Nmexpertiza.ru

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

Расчет откоса с нагрузкой

Расчет устойчивости откосов земляного полотна

Расчеты устойчивости земляного полотна проводятся применительно к периодам неблагоприятного состояния грунтов. Расчеты основываются на закономерностях механики грунтов, изучающей деформации и сопротивления грунтов внешним нагрузкам.

Устойчивость откосов земляного полотна оценивается величиной коэффициента устойчивости, определяемого из основного уравнения статики

Согласно действующим нормативным документам, устойчивость земляного полотна считается обеспеченной, если .

Разработан графоаналитический метод, который заключается в следующем: задаются очертанием откоса и проверяют устойчивость откоса путем вычисления коэффициента устойчивости.

Наблюдения показали, что обрушение откосов происходит по вогнутым поверхностям, называемым кривыми скольжения, близким к поверхности кругового цилиндра. Отсюда название метода – метод круглоцилиндрических поверхностей.

Для насыпных откосов и откосов выемок из однородных грунтов кривую скольжения можно принимать по дуге окружности радиуса R (рис. 3.5).

Рис. 3.5. Схема к определению коэффициента устойчивости сползающего

Кривые скольжения проходят через любую точку на поверхности насыпки и через подошву откоса, если насыпь возведена на прочном основании. Если основание под насыпью слабое, то кривые скольжения захватывают и грунт основания.

Расчет устойчивости откосов графоаналитическим методом основан на обосновании определенного положения центра кривой скольжения и а построении из этого центра кривых скольжения, проходящих через разные точки земляного полотна.

Для каждого положения кривой скольжения определяют коэффициент устойчивости.

Положение центра кривой скольжения зависит от свойств грунтов, слагающих откосы земляного полотна.

Для грунтов обладающих только сцеплением и малым углом внутреннего трения положения центра кривой скольжения находят на пересечении двух прямых, проведенных под углом α1 и β к бровке.

Величины α1иβ зависит от крутизны откоса. Из опыта принимают α1 = 25 ÷ 29°, β= 37 ÷ 40°.

Для общего случая, когда грунт обладает и сцеплением и внутренним трением центры кривых скольжения, будут находиться на продолжении прямой АВ (рис. 3.6). Точку А получаем, откладывая углы α1 и β, точку В, откладывая вниз от подошвы насыпи высоту Н и в сторону 4,5 Н. Этот метод построения центров кривых скольжения получил имя шведского ученого Феллениуса.

Рис. 3.6. Расчетная схема для нахождения центров кривой скольжения

Продолжение линии АВ является геометрическим местом центров кривых скольжения. Определенному положению центра кривой скольжения соответствует минимальное значение коэффициента устойчивости .

Чтобы найти наиболее опасное положение кривых скольжения, намечают несколько возможных положений кривых скольжения. Например, может быть намечено семейство кривых, проходящих через подошву откоса и выходящих на поверхность в ¼, ½ и ¾ ее ширины.

Положение центра каждой кривой скольжения находят на пересечении перпендикуляра, восстановленного из середины хорды, стягивающей концы кривой скольжения, с продолжением прямой АВ.

Для каждой кривой определяют коэффициент устойчивости. Для этого массив грунта разбивается вертикальными плоскостями на ряд призм шириной 3–5 м и толщиной 1 м (перпендикулярно чертежу). Вычисляется вес каждой призмы. Вес подвижной нагрузки от автомобилей учитывается введением эквивалентной нагрузки, добавляемой к весу грунтового массива.

В соответствие с п. 5.2.2 ГОСТа 52748 – 2007 [4] при расчете устойчивости подпорных стенок и откосов насыпи нормативная нагрузка (НК) от транспортных средств приводится к эквивалентному слою грунта земляного полотна по формуле

,

где К = 8,3 – нормативная нагрузка НК, кН;

d = 3,6 – база нормативной нагрузки НК, м;

c = 2,7 – колея нормативной нагрузки НК, м;

– плотность влажного грунта, кН/м 3 .

Соответственно удельное давление на поверхности насыпи

р = Нэγгр = 2,246х20 = 44,93 кН/м 2 .

Полученная равномерно распределенная нагрузка во-первых неправомерно неизменна для дорог всех категорий, во-вторых завышена, по сравнению с европейскими нормами.

Силу тяжести каждой призмы переносят из центра тяжести на линию скольжения. Определяют моменты сдвигающих и удерживающих сил относительно центра кривой скольжения

,

где L – длина кривой скольжения.

Касательные силы Qsinαi призм, расположенные слева от вертикальной оси ОУ, войдут в знаменатель со знаком «–», так как будут действовать против направления скольжения массива. На этом основан эффект повышения устойчивости откосов пригрузкой подошв насыпей.

Метод круглоцилиндрических поверхностей не дает возможности сразу запроектировать откос с данным заранее коэффициентом устойчивости. Задача решается методом последовательных приближений. Если для какого-нибудь положения кривой скольжения получится

ПО Кредо Откос 2.1

  • Описание
  • Отзывы
  • Доставка
  • Подарки

Описание

В программе ОТКОС решаются задачи анализа устойчивости земляного полотна при проектировании оснований зданий и сооружений, а также автомобильных дорог.

С программой поставляется начальная база из песчаных и пылевато-глинистых грунтов, которую можно дополнять новыми грунтами и уточнять их физико-механические характеристики.

Читать еще:  Песчаный овес для укрепления откосов

Формирование и корректировка базы данных по грунтам

Метод определения параметров добавляемого грунта устанавливается в соответствии с полнотой исходных данных и в зависимости от способа их получения.

  • По лабораторным испытаниям – расчетные параметры грунтов принимаются на основе статистической обработки результатов лабораторных испытаний. Метод рекомендуется при обследовании существующих насыпей и выемок. Это самый надежный метод, например, для реконструкции или для детального проектирования земляного полотна в сложных грунтово-геологических условиях.

При создании грунта пользователя по лабораторным испытаниям реализована возможность задания всех физико–механических характеристик грунта без перерасчета. Поля параметров доступны для редактирования.

  • Минимум данных – расчетные параметры прочности грунтов принимаются по литературным и справочным источникам. Метод рекомендуется для предварительных оценок устойчивости откосов выемок и насыпей при недостаточности данных.

Добавленные грунты можно экспортировать в отдельный файл, для последующего использования в других проектах.

Исходные данные

Исходными данными для выполнения задачи по оценке устойчивости земляного полотна служат:

  • общие данные по объекту;
  • данные по конструкции и грунтам земляного полотна;
  • данные по грунтам основания.


Рисунок 1. Диалог для ввода исходных данных

Основные функции

В программе ОТКОС решаются задачи механики грунтов и выполняются расчеты устойчивости откосов, в том числе:

  • Расчет толщины эквивалентного слоя грунта по ГОСТ Р 52748-2007 (от нормативной нагрузки НК).


Рисунок 2. Выбор варианта внешней нагрузки

Толщина эквивалентного слоя грунта Нэ, м при расчете устойчивости откосов насыпи от нагрузки транспортных средств (от нормативной нагрузки НК) вычисляют по формуле ГОСТ Р 52748-2007 п. 5.2.2 :

где K – класс нагрузки НК, кН,
D – база нагрузки НК, м,
С – ширина нагрузки НК, м,
γ_гр – удельный вес грунта, кН/м3.

  • Расчет толщины эквивалентного слоя по классическому методу (с учетом различных методических рекомендаций, пособий и др. нормативных документов).
  • Задание пользователем толщины эквивалентного слоя.
  • Поиск опасной кривой скольжения методом покоординатного спуска.
  • Расчет устойчивости земляного полотна по модифицированному методу Терцаги для каждой кривой скольжения, в том числе:
  • разбивка оползающего массива на блоки,
  • расчет площади и веса блоков с учетом параметров каждого слоя земляного полотна в каждом блоке,
  • расчет сдвигающих сил, сил трения и сцепления в каждом блоке,
  • расчет сдвигающих и удерживающих моментов.
  • Расчет устойчивости насыпи, в т.ч. насыпи на слабом основании с использованием армирующих прослоек из геосинтетических материалов по расчетным схемам и формулам в соответствии с ОДМ 218.5.003-2010 «Рекомендации по применению геосинтетических материалов при строительстве и ремонте автомобильных дорог. Федеральное дорожное агентство (РОСАВТОДОР), Москва 2010». В зависимости от местоположения геосинтетических материалов выполняются расчеты в соответствии с разделами:
  • для армоэлементов на слабом основании при расчете дефицита удерживающих сил на уровне основания – Раздел 8.
  • Для армоэлементов в насыпи – Раздел 11.
  • Применение геосинтетических материалов для обеспечения устойчивости на откосах — Раздел 8 п.б «Назначение конструктивных решений».



Рисунок 3. Выбор геосинтетического материала в зависимости от его местоположения

  • Расчет параметров равноустойчивого откоса по методу Н.Н. Маслова;
  • Расчет устойчивости подтопленной насыпи.
  • Расчет с учетом сейсмического воздействия.
  • Расчет местной устойчивости откосов земляного полотна.

Результаты

По результатам расчетов в программе можно создать чертеж с отображением всей схемы конструкции откоса или отдельных фрагментов этой схемы (рисунок 4).


Рисунок 4. Схема конструкции откоса насыпи

Результаты расчетов могут быть представлены также в виде отчетов, состав которых уточняется пользователем


Рисунок 5. Настройка состава отчета

При этом в отчет попадают данные по внешней нагрузке, данные по армированию насыпи и основания, данные по геосинтетическим материалам.

При какой высоте грунтового откоса необходим расчет устойчивости.

Страница 1 из 3123>

Имеем насыпной грунтовый откос из суглинка с заложением 1:1,5 высотой 30 м.
Сейсмоопасная зона (9 баллов).
Под откосом — дорога.
Конструктора уверяют, что расчет устойчивости не нужен и укрепление не нужно, так как угол обрушения Q=(45град + f/2) значительно превышает угол заложения откоса.

А я вот помню, что для откосов высотой более 12 м экспертиза всегда требовала расчет устойчивости по двум независимым методикам.

trushev
Посмотреть профиль
Найти ещё сообщения от trushev

Там места до дороги в обрез.
А дорогу двигать — вылезем за землеотвод.

В типовом для обсыпки складов дано 1:1,5. В сейсмоопасной зоне +0,25 к заложению.
Но там обсыпка — только верхние 10 метров.

Читать еще:  Как обшить сайдингом откос двери
viktorgorodn
Посмотреть профиль
Найти ещё сообщения от viktorgorodn
Podpolie
Посмотреть профиль
Найти ещё сообщения от Podpolie
viktorgorodn
Посмотреть профиль
Найти ещё сообщения от viktorgorodn

СП 34.13330.2012, СНиП 2.05.02-85* Актуализированная редакция
Автомобильные дороги
7.25 Насыпи возводят с учетом несущей способности основания. Основания разделяют на прочные и слабые.

К слабым следует относить основания насыпей высотой до 12 м, в которых в пределах активной зоны имеются слои слабых грунтов (7.8) мощностью не менее 0,5 м.

Мощность активной зоны следует принимать ориентировочно равной ширине насыпи понизу. Если слои слабых грунтов располагаются на глубинах, больших ширины насыпи понизу, а также при насыпях высотой более 12 м, мощность активной зоны устанавливают расчетом.

При насыпях высотой более 12 м, отнесение основания к прочному или слабому должно быть обосновано расчетами на устойчивость.

Расчеты устойчивости основания насыпей могут быть основаны на использовании методов, обеспечивающих возможность:

анализировать напряженное состояние основания с учетом прочности грунта основания на сдвиг, с определением степени развития в основании областей пластических деформаций;

оценивать устойчивость основания при определении наиболее вероятной опасной поверхности скольжения.

При высоте насыпи более 3 м в качестве расчетной нагрузки принимают нагрузку от собственной массы насыпи. При высоте насыпи менее 3 м дополнительно учитывают нагрузку от воздействия транспорта путем условного увеличения высоты насыпи.

Указанные расчеты должны выполняться с использованием специальных методических документов, разрабатываемых в установленном порядке.

7.26 Крутизну откосов насыпей на прочном основании назначают в соответствии с таблицей 7.4.

Грунты насыпи
Наибольшая крутизна откосов при высоте откоса насыпи, м

в нижней части (0 — 6)
в верхней части (6 — 12)

Глыбы из слабовыветривающихся пород
1:1 — 1:1,3
1:1,3 — 1:1,5
1:1,3 — 1:1,5

Крупнообломочные и песчаные (за исключением мелких и пылеватых песков)
1:1,5
1:1,5
1:1,5

Песчаные мелкие и пылеватые, глинистые и лессовые
1:1,5

1 В числителе даны значения для пылеватых разновидностей грунтов в дорожно-климатических зонах II и III и для одноразмерных мелких песков.

2 Высота откоса насыпи определяется разностью отметок верхней и нижней бровок откоса. При наличии косогорности высота откоса насыпи определяется разностью отметок верхней и нижней бровок низового откоса.

3 Наибольшую крутизну откоса насыпей из мелких барханных песков в районах с засушливым климатом назначают 1:2 независимо от высоты.

7.27 Крутизну откосов насыпей высотой до 3 м на дорогах категорий I — III назначают с учетом обеспечения безопасного съезда транспортных средств в аварийных ситуациях, как правило, не круче 1:4, а для дорог остальных категорий при высоте откоса насыпи до 2 м — не круче 1:3. На участках ценных земель допускается увеличение крутизны откосов до предельных значений, приведенных в таблице 7.4, с разработкой мероприятий по обеспечению безопасности движения (устройство ограждений и др.).

7.28 Крутизна откосов насыпей, приведенная в 7.26 и 7.27 предполагает их укрепление методом травосеяния или одерновки. При применении более капитальных методов укрепления, например с использованием геосинтетических материалов, крутизна может быть увеличена при соответствующем обосновании.

Устойчивость откосов и склонов

Устойчивость откосов и склонов

Откосом называется искусственно созданная поверхность, ограничивающая природный грунтовый массив, выемку или насыпь. Откосы образуются при возведении различного рода насыпей (дорожное полотно, дамбы, земляные плотины и. т.д.), выемок (котлованы, траншеи, каналы, карьеры и .п.) или при перепрофилировании территорий.

Склоном называется откос, образованный природным путем и ограничивающий массив грунта естественного сложения.

При неблагоприятном сочетании разнообразных факторов массив грунтов, ограниченный откосом или склоном, может перейти в неравновесное состояние и потерять устойчивость.

Основными причинами потери устойчивости откосов и склонов являются:

устройство недопустимо крутого откоса или подрезка склона, находящегося в состоянии, близком к предельному;

увеличение внешней нагрузки (возведение сооружений, складирование материалов на откосе или вблизи его бровки);

изменение внутренних сил (увеличение удельного веса грунта при возрастании его влажности или, напротив, влияние взвешивающего давления воды на грунты);

неправильное назначение расчетных характеристик прочности грунта или снижение его сопротивления сдвигу за счет, например повышения влажности;

проявление гидродинамического давления, сейсмических сил, различного рода динамических воздействий (движение транспорта, забивка свай и. т.п.).

Инженерные методы расчета устойчивости откосов и склонов

В проектной практике применяются инженерные методы расчета устойчивости, содержащие различного рода упрощающие предположения. Наиболее распространенный из них – метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения, относящий к схеме плоской задачи.

Читать еще:  Мраморная крошка для откосов

Рис. 1. Схема к расчету устойчивости откосов методом круглоцилиндрических поверхностей скольжения: а) – расчетная схема; б) – определение положения наиболее опасной поверхности скольжения; 1, 2, … — номера элементов.

Этот метод был впервые применен К. Петерсоном в 1916 г. для расчета устойчивости откосов (тогда и долгое время назывался методом шведского геотехнического общества).

Рассмотрим широко используемую модификацию этого метода. Предположим, что потеря устойчивости откоса или склона, представленного на рис. 1, а, может произойти в результате вращения отсека грунтового массива относительно некоторого центра . Поверхность скольжения в этом случае будет представлена дугой окружности с радиусом r и центром в точке . Смещающийся массив рассматривается как недеформируемый отсек, все точки которого участвуют в общем движении. Коэффициент устойчивости принимается в виде

, (1)

где и — моменты относительно центра вращения всех сил, соответственно удерживающих и смещающих отсек.

Для определения входящих в формулу (1) моментов отсек грунтового массива разбивается вертикальными линиями на отдельные элементы. Характер разбивки назначается с учетом неоднородности грунта отсека и профиля склона так, чтобы в пределах отрезка дуги скольжения основания каждого i -го элемента прочностные характеристики грунта  и с были постоянными. Вычисляются силы, действующие на каждый элемент: вес грунта в объеме элемента и равнодействующая нагрузки на его поверхность . При необходимости могут быть также учтены и другие воздействия (фильтрационные, сейсмические силы и т.д.). Равнодействующие сил считаются приложенными к основанию элемента и раскладываются на нормальную и касательную составляющие к дуге скольжения в точке их приложения. Тогда

; (2)

Соответственно момент сил, вращающих отсек вокруг 0, определился как

(3)

где п – число элементов в отсеке.

Принимается, что удерживающие силы в пределах основания каждого элемента обусловливаются сопротивлением сдвигу за счет внутреннего трения и сцепления грунта. Тогда с учетом выражения для закона кулона можно записать

, (4)

где — длина дуги основания i -го элемента, определяемая как . Здесь — ширина элемента)

Отсюда момент сил, удерживающих отсек, будет иметь вид

. (5)

Учитывая формулу (1), окончательно получим

. (6)

При устойчивость отсека массива грунта относительно выбранного центра вращения 0 считается обеспеченной. Основная сложность при практических расчетах заключается в том, что положение центра вращения 0 и выбор радиуса r , соответствующие наиболее опасному случаю, неизвестны. Поэтому обычно проводится серия таких расчетов при различных положениях центров вращения и значениях r . Чаще всего наиболее опасная поверхность скольжения проходит через нижнюю точку откоса или склона. Однако если в основании залегают слабые грунты с относительно низкими значениями прочностных характеристик  и с, то это условие может не выполняться.

Один из приемов нахождения наиболее опасного положения поверхности скольжения заключается в следующем. Задавясь координатами центров вращения 0 1 , 0 2 , …, 0 n на некоторой прямой, определяют коэффициенты устойчивости для соответствующих поверхностей скольжения и строят эпюру значений этих коэффициентов (рис.1,б). Через точку 0 min , соответствующую минимальному коэффициенту устойчивости, проводят по нормали второй отрезок прямой и, располагая на нем новые центры вращения , , …, вновь оценивают минимальное значение коэффициента устойчивости. Тогда и определит положение наиболее опасной поверхности скольжения. При устойчивость откоса или склона будет обеспечена.

Мероприятия по повышению устойчивости откосов и склонов.

Одним из наиболее эффективных способов повышения устойчивости откосов и склонов является их выполаживание или создание уступчатого профиля с образованием горизонтальных площадок (берм) по высоте откоса. Однако это всегда связано с увеличением объемов земляных работ. При относительно небольшой высоте откосов может оказаться эффективной пригрузка подошвы в его низовой части или устройство подпорной стенки, поддерживающей откос. Положительную роль также играют закрепление поверхности откоса одерновкой, мощением камнем, укладкой бетонных или железобетонных плит.

Важнейшим мероприятием является регулирование гидрогеологического режима откоса или склона. С этой целью сток поверхностных вод перехватывается устройством нагорных канав, отведением воды с берм. Подземные воды, высачивающиеся на поверхности откоса или склона, перехватываются дренажными устройствами с отведением вод в специальную ливнесточную сеть.

При необходимости разрабатываются сложные конструктивные мероприятия типа прорезания потенциально неустойчивого массива грунтов системой забивных или набивных свай, вертикальных шахт и горизонтальных штолен, заполненных бетоном и входящих в подстилающие неподвижные части массива. Используется также анкерное закрепление неустойчивых объемов грунта, часто во взаимодействии с подпорными стенками или свайными конструкциями.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector