 sin( ϕ) ( σ1 σ 2) + 2c cos( ϕ), (3) где σ1 σ 2 главные напряжения, с сдвиговое сцепление, ϕ угол внутреннего трения. Расчет производится шагово-итерационным методом, что позволяет учитывать перераспределение напряжений вследствие пластических деформаций грунта. Таким образом, в результате расчета можно получить значения напряжений и перемещений в любой точке грунтового массива и с помощью этих данных оценить устойчивость склона (откоса), а также определить возможную поверхность скольжения. Целью проведенной работы было определение устойчивости и НДС грунтового откоса методом численного моделирования в ПК «Лира». Моделировался вертикальный грунтовый откос. При этом были приняты следующие условия: 1) однородный грунт с характеристиками: модуль деформации E =20000 т/м 2 ; коэффициент Пуассона ν = 0,2; удельный вес ρ =1,8 т/м 3 ; удельное сцепление с =2 т/м 2 ; угол внутреннего трения ϕ =25 ; 2) условия закрепления: по вертикальным боковым граням вырезанного массива запрещены горизонтальные перемещения; по нижней горизонтальной грани вырезанного массива запрещены вертикальные перемещения; 3) в качестве нагрузки принимался собственный вес грунта. Размер области моделирования выбирался таким образом, чтобы потенциально возможная зона оползания находилась в пределах моделируемой области. Наибольшую трудность при исследовании вызывал вопрос выбора размера конечных элементов. Он варьировался в пределах от 2 до 0,5 м. При этом для фиксированных точек грунтового массива (рис. 1) сравнивались получаемые при одинаковой нагрузке значения напряжений и деформаций. Анализ НДС грунтового откоса при различной густоте сетки КЭ показал следующее: 1) в тех точках массива, которые теоретически должны оставаться устойчивыми, напряжения и деформации постоянны при любом размере КЭ; 2) в неустойчивых областях при измельчении сетки КЭ наблюдается увеличение в несколько раз напряжений и деформаций. Причем, чем мельче сетка КЭ, тем четче можно определить зону оползания и линию скольжения.

3 Рис. 1. Схема расположения контрольных точек грунтового массива (размеры указаны в метрах) В качестве примера в таблице 1 приведены значения перемещений точек грунтового массива при изменении размеров КЭ. Значения перемещений в мм по осям x и z при различных размерах КЭ Таблица 1 точки оси Размер КЭ 2 м 1 м 0,5 м x -58, , ,22 z -45, , ,5028 x -429, , ,06 z -402, , ,62 x -338, , ,57 z -225,73-726, ,96 x -159, , ,45 z -216, , ,81 x -26, , ,645 z -112, , ,774 x 2, , ,56638 z -102, ,91-104,754 x -71, ,4-1011,72 z -116, , ,291 x -3, , ,07525 z -89, , ,3827 x -2, , ,88457 z -98, , ,5281 x -16,973-15, ,0428 z -58, , ,1569 x -14, , ,7237 z -75, , ,8922 x -9, , ,75219 z -84, ,306-84,2869 x -26, , ,4308 z -28, , ,6229

4 Это можно объяснить принципом работы физически нелинейных грунтовых элементов: выключение из работы тех элементов, в которых касательные напряжения достигают предельно допустимых значений. При этом берется величина напряжения в центре тяжести элемента, как среднее по всей площади КЭ. Например, в КЭ 1 (рис. 2) напряжения в некоторой области (заштрихованной) уже достигли предельных значений, однако средняя величина напряжений в КЭ 1 меньше предельной, то есть элемент продолжает работать. При более мелкой сетке КЭ в данном случае будут продолжать работать только элементы 2 4, а КЭ 5 выключается из работы и таким образом вызывает перераспределение напряжений в массиве Рис. 2. К объяснению принципа работы физически нелинейных грунтовых элементов Отсюда можно сделать вывод, что при моделировании грунтовыми КЭ, измельчение сетки влияет на результаты расчета только для тех участков грунтового массива, в которых наблюдаются пластические деформации и, следовательно, возникают очень большие перемещения, не предусмотренные для данного типа КЭ (геометрическая нелинейность не предусмотрена). Объем задачи при измельчении сетки КЭ неоправданно увеличивается. Зависимость объема задачи и, следовательно, времени расчета от размера конечных элементов представлена в таблице 2. Изменение объема задачи в зависимости от количества конечных элементов Таблица 2 Размер КЭ 2 м 1 м 0,5 м Характеристики расчетной схемы: Количество уравнений Количество элементов Количество узлов Расчет шаговоитерационный Виртуальная память, М Дисковая память, М 1,657 7,574 43,766 Время расчета, мин Установлено, что наиболее приемлемым и дающим удовлетворительные результаты является размер элемента около 1 м. Однако для получения более точного результата нужно промоделировать задачу 2 3 раза при различных размерах КЭ, чтобы более точно установить зону оползания.

5 В результате данного исследования получены изополя горизонтальных и вертикальных перемещений грунтового откоса (рис. 3, 4). Кроме того векторы направления перемещений каждой точки грунта (рис. 5) позволяют судить о самом механизме оползневого процесса. Рис. 3. Изополя горизонтальных перемещений Рис. 4. Изополя вертикальных перемещений

6 Рис. 5. Векторы направлений перемещений точек грунтового массива 3. Тестирование расчетной модели грунтового откоса и сравнение результатов. В процессе тестирования расчетной модели проверялось следующее: 1) значения напряжений в некоторых точках массива Значения напряжений, полученные с помощью ПК «Лира», сравнивались со значениями, посчитанными теоретически. При этом разница в результатах не превышала 0,5 %. 2) расположение кривой скольжения Результаты сравнения кривых скольжения, полученных различными методами, представлены на рис. 6. Рис. 6. Сопоставление результатов расчета устойчивости различными методами: 1 метод численного моделирования в ПК «Лира», 2 МКЦП, 3 метод p F Маслова (размеры указаны в метрах)

7 Кривая скольжения, полученная с помощью ПК «Лира», сравнивалась с кривой скольжения, полученной методом кругло-цилиндрической поверхности скольжения (МКЦП). Установлено, что МКЦП значительно завышает значения устойчивости (откос, устойчивый по МКЦП, в действительности неустойчивы). Кроме того расчет устойчивости был проведен по методу равнопрочного откоса F p Маслова (расхождение составляет около 10 %). 4. Выводы 1. Изучены и проанализированы методы оценки устойчивости грунтовых склонов и откосов. Установлена перспективность применения метода, основанного на определении НДС грунтового массива при решении задач взаимодействия сооружений с грунтом. 2. Определены особенности моделирования с помощью физически нелинейных грунтовых элементов. 3. Получены изополя перемещений и напряжений, а также определена поверхность скольжения. 4. Решены тестовые задачи, доказывающие достоверность полученных результатов. 5. Выделены следующие преимущества исследуемого метода: — отсутствие необходимости заранее задавать предполагаемую поверхность скольжения; — точность получаемых решений [4, 12]; — возможность анализа взаимодействия подпорных сооружений с грунтовым массивом. Литература [1]. Геологические закономерности и взаимообусловленность развития оползней, обвалов и селевых потоков в горно-складчатых областях основа прогноза и борьбы с ними: Материалы симпозиума, г. Душанбе, сентября 1975 г. Выпуск первый. М.: Изд-во МГУ, с. [2]. Зарецкий Ю.К. Обеспечение устойчивости склонов и откосов (Герсевановские чтения) // Основания, фундаменты и механика грунтов С [3]. Инновационная стратегия разработки энергоэффективных противооползневых сооружений в г. Днепропетровске / И.И. Куличенко, Н.В. Савицкий, В.И. Большаков, В.П. Козинец // Сб. науч. тр.: Строительство. Материаловедение. Машиностроение. Вып. 15. Днепропетровск: ПГАСиА, Gaudeamus, С [4]. Методические рекомендации по расчету устойчивости земляных сооружений и оползневых склонов при статических нагрузках / НИИСК. К., с. [5]. ПК ЛИРА, версия 9. Программный комплекс для расчета и проектирования конструкций. Справочно-теоретическое пособие / Под ред. А.С. Городецкого. К. М.: «Факт», с.: ил. [6]. Предложения по комплексу противооползневых сооружений, размещаемому на двухпрофильных склонах (КПОС-2) / Куличенко И.И., Савицкий Н.В., Большаков В.И., Козинец В.П., Сысоев С.Ю., Никифоров Ю.Н. // Сб. науч. тр.: Строительство. Материаловедение. Машиностроение. Вып. 19. Днепропетровск: ПГАСиА, Gaudeamus, С [7]. Противооползневые конструкции на автомобильных дорогах / В.Д. Браславский, Ю.М. Львович, Л.В. Грицюк и др. М: Транспорт, 301 с. [8]. Разработка технических предложений по комплексу противооползневых сооружений, размещаемому на однопрофильных склонах (КПОС-1) / / Куличенко И.И, Савицкий Н.В, Большаков В.И., Козинец В.П., Никифоров Ю.Н. // Сб. науч. тр.: Строительство.

Читать еще:  Срок давности по откосу от армии

8 Материаловедение. Машиностроение. Вып. 16. Днепропетровск: ПГАСиА, Gaudeamus, С [9]. Руководство по проектированию зданий и сооружений на подрабатываемых территориях. Ч. III. Башенные, транспортные и заглубленные сооружения, трубопроводы / Донецкий ПромстройНИИпроект, НИИСК Госстроя СССР. М.: Стройиздат, с. [10]. СНиП Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов. Основные положения проектирования / Госстрой СССР. М.: Арендное производственное предприятие ЦИТП, с. [11]. Тер-Мартиросян З.Г. Прогноз механических процессов в массивах многофазных грунтов. М.: Недра, : ил [12]. Ухов С.Б. Расчет сооружений и оснований методом конечных элементов. Учеб. пособие. М., с. с черт. SOIL SLOPE STABILITY ESTIMATION BY THE NUMERICAL SIMULATION METHOD USING COMPUTER SOFTWARE «LIRA» Nikolay Savitsky, Anna Guslistaya Pridneprovsk State Academy of Civil Engineering and Architecture The article is devoted to the soil slope stability estimation by the numerical simulation method. This method is based on the definition of the stress-strain state of soil massif. The analysis was conducted by using computer software LIRA (version 9.0) based on finite element method (FEM). Physically nonlinear soil finite elements (FE) of 2D problem have been used. These elements work on plane strain scheme according to Coulomb’s law. Nonlinear behavior of soil is taken into account by means of nonlinear step-type analysis. The analytical treatment of results has permitted to determine the main features of numerical simulation of soil slopes. Displacement and stress contour plots as well as nodal displacement vector have been obtained. The surface of sliding established by numerical simulation has been compared with one obtained by the conventional methods.

Хозяйкина Н.В., к.т.н., доц., Солдатова Б.С. студ. гр. ПБ 13-1-М Государственное ВУЗ «Национальный горный университет», г. Днепропетровск, Украина

УДК 624.15.001 Хозяйкина Н.В., к.т.н., доц., Солдатова Б.С. студ. гр. ПБ 13-1-М Государственное ВУЗ «Национальный горный университет», г. Днепропетровск, Украина ЛОКАЛЬНАЯ ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ СКЛОНОВ Сегодня

1. Определение коэффициента устойчивости для центра скольжения о1 (рис.13.9)

Разбиваем область возможного смещения на 4 блока. Производим расчет на один погонный метр откоса в плоскости, перпендикулярной чертежу.

На основании графиков рис. 13.7 находим по фигуре а) для природной влажности w=28% угол внутреннего трения φ = 15° 30′ и по фигуре б) – общее сцепление с=2,1[т/м 2 ].

По рис.13.9 производим измерение и расчеты по определению нормальной N и сдвигающей силы Q для каждого блока и заносим их в таблицу 13.4 юпри φ = 15° 30′ и с=2,1[т/м 2 ] и γ=1,95 т/м 3 .

Рис. 13.9. Кривая скольжения для центра О1.

Вес блока[т] Pi= γ* Si

ΣNi tgφ=

Определяем длину поверхности скольжения по рис 13.9 при радиусе поверхности скольжения R1 = 12,6 м и и центральном угле β = 89°

Силы сцепления на поверхности скольжения при с=2,1[т/м 2 ] и L1 =19,6 м

L1 · с = 2,1·19,6=41,2 т

Подставляя в формулу (*) значения, полученные из таблицы 13.4 получим:

=

Определение коэффициента устойчивости для центра скольжения О2 (рис.13.10)

Разбиваем область возможного смещения на пять блоков.

Производим расчеты и измерения по определению нормальной составляющей N и сдвигающей Q сил каждого блока в таблице 13.5 по рис. 13.10 при исходных данных:

tgφ=0,277, с=2,1[т/м 2 ], γ=1,95 т/м 3 :

Рис. 13.10. Кривая скольжения для центра О2.

Вес блока[т] Pi= γ* Si

ΣNi tgφ=35,2

Длина поверхности скольжения при R2 = 15,4 м и и центральном угле β = 102° :

Силы сцепления на поверхности скольжения при с=2,1[т/м 2 ] и L1 =19,6 м

L2 · с = 2,1·27,4=57,5 т

Подставляя в формулу (*) значения, полученные из таблицы 13.5 получим коэффициент запаса для центра О2:

=

3. Определение коэффициента устойчивости для центра скольжения о3 (рис.13.11)

Разбиваем область возможного смещения на четыре блока.

Производим расчеты и измерения по определению нормальной составляющей N и сдвигающей Q сил каждого блока в таблице 13.6 по рис. 13.11 при исходных данных:

tgφ=0,277, с=2,1[т/м 2 ], γ=1,95 т/м 3 :

Рис. 13.11. Кривая скольжения для центра О3.

Вес блока[т] Pi= γ* Si

ΣNi tgφ=19,1

Длина поверхности скольжения при R3 = 14,0 м и и центральном угле β = 73° :

Силы сцепления на поверхности скольжения при с=2,1[т/м 2 ] и L1 =19,6 м

L3 · с = 2,1·17,8=37,4 т

Подставляя в формулу (*) значения, полученные из таблицы 13.6 получим коэффициент запаса для центра О3:

=

На основании проведенных расчетов установлено, что поверхности скольжения при центре ее в точке О1 соответствует минимальный коэффициент запаса k1=kmin=1,3.

Данный коэффициент запаса больше минимального, принятого по условиям данной задачи kдоп = 1,25, т.е. устойчивость откоса в рассматриваемом случае обеспечена.

Метод равнопрочного откоса Маслова

Критерием состояния прочности грунта в толще откосов и склонов в наиболее напряженных их частях, близких к поверхности, служит степень приближения величины узла откоса αz на данной глубине Z к величине угла сопротивления грунта сдвигу ψpz для того же горизонта.

Коэффициент сопротивления сдвигу FP определяется численным отношением сопротивляемости грунта сдвигу τp к соответствующей вертикальной нагрузке, т.е.

FP = τp /p

Рисунок 13.12 – Диаграмма сдвига с определением углов сопротивления сдвигу ψp

Ордината точки прямой сдвига соответствует сопротивляемости грунта сдвигу τp при вертикальной нагрузке P. Углы, образуемые лучами 01, 02 и 03 с осью абсцисс и обозначаются как ψ1, ψ2, ψ3, тогда τp= P tg ψp, индексы при τ и ψ обозначают нагрузку, к которой они относятся. Следовательно, FP =τp /p = tg ψp.

В условиях предельного равновесия справедлив закон Кулона τp = P tgφ + с, т.е.

(*).

С другой стороны, как следует из рисунка 14.2 для неидеально сыпучего грунта в условиях равновесия удерживающая сила Т’ = P cos α+c равна по величине сдвигающей силе Т = P sin α, т.е

P sin α= P cos α + c .

Читать еще:  Как самому сделать откосы для межкомнатных дверей

Разделим обе части выражения на Pcos α, тогда (**)

Сравнивая выражения (*) и (**) и учитывая, что по определению FP = tg ψp, получим:

, т.е. α = ψp.

Таким образом, равнопрочный откос в состоянии предельного равновесия удовлетворяет следующему условию:

для каждой точки откоса на глубине z от свободной поверхности угол откоса есть угол сопротивления породы сдвигу.

Метод построения равнопрочного откоса основан на предположении, что устойчивость откоса определяется выражением:, где

αi — угол наклона откоса к горизонту в рассматриваемой точке на глубине zi ,

ψi — угол сопротивления грунта сдвигу в той же точке.

При построении поверхности равнопрочного откоса по методу проф. Н.Н. Маслова задается ордината z и определяется угол наклона отрезка этой поверхности к горизонту αz,

Откос проектируется графоаналитическим способом: разбивается по вертикали на условные слои мощностью 2-3 метра, и для основания каждого выделенного слоя определяется природная нагрузкаPzi и угол сопротивления сдвигу ψi по следующим формулам: Pzi = γi zi , , где

γi – объемный вес, zi – глубина слоя от поверхности земли, i слоя грунта

ψi – угол сдвига, φi – угол внутреннего трения, Ci – сцепление

При заданном коэффициенте запаса .

Расчеты ведутся в следующей последовательности:

задаваясь тем или иным значением коэффициентом устойчивости, определяем углы

откоса αz . Если kзап =1,αii . Для других значений kзап tgαi = tg ψi / kзап

полученные для каждого расчетного слоя значения угла αi откладывают на нижней границе слоев, начиная построение равнопрочного откоса с нижней его точки:

для zmax = H(рис. 13.13)

Рис.13.13 — Расчетная схема к методу равнопрочного откоса (метод FP)

Требуется произвести построение кривой равнопрочного откоса для назначения крутизны откоса в суглинистом грунте. Высота откоса Н=14м. Суглинистый грунт имеет следующие параметры: объемный весγ=1,93 т / м 3 , угол внутреннего тренияφ = 17˚, общее сцеплениес=1,9т / м 2 .

Необходимо вычислить величины ψpz = αz приz= 0, 1, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 14 м.

Результаты вычислений заносим в таблицу.

Расчет угла крутизны для построения равнопрочного откоса

Fp = tg φ + C/P

Поясн. записка НЕМАЛЬЦЕВ RTF (Проект производства работ на сооружение земляного полотна), страница 16

Описание файла

Файл «Поясн. записка НЕМАЛЬЦЕВ RTF» внутри архива находится в папке «Проект производства работ на сооружение земляного полотна». Документ из архива «Проект производства работ на сооружение земляного полотна», который расположен в категории «готовые вкр 2017 года». Всё это находится в предмете «дипломы и вкр» из восьмого семестра, которые можно найти в файловом архиве ДВГУПС. Не смотря на прямую связь этого архива с ДВГУПС, его также можно найти и в других разделах. .

Онлайн просмотр документа «Поясн. записка НЕМАЛЬЦЕВ RTF»

Текст 16 страницы из документа «Поясн. записка НЕМАЛЬЦЕВ RTF»

Величина сметной прибыли определяется косвенным способом в процентах от фонда оплаты труда рабочих:

где Нсп – норма сметной прибыли.

5.4.1 Локальная смета по главе «Подготовительные работы»

На территории строительства преобладают хвойно-широколиственные леса мягких пород: сосна, ель, осина, лиственница и др.

Определение числа деревьев на отводимой территории выполняется по формуле:

где S – площадь отводимой территории, м 2 ; n – количество стволов на 1 га, шт.

Необходимость разделки древесины, полученной от валки леса, и устройства разделочных площадок устанавливается проектом.

Расчет сметной стоимости работ по главе «Подготовительные работы» представлен в приложении А.

5.4.2 Локальная смета по главе «Земляное полотно»

Сметная стоимость работ по главе «Земляное полотно» складывается из стоимости работ по главному пути. Район строительства, характеристика грунта, способы производства и объемы работ, виды применяемой землеройной техники и транспортных средств и дальность перемещения грунта принимаются на основании ведомости подсчета объемов работ и проекта организации строительства.

В проекте принимается, что транспортировка грунта осуществляется средствами строительной организации, и следовательно, стоимость перевозок включается в состав нормативной сметной стоимости.

В ходе работы определено четыре комплекта машин, которые будут использоваться при устройстве земляного полотна. На первом участке ведущей машиной будет скрепер, а на остальных участках экскаватор с ковшом разной вместимости. Для удобства составления сметы все рассчитанные параметры свели в таблицу 5.1 – Ведомость объемов земляных работ.

Таблица 5.1- Ведомость объемов земляных работ

Разработка грунта из выемки в насыпь экскаваторами

Рабочий объем, м3

Экскаватор (обратная лопата) 1 м3

Экскаватор (обратная лопата) 1,6 м3

Экскаватор (обратная лопата) 2,5 м3

Уплотнение грунта катками

на всех участках

Разработка грунта из выемки в насыпь скреперами

Скрепер (самоходный) 10м3

Уплотнение грунта катками

Окончание таблицы 5.1

Перевозка грунта самосвалами

Нарезка сливной призмы и укрепление откосов

Планировка откосов и полотна: выемок автогрейдером

Планировка откосов выемок экскаватором-планировщиком

Планировка откосов и полотна: насыпей

Планировка откосов насыпей экскаватором-планировщиком

Расчет сметной стоимости работ по главе «Земляное полотно» представлен в приложении Б.

Стоимость строительства участка земляного полотна автомобильной дороги включает общую сумму затрат на выполнение всех видов строительно-монтажных работ, проектно-изыскательских и прочих работ и определяется сводным сметным расчетом, который служит лимитом средств на весь период строительства.

В соответствии с действующей номенклатурой сводный сметный расчет на строительство участка земляного полотна автомобильной дороги состоит из ряда глав. Стоимость работ по каждой главе сводного сметного расчета определяется на основе локальных смет.

Стоимость работ,согласно сводного сметного расчета составила: 59 401 тыс. руб. с НДС.

6. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ

6.1 Обеспечение безопасности при сооружении земляного полотна

6.1.1 Мероприятия по охране труда

При сооружении земляного полотна используются машины:

Работы на этих машинах являются потенциально опасными. Персонал машин находятся в непосредственной близости от горюче-смазочных материалов, электросетей. Также, к потенциально-опасным факторам нужно отнести машины и механизмы, использующиеся при сооружении земляного полотна.

Сосредоточенный на объекте потенциал опасности создает угрозу причинения ущерба здоровью людей, объектам техносферы, окружающей среде и реализуется в форме опасных событий (например, пожар, взрыв, выброс опасных веществ и др.).

Основная причина несчастных случаев при сооружении земляного полотна — обрушение грунта в процессе его разработки и при последующих работах в траншеях и котлованах.

Причины обрушений могут быть самыми разными, а именно: превышение нормативной глубины разработки выемки без креплений или неправильного устройства их, разработка траншей и котлованов с недостаточно устойчивыми откосами, нарушение технологии производства земляных работ, возникновение неожиданных нагрузок от строительных материалов и конструкций, землеройных и транспортных машин, при отсутствии или неправильном устройстве водоотлива.

Несчастные случаи могут также иметь место при несоблюдении определенных расстояний от действующих электрокабелей и трубопроводов, неправильной эксплуатации строительных машин и механизмов. Мероприятия по безопасности труда при выполнении земляных работ заключаются, главным образом, в предупреждении обвалов грунта. Предотвращаются обрушения двумя способами: устройством пологих откосов и установкой креплений. Расчет равнопрочного откоса.

Определить допустимую крутизну откоса выемки в глине глубиной 9 м при наличии нагрузки на поверхности 4 кПа.

Решение. Для решения воспользуемся приближённым аналитическим методом равнопрочного откоса, предложенным профессором Р.Р. Масловым,

где У – значение равнопрочного откоса.

По табл. 5.1 [2] для глины принимаем с = 19 кПа; φ = 17 ○ ; γ = 1950 кг/м 3 = =19,5 кН/м 3 .

Для построения кривой равнопрочного откоса задаёмся координатой z и определяем ординату у.

Определяем значения постоянных членов формулы (5.1):

1/(γ∙tg 2 φ) = 1 / (19,5 ∙ tg 2 17 ○ ) = 0,55 кН/м 3 ,

с ∙ ln(tgφ ∙ p + c) = 19 ∙ ln(tg17 ○ ∙ 2 + 19) = 56,6. Результаты вычислений при разных z сводим в табл. 6.2

Таблица 6.2 — Определение крутизны откоса выемки

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector