Nmexpertiza.ru

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

Расчет динамической устойчивости откосов

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.

Предполагаем, что центр O и радиус кривизны R поверхности скольжения заранее известны. В этом методе силы взаимодействия между соседними отсеками не учитываются, опираясь на то, что сумма этих сил должна быть равна нулю, а суммарный момент от них относительно точки O невелик. Касательная сила от всех нагрузок PQi=Pisin αi является сдвигающей силой, вызывающей сползание откоса.
Сила сопротивления сдвигу сыпучего тела, находящегося за поверхностью скольжения (реакция), может быть представлена в виде суммы сил трения и сцепления:

где
Ni – нормальная реакция опоры.
si – длина дуги поверхности скольжения в пределах данного элемента i
φi – угол внутреннего трения в пределах дуги si
ci – удельное сцепление в пределах дуги si.

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:

где
μ – коэффициент динамической сейсмичности, значения которого рекомендуется при расчете естественных склонов принимать по табл. 1. При расчете искусственных откосов (насыпи дорог, плотины т.д.) значения коэффициента из табл. 1 следует (приближенно) увеличивать в 1,5 раза.

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 условие равновесия i-го отсека. Г.М. Шахунянц в общем случае принимает, что равнодействующая внешних активных сил Pi наклонена к вертикали под углом θi. Мы для упрощения рассуждений будем рассматривать случай, когда сила Pi вертикальна, то есть угол θi = 0, тогда

При смещении текущего отсека в сторону возможного смещения всей призмы, значения αi берутся со знаком плюс, при смещении отсека в обратную сторону — со знаком минус.

Согласно основным законам строительной механики, заменим влияние вышележащей части призмы на отсек силой Fi-1, а влияние нижележащей части — аналогично силой Fi. В общем случае Г.М. Шахунянц принимает, что сила Fi-1 направлена под некоторым углом ηi-1 к горизонту, сила Fi – под углом ηi к горизонту и т.д. Мы же в данном случае допустим, что силы Fi направлены по прямым, параллельным направлению реакции удерживающей конструкции, которое примем горизонтальным (как это обычно принимается при вертикальности грани контакта грунта с удерживающей конструкцией). Поэтому все силыFi рассматриваем ориентированными горизонтально, то есть ηi = 0.

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).

Читать еще:  Пластиковые листы для отделки откосов

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.

Применение верификационных тестов при расчетах устойчивости земляного полотна железнодорожного пути

Анализ современного состояния проектирования, строительства и эксплуатации инфраструктурных объектов свидетельствует о необходимости реализации комплекса мер по повышению качества расчетных обоснований проектных решений. В настоящее время производить расчеты инфраструктурных объектов невозможны без применения современного программного обеспечения.

Для приведения уровня качества расчетных обоснований проектных решений современных инфраструктурных объектов строительства проектным организациям рекомендуется осуществлять расчеты не менее, чем по двум сертифицированным программных комплексов, проводить сопоставительный анализ полученных результатов, так называемая верификация. Такая практика широко применяется в развитых странах. Эти верификационные тесты предназначены для проверки инженером правильности расчета устойчивости земляного полотна железнодорожного пути в расчетной программе.

Органами государственной экспертизы рекомендуется запрашивать в необходимых случаях расчетные обоснования конструктивных решений с использованием двух независимо разработанных программ.

Как известно, земляное полотно железных дорог представляет собой сложный комплекс грунтовых объектов, работающих в сложных условиях природно-климатической среды и динамических нагрузок. Все элементы железнодорожного пути по прочности, устойчивости и состоянию должны обеспечивать безопасное движение поездов. Для проверки обеспечения безопасности состояния земляного полотна применяют различные расчеты.

Несмотря на большое многообразие методик и возможностей решения расчетов устойчивости земляного полотна, необходимо проводить оценку достоверности выполненных расчетов в различных геотехнических программах.

Положительным результатом верификации является соответствие результатов расчетов значениям «эталонного решения» с допустимой погрешностью. Погрешность определяется путем сравнения результатов расчета с «эталонными» решениями.

На основании общедоступных методик и примеров, приведенных в открытых литературных источниках, сотрудники института провели верификационный анализ в геотехнической программе GEO5 — Устойчивость откосов (Версия программы: 2016.49).

Верификационный тест № 1
Модель, описанная в [1-2], представляет собой простой анализ однородного склона с одинаковыми свойствами грунта. Эта модель впервые опубликована в исследовании [3]. Физико-механические свойства грунта склона: с = 3,0 kN/m2; φ = 19,6°; γ = 20,0 kN/m3.

Результаты расчета полученными различными методами приведены в таблице 1. Как видно из таблицы 1, результаты, полученные программами Slide, SVSLOPE и GEO5-Устойчивость откосов, достаточно хорошо согласуется. Отличия по полученным коэффициентам устойчивости составляет по методу Bishop и Spenser 0,2%.

Таблица 1 – Результаты верификационного анализа

Левая точка поверхности скольжения

Правая точка поверхности скольжения

«GEO5 — Устойчивость откосов»

Шахунянц

Верификационный тест № 2
Модель, описанная в [4], представляет собой простой анализ однородного склона сложенного из супеси, с одинаковыми свойствами грунта, с учетом уровня грунтовых вод. Дополнительно были проведены расчеты с укреплением анкерами. Физико-механические свойства грунта склона и характеристики анкера: с = 21,0 kN/m2; φ = 27,0°; γ = 18,5 kN/m3, γsat = 19,50 kN/m3, F = 20 kN/m2, FА = 200 kN, bA=2.00 м, Hзакрепления анкера = [x,z] = [16.00;9.00].
Результаты расчета, полученные различными методами, приведены в таблице 2. Как видно из таблицы 2, результаты расчета без оптимизации линии поверхности скольжения, полученные авторами и выполненные нами, совпадают. Нами также были дополнительно проведены расчеты с учетом оптимизации поверхности скольжения. Результат расчета с учетом оптимизацией на 1-4% меньше, чем без оптимизации. Что также необходимо учитывать при проектировании.

Таблица 2 – Результаты верификационного анализа

[4] и «GEO5 — Устойчивость откосов» (ООО «ИПИТ»)

Bishop (Anchored slope)

Spencer (Anchored slope)

Шахунянц

«GEO5 — Устойчивость откосов» с учетом оптимизации

Bishop(Anchored slope) (рис. 1)

Spencer (Anchored slope) (рис. 2)

Шахунянц

Шахунянц (Anchored slope) (рис. 3)

В строительной практике для определения устойчивости грунтового сооружения, как правило, используются методы предельного равновесия, регламентированные нормативными источниками и разработанные такими авторами как Шахунянц, Маслов, Терцаги, Бишоп, Моргенштерн, Спенсер и многими другими, однако ни один из авторов расчета устойчивости не предполагал в своем методе наличие геосинтетических прослоек. Отечественной нормативной документацией предлагаются методы учета геосинтетических материалов в расчетах, в то же время методы разнятся в зависимости от отрасли (а.д. или ж.д.), года выпуска и взглядов авторов документа. Единый подход для учета геосинтетических материалов в расчетах, регламентированный нормативной документацией, на данный момент отсутствует, в связи с чем, все чаще прибегают к расчетам методом численного моделирования.

Метод численного моделирования (программный комплекс Plaxis) позволяет решать сложные геотехнические задачи, связанные с индивидуальным проектированием и более корректно выполнять расчеты сооружений с геосинтетическими материалами, учитывая как прочностные характеристики материала, так и его деформацию в процессе эксплуатации (перемещение, растяжение, разрыв). В мировой практике применение подобных комплексов считается современным и актуальным подходом. Применение численных методов расчета с 2010 года начинает регламентироваться некоторыми отечественными нормативными источниками.

Вывод. Следует иметь в виду, что опыт накопленный в геотехническом проектировании свидетельствует о необходимости тщательного анализа и проверки полученных результатов. Также необходимо учитывать, что на рабочих компьютерах инженеров должны быть не один, а как минимум два программных расчетных комплексов.

Список использованных источников
[1] Rocscience Inc. (2015). Slope Stability. Verification Manual Part I. Slide. 2D limit equilibrium slope stability for soil and rock slopes Точка доступа: https://www.rocscience.com/help/slide/webhelp/pdf_files/verification/Slide_SlopeStabilityVerification_Part1.pdf (Дата обращения: 22.09.2016).
[2] SVSLOPE Slope Stability Modeling Software. Verification Manual SoilVision Systems Ltd. Saskatoon, Saskatchewan, Canada. Точка доступа: https://www.soilvision.com/downloads/software/svoffice2009/SVSlope_Verification_Manual.pdf (Дата обращения: 22.09.2016).
[3] Giam, P.S.K. and I.B. Donald (1989), «Example problems for testing soil slope stability programs», Civil Engineering Research Report No. 8/1989, Monash University, ISBN 0867469218, ISSN 01556282.
[4] GEO5 Slope Stability — Verfication manual. Точка доступа: http://www.finesoftware.ru/rukovodstvo-po-proverke/ (Дата обращения: 22.09.2016).

Рисунок 1 – Результаты расчета устойчивости откосов земляного полотна методом Bishop (Anchored slope) с оптимизированной поверхностью скольжения

Рисунок 2 – Результаты расчета устойчивости откосов земляного полотна методом Fellenius/Petterson (Anchored slope) с оптимизированной поверхностью скольжения

Рисунок 3 – Результаты расчета устойчивости откосов земляного полотна методом Шахунянц (Anchored slope) с оптимизированной поверхностью скольжения

Рисунок 4 – Результаты расчета устойчивости откосов земляного полотна методом конечных элементов с выводом величины Epsilon

Рисунок 5 – Результаты расчета устойчивости откосов земляного полотна методом конечных элементов с выводом величины осадки dx

Рисунок 6 – Результаты расчета устойчивости откосов земляного полотна методом конечных элементов с выводом величины осадки dz

Геотехнологии. Безопасность жизнедеятельности

Расчет устойчивости откосов ограждающих дамб золоотвалов

Б езопасная и эффективная работа золоотвала Топарской ГРЭС № 2 возможна при организации наблюдений за состоянием устойчивости откосов ограждающих и внутренних разделительных дамб. Исследуемый золоотвал овражного типа образован ограждающими дамбами № 1, № 3 и хвостовой частью дамбы № 3, а также природными возвышенностями. Рельеф основания всей площади золоотвала имеет общий понижающий уклон в сторону ограждающих дамб № 1, № 3.

При гидравлической укладке золошлакового материала в отвал ограждающие дамбы подвергаются гидравлическому давлению этого материала в водонасыщенном состоянии (или воды отстойного пруда), а также воздействию фильтрационного потока.

Гидрогеологические условия всех дамб Топарской ГРЭС определяются наличием золоотстойников – сбросные, технические воды и атмосферные осадки, инфильтруясь через золу и дресвяно-щебневы прослои в теле дамб, подпитывают природные грунтовые воды, приуроченные к элювиальным грунтам (кора выветривания скальных пород). Анализ материалов прошлых лет [1] по золоотвалу показывает повышение уровня подземных вод в связи с наращиванием дамб и расширением золоотвала. Скорость подъема уровня грунтовых вод в теле дамб обусловливается литологическим составом грунтов и достигает 0,5 м в год.

Читать еще:  Как закрыть откосы двери ламинатом

Разведочными работами золоотвала Топарской ГРЭС установлено, что происходит фильтрация из водохранилища под телом ограждающих дамб №1 и № 3 через мелкие пески четвертичного возраста. Частичную фильтрацию можно предполагать в обход дамбы через дресвяно-щебневы породы девона и на отдельных участках через тело плотины. Фильтрация имеет напорно-безнапорный характер движения: напорный – под плотиной, свободный – в обход плотины и в нижнем бьефе. Депрессионная кривая имеет сложную форму, понижаясь к центру тела дамбы в продольном и поперечном профилях. В верхнем бьефе воды вскрыты на глубинах от 0.0 до 5.60-9.0 м, по оси дамбы – на глубинах 3.40-12.0 м. В нижнем бьефе воды залегают на глубине 0.50-1.40 м.

Устойчивость ограждающих и разделительных дамб хвостохранилищ определяется комплексом инженерно-геологических, гидрогеологических и техногенных факторов, из которых наибольшее влияние оказывают следующие: физико-механические характеристики грунтов и хвостов; технология возведения и эксплуатации сооружения; характер основания; гидродинамические, гидростатические, сейсмические и динамические силы.

При расчетах устойчивости откосов ограждающих дамб хвостохранилищ необходимо учитывать, что физико-механические характеристики тела дамбы претерпевают существенные изменения в процессе строительства и эксплуатации сооружения за счет: неравномерности намыва и заполнения секций золоотвала, изменения пьезометрического уровня воды, фильтрации и выноса глинистых частиц из тела дамбы, температурного режима, наращивания высоты дамбы, влияния транспортных средств и т.п.

С геомеханической точки зрения ограждающее намывное сооружение представляет собой водонасыщенный массив, который находится в динамическом состоянии. В результате намыва отходов происходит рост ограждающего сооружения в высоту, что приводит к деформациям намывного массива. С появлением прудка и по мере роста высоты сооружения в нем происходит изменение фильтрационного режима.

В процессе строительства и эксплуатации насыпных ограждающих дамб сталкиваются с различными видами фильтрации воды. Различают фильтрационные потоки допустимые, которые в случае принятия соответствующих мер не являются опасными для сооружения, и недопустимые, которые представляют угрозу для устойчивости сооружения. Возникновению опасных сосредоточенных фильтрационных потоков могут способствовать недостаточное и нетщательное уплотнение отсыпаемого грунта; таяние льда, попавшего в насыпь во время отсыпки грунта; неравномерная осадка основания.

Для обоснования устойчивости откосов ограж­дающих дамб требуется детальное изучение всех факторов, влияющих на процесс сдвижения пород насыпного сооружения, при этом решающее значение приобретает выбор способа расчета, который отвечал бы конкретным гидрогеологическим условиям и физико-механическим свойствам пород, слагающих тело дамб и их оснований.

Разнообразие инженерно-геологических и гидротехнических условий, технических решений по возведению ограждающих дамб и способов их наращивания в процессе работы золоотвалов, намываемых гидротранспортом, предопределило наличие разных способов расчета устойчивости откосов насыпных сооружений, учитывающих конкретные случаи нарушения целостности ограждающих дамб.

Исследуемые способы расчета производят оценку состояния отдельных элементов ограждающего сооружения (устойчивость низового откоса, откоса дамбы и отдельных плоских прослойков дамбы с глинистым экраном). Однако золошлаковые отвалы представляют собой единую технологическую систему, которые занимают значительные территории с разной топографией земной поверхности, различными условиями намыва и сроком эксплуатации, имеют общее для всех ограждающих и разделительных дамб основание. Поэтому необходимо при расчетах устойчивости рассматривать влияние на состояние ограждающих дамб обводненности пород тела дамб и грунтов основания и дополнительных нагрузок со стороны шлакоотвала.

Анализ существующих методик и решений показал, что основное внимание в них уделено устойчивости собственно откоса дамбы и влиянию гравитационных и фильтрационных сил. По нашему мнению, недостаточно изучены вопросы устойчивости единой механической системы «шлакоотвал-дамба» и собственно дамбы по основанию с учетом изменяющихся во времени физико-механических свойств грунтов тела дамб и их основания, геометрических параметров сооружения, степени обводненности шлакоотвала и сдвигающего действия сил гидростатического давления. Для решения данной задачи разработаны научно-методические основы расчета устойчивости ограждающих дамб шлакоотвалов и прочих хвостохранилищ, имеющих высокую степень обводненности.

Разработаны две расчетные схемы устойчивости системы «шлакоотвал-дамба» и устойчивости дамбы при сдвигающем действии сил гидростатического давления. Наиболее важные особенности предложенных решений в рамках совершенствования методики расчета устойчивости ограждающих дамб и шлакоотвалов состоят в следующем:

1) разработана расчетная схема устойчивости системы «шлакоотвал-дамба», которая учитывает соотношение сдвигающих и удерживающих сил, действующих по основанию дамбы и шлакоотвала, которая позволяет оценить степень устойчивости данной механической системы;

2) разработана расчетная схема устойчивости дамбы по её основанию, учитывающая сдвигающее действие сил гидростатического давления при высокой степени обводненности шлакоотвала. В соответствии с законом Паскаля величина гидростатического давления линейным образом зависит от глубины шлакоотвала, а эпюра имеет треугольную форму.

На рисунке 1 представлена расчетная схема системы «шлакоотвал-дамба», которая учитывает геометрические параметры сооружения, взаимодействие элементов системы «шлакоотвал – дамба», степень обводненности шлакоотвала и топографию земной поверхности.

Для оценки состояния ограждающей дамбы строится поперечный профиль по известным геометрическим параметрам дамбы, шлакоотвала и углу наклона основания шлакоотвала. Схема разбивается на расчетные элементы, определяются сдвигающие и удерживающие силы, оказывающие воздействие на дамбу.

Рассмотрим устойчивость системы «шлакоотвал-дамба».

I. Выполняем расчет первого элемента системы (дамбы).

Определяем вес дамбы с учетом треугольника С1DF:

(1)

где SABCD и SC1DF – площади фигур на рисунке 1.

Вычисляем нормальные силы блока, действующие на основание АD:

(2)

Вычисляем сдвигающие силы, действующие на призму возможного обрушения по поверхности скольжения АD:

(3)

Определяем удерживающие силы в соответствии с теорией предельного равновесия для данного расчетного элемента по поверхности скольжения АD:

(4)

II. Выполняем расчет второго элемента системы – шлакоотвала.

Вычисляем вес шлакоотвала – фигуры EDF:

(5)

где SEDF – площадь фигуры на рисунке 1.

Вычисляем нормальные силы, действующие на основание шлакоотвала длиной DE:

(6)

Рисунок 1 – Схема к расчету устойчивости системы «шлакоотвал-дамба»

Вычисляем сдвигающие силы, действующие на призму возможного обрушения, по поверхности скольжения DE:

(7)

Определяем удерживающие силы в соответствии с теорией предельного равновесия для расчетного элемента системы – шлакоотвала по поверхности скольжения DE:

(8)

III. Составляем уравнение предельного равновесия системы «шлакоотвал-дамба». Определяем суммарные сдвигающие и удерживающие силы системы

(9)

(10)

Коэффициент запаса системы определяем как отношение удерживающих и сдвигающих сил, действующих по линии АЕ, определяется по формуле

(11)

где nз – нормативное значение коэффициента запаса.

Рассмотрен простейший случай расчетной схемы с прямолинейным основанием. При более сложной геометрии дамбы и топографии земной поверхности, основание системы разбивается на участки, а сама система – на расчетные блоки. Разработана компьютерная программа «Дамба-I», позволяющая выполнять расчеты устойчивости при различных геометрических параметрах сооружения, при изменении физико-механических характеристик грунтов тела дамбы и ее основания, учитывающая изменение угла наклона основания земной поверхности золоотвала.

Для оценки состояния дамб при сложной топографии земной поверхности золоотвала рассмотрим вопрос устойчивости системы «шлакоотвал-дамба» для условий Топарской ГРЭС № 2 при увеличении наклона основания. Результаты выполненных расчетов приведены в таблице.

Выполненные расчеты подтверждают достаточную степень устойчивости системы «шлакоотвал-дамба» для условий дамбы № 3 Топарской ГРЭС № 2.

Столь высокие значения коэффициентов запаса системы обусловлены равнинным характером местности, на которой они расположены, с наклоном от 0,5 до 1,5°. Применение указанной расчетной схемы целесообразно при больших значениях углов наклона участков формирования шлакоотвалов (более 5 – 10°). График изменения коэффициента запаса устойчивости системы «шлакоотвал-дамба № 3» приведен на рисунке 2.

Нарушение же целостности насыпной дамбы № 3 может произойти в результате повышения уровня воды в верхнем бьефе пруда-отстойника и образования в теле дамбы неустановленных опасных ходов сосредоточенной фильтрации.

Читать еще:  Как ставить маячки для откосов

Для анализа устойчивости системы «шлакоотвал-дамба» при высокой степени обводненности шлакоотвала разработана расчетная схема устойчивости дамбы по её основанию (рисунок 3), которая учитывает сдвигающее действие сил гидростатического давления. При решении данной схемы учитывается равнодействующая сил гидростатического давления, направленная вдоль основания дамбы, которая оказывает сдвигающее действие.

Рассмотрим устойчивость дамбы под действием сил гидростатического давления воды (рисунок 3).

(I) Определяем вес дамбы

(12)

где SABCD – площадь поперечного сечения дамбы;
γд – объемный вес пород дамбы.

Вычисляем нормальные силы блока, действующие на основание АD:

(13)

Оценка устойчивости склонов

Краткая информация об оценке устойчивости склонов

Суть метода оценки устойчивости склонов

  • оценка устойчивости склонов ;
  • оценка оползней ;
  • прогноз оползней ;
  • оценка геологического риска оползней ;

Оценка устойчивости склонов и риск возникновения оползней могут быть определены с помощью геофизических методов.

Геофизические исследования при оценке устойчивости склонов и определению риска оползней сводятся к следующим работам:

1) определение поверхностей скольжения, трещин отрыва и границ оползня;

2) изучение строения и состояния основного деформируемого горизонта;

3) определение границ обводнения зон в грунтовом массиве и изменений свойств пород вблизи зоны смещения;

4) мониторинг оползневых процессов.

⦁ достоверный экспресс метод;

Устойчивость склонов. Оценка устойчивости склонов

Оценка устойчивости склонов и риск возникновения оползней могут быть определены с помощью геофизических методов.

Геофизические исследования при оценке устойчивости склонов и определению риска оползней сводятся к следующим работам:

1) определение поверхностей скольжения, трещин отрыва и границ оползня;

2) изучение строения и состояния основного деформируемого горизонта;

3) определение границ обводнения зон в грунтовом массиве и изменений свойств пород вблизи зоны смещения;

4) мониторинг оползневых процессов.

Основными методами для решения этих задач являются сейсморазведка и электроразведка.

Угроза оползней

Главными физико-геологическими предпосылками для применения геофизических методов являются:

1) наличие поверхности, зоны скольжения, в которых происходят изменения геоэлектрических и сейсмических характеристик горных пород;

2) деформация тел приводит к изменению их характеристик по сравнению с основным, ненарушенным массивом;

3) оползневое тело отличается ярко выраженной анизотропией вследствие наличия трещин, неоднородностей, что является одной из важнейших особенностей оползней.

Самыми сложными при геофизическом изучении являются пластические, инсеквентные оползни, т.к. имеют слабо выраженные отличие глинистых структур оползневых структур и ненарушенных структур.

Современные методы геофизики: электротомографический и сейсмотомографический методы позволяют решать и такие сложные задачи.

⦁ Электротомографический метод позволяет определить картину 2D распределния удельного электрического сопротивления в сеточной модели среды.

⦁ Сейсмотомографические методы позволяют определить пространственное 3D и 2D распределение скоростей продольных P и поперченых S волн и отношения скоростей.

Вероятность оползня

Данные подходы позволяют выявить выраженную анизотропию и локальную неоднородность на данных участках, на которых существует вероятность оползня.

Сейсмотомографичекие разрезы характеризуют соотношения скоростей и величину динамического коэффициента Пуассона, который чувствителен к изменению напряженно-деформированного состояния пород и отражает степень устойчивости склона.

Расчет устойчивости склона

Комплексный геофизический подход, применение методов электроразведки и сейсморазведки позволяют составить достоверную картину, характеризующую риски и причины возникновения оползней.

Особенности геологического строения склона возможно использовать при математическом моделировании устойчивости склона инженерно-геологическими методами.

Оценка устойчивости склонов. Скачать брошюру ООО «ГеоШтамп» в формате PDF

Заказать оценку устойчивости склонов

Все права защищены, 2010-2030

Копирование информации с данного сайта допускается только со ссылкой на http://geostamp.ru

Предложения, размещенные на данном интернет-сайте, не являются публичной офертой.

Расчет устойчивости откосов. Управление состоянием и контроль динамики деформаций откосов

Курс содержит методики расчетов прочности и устойчивости, управления и контроля за состоянием бортов карьеров, уступов, отвалов, откосов дорожных, строительных и гидротехнических сооружений.

Для инженеров-проектировщиков, инженеров-строителей, инженеров дорожно-строительных предприятий, предприятий горной промышленности, проектных институтов.

  1. Физико-механические свойства пород, грунтов и методики их определения.
    • Геомеханические процессы и влияющие на них основные физические законы.
    • Виды деформации откосов. Анализ деформационных процессов на различных откосах. Оползни, обрушения, оплывины, просадки.
    • Механика грунтов. Сцепление в массиве и в образце. Угол внутреннего трения. Объемный вес и плотность. Учет свойств пород, их взаимодействие.
    • Технологии определения физико-механических свойств грунта, горных пород. Различия в методах оценки свойств скальных и рыхлых пород. Коэффициент структурного ослабления.
  2. Ключевая методика расчетов. Поиск источников обрушений.
    • Метод алгебраического сложения сил на криволинейной поверхности скольжения. Способы построения поверхности скольжения.
    • Распространенные схемы расчетов для однородного откоса. Использование компьютерных моделей породного массива в формате 3D для оценки устойчивости бортов и отвалов. Переход от 3-мерной модели свойств пород к 2-мерным методикам расчетов. Практические занятия по расчету устойчивости однородного откоса с применением MS Excel.
    • Расчет устойчивости для неоднородного откоса. Рекомендации к выбору коэффициента запаса устойчивости. Районирование откоса по физико-механическим свойствам пород. Розетка устойчивых углов. Практические занятия по расчету устойчивости неоднородного обводненного откоса (MS Excel).
  3. Управление состоянием откосов.
    • Влияние фактора времени. Скорость относительной деформации. Роль воды (статической и динамической) в нарушениях устойчивости. Планировка дна и откосов. Мероприятия по осушению карьеров.
    • Устойчивость рабочих уступов откоса и ширина призмы возможного оползания. Расчеты.
    • Противооползневые мероприятия. Применение укрепительных конструкций и сооружений, в том числе габеонов. Особенности повышения устойчивости ярусов отвала. Специальные технологии горных работ. Оперативные мероприятия по укреплению откосов, превентивные мероприятия.
  4. Особенности расчетов устойчивости отвалов.
    • Подошвенные и подподошвенные оползни. Расчет устойчивости отвала, нагруженного оборудованием.
    • Оценка устойчивости выработок в сложных условиях (повышенная сейсмическая активность, многолетняя мерзлота, наличие подземных вод).
    • Практические занятия по расчету устойчивости откоса отвала (дамбы, склада песка и т.п.) с учетом пригрузки механизмами с применением MS Excel.
  5. Влияние технологии работ на состояние бортов карьеров и отвалов. Геомеханика комбинированного способа ведения работ. Риски вертикальной деформации при наличии подземных видов работ. Опыт изучения геомеханических процессов при комбинированном способе разработки.
  6. Мониторинг и его виды.
    • Методика ведения геомеханического мониторинга. Современные методы контроля за состоянием устойчивости бортов откосов. Радарный мониторинг. Использование сканирующих устройств. Наблюдательная станция и систематический мониторинг.
    • Требования к наблюдениям. Интерпретация полученных результатов. Поиск участков, источников деформации. Контроль динамики деформаций.
  7. Практика анализа деформационных процессов на различных откосах в сложных условиях.
    • Опыт отработки карьера янтаря «Приморский» (воздействие поверхностных и подземных вод, песчано-глинистые породы)
    • Опыт проектирования карьеров месторождений «Удокан» и «Черногорское» (слоистость массива, температурный режим, вечная мерзлота, складирование сложных смесей).
  8. Необходимые изыскания для оценки устойчивости.
    • Схема работы со специализированными организациями. Рекомендации по составлению тех. задания и договорной работе. Меры по повышению ответственности проектировщиков и исполнителя.
    • Минимальный и рекомендуемый состав изысканий. Полевые и камеральные работы, выделение ИГЭ (инженерно-геологических элементов).
    • Основные нормативные документы.
    • Документальное оформление несоответствий в документации. Риски заказчика и способы их минимизации.
  9. Круглый стол. Обсуждение конкретных проблем участников.

Удостоверение о повышении квалификации в объеме 24 часов (лицензия № 3053 от 03.07.2017).

Для оформления удостоверения необходимо предоставить:

  • копию диплома о высшем или среднем профессиональном образовании (в случае получения диплома не в РФ, просим уточнить необходимость процедуры признания иностранного диплома в РФ по контактным телефонам или электронной почте)
  • копию документа, подтверждающего изменение фамилии (если менялась).

В пакет участника входит:

  • обучение по заявленной программе;
  • комплект информационно-справочных материалов;
  • кофе-брейки.

Посмотреть полную программу семинара и зарегистрироваться на него Вы можете на сайте.

Возможно корпоративное обучение (для сотрудников только Вашей компании) или специальные предложения для корпоративных клиентов.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector