Nmexpertiza.ru

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

Расчет устойчивости откосов при сейсмике

Выполнение расчетов

Расчеты дорожной одежды

  • выполнение расчетов конструкций дорожных одежд по методикам:
    • ОДН 218.046-01 «Проектирование нежестких дорожных одежд» (Россия);
    • МОДН 2-2001 «Проектирование нежестких дорожных одежд» (СНГ);
    • СН РК 3.03-19-2006 «Проектирование нежестких дорожных одежд» (Казахстан).
  • при расчетах величина нормативного давления колеса принимается равной 800 кПа для капитальных типов дорожных одежд и 600 кПа для облегченных и переходных в соответствии с п.4.2.3 ГОСТ 32960-2014 «Дороги автомобильные общего пользования. Нормативные нагрузки, расчетные схемы нагружения».

Расчеты выполняются в последних версиях программынх продуктов IndorPavement, Credo Радон или Topomatic Робур с предоставлением полных протоколов (отчетов).

IndorPavementCredo RadonTopomatic Robur

Расчеты земляного полотна

  • устойчивости откосов в условиях подтопления, сейсмического воздействия;
  • устойчивости откосов высоких насыпей и глубоких выемок;
  • упруго-пластической осадки (также с учетом изменения порового давления в соответствии с теорией фильтрационной консолидации);
  • времени консолидации земляного полотна;
  • сдвига и выпирания слабых грунтов в основании (коэффициент стабильности);
  • разработка проектов противодеформационных мероприятий в сложных инженерно-геологических условиях любой сложности;
  • свайное основание с гибким или жестким ростверком;
  • струйная цементация грунта (Jet grouting);
  • облегченные насыпи;
  • песчаные сваи в оболочках из геоматериалов.

Расчёты выполняются в программном комплексе ГЕО5.

Программный комплекс Geo5

Расчеты армогрунтовых и гравитационных подпорных стен

Выполенение комплексного расчета подпорных стен осуществляется в соотсетвтсии с ОДМ 218.2.027-2012 «Методические рекомендации по расчету и проектированию армогрунтовых подпорных стен на автомобильных дорогах» и велючает в себя:

1. внешняя (общая) устойчивость:

  • горизонтальное смещение армогрунтового блока;
  • опрокидывание всего блока армированного грунта;

2. местная устойчивость:

  • разрушение при разрыве отдельных армоэлементов
  • разрушение при деформации (выдергивании) армирующих элементов;

3. общая устойчивость по общепринятым методам предельного равновесия.

Проверка устойчивости армогрунтового
блока на опрокидывание и сдвиг

Проверка устойчивости блоков облицовки на
опрокидывание и сдвиг по шву над блоком

Расчет устойчивости откосов при сейсмике

Фоменко И.К., Сироткина О.Н.

КОМПЛЕКСНАЯ МЕТОДИКА РАСЧЕТА УСТОЙЧИВОСТИ

«Галф интерстейт инжиниринг компании» Московский филиал

МГУ им. М.В. Ломоносова, геологический факультет

Calculation of slope stability based on a complex methodology, with use of the GLE and the FEM . Assessing the impact of factors affecting landslide process.

К ey words: landslide slope stability, seismic load, seismic effect, the balance of moments, the balance of forces, pseudostatic analysis,.

Расчет устойчивости склонов на основе комплексной методологии, с использованием метода предельных состояний и метода конечных элементов. Оценка влияния факторов, изменение которых может перевести склон в неравновесное состояние.

Ключевые слова: устойчивость оползневого склона, сейсмическая нагрузка, сейсмическое воздействие, равновесие моментов, равновесие сил, псевдостатический анализ

Одной из основных геотехнических характеристик склона является его устойчивость. Под устойчивостью склона понимается его способность сохранять свой профиль (а тем самым и вид, и строение в целом) в течение длительного времени.

Устойчивое состояние склона означает, что всевозможные процессы в грунтах, слагающих склон, находятся в состоянии равновесия.

Сохранение равновесного состояния, таким образом, возможно тогда и только тогда, когда изменения величин разнообразных экз о- и эндогенных факторов, неблагоприятно воздействующих на данный склон, не превосходят некоторых пределов. Иными словами, оценка равновесного состояния склона должна производиться с обязательным учётом всех факторов, действующих на данной оползнеопасной территории.

Оценка устойчивости склонов по-прежнему остается сложной задачей в геотехнике. В настоящее время существует достаточно много методов расчета устойчивости склонов. Выбор тех или иных методов в первую очередь определяется типом оползневого процесса и механизмом возможного смещения оползневых масс [6].

Под комплексной методикой, в рамках данной статьи, мы будем понимать соответствие расчета устойчивости склона двум критериям:

1. Использование при расчете методов с различным механико-математическим аппаратом определения устойчивости с целью оценки сходимости полученных результатов;

2. Оценка влияния факторов, изменение которых может перевести склон в неравновесное состояние.

В качестве методов оценки устойчивости склона, нами были использованы

· Один из методов предельного равновесия (метод Моргенштейна-Прайса (1965)).

· Метод конечных элементов.

При общем подходе группу методов предельного равновесия, можно разделить на 3 основные группы [4,5,7]:

· 1. Группа методов, которая удовлетворяет общему равновесию моментов

· 2. Группа методов, которая удовлетворяет общему равновесию сил

· 3. Группа методов, которая удовлетворяет общему равновесию моментов и сил.

Каждый оригинальный способ расчета характеризуется своей оригинальной системой сил (рис.1):, полученной в данном способе с использованием того или иного допущения (необходимость которого связана со статической неопределенностью задачи) .

Рис. 1. Система сил, действующая на произвольный отсек призмы обрушения. По Stability Modeling … [7]

Метод Моргенштейна-Прайса [7] удовлетворяет общему равновесию моментов и сил. Он основан на решении двух уравнений, одно из них удовлетворяет общему равновесию моментов, другое – общему равновесию сил. На рис.2 показана система сил, действующая на произвольный отсек призмы обрушения, учитываемая в методе Моргенштейна и Прайса .

Равновесие в отсеке обеспечивается:

1. Приравниванием к нулю моментов сил относительно подошвы отсека

2. Приравниванием к нулю суммы проекций сил на направления нормали и касательной к подошве отсека.

Рис. 2. Многоугольник сил в методе Моргенштейна и Прайса . По Stability Modeling … [ 7 ]

В результате получается система из двух дифференциальных уравнений, для решения которой в методе Моргенштерна и Прайса вводится упрощающее допущение, касающееся зависимости между касательными Е и нормальными N составляющими сил взаимодействия (1):

(1)

где, Е – касательные составляющие сил взаимодействия; N — нормальные составляющие сил взаимодействия; ¦ ( x ) – вид функциональной зависимости между E и N: l — доля используемой функции

В методе Моргенштерна и Прайса функциональная зависимость между E и N может быть различной. Применение уравнения (1) делает задачу расчета устойчивости по методу Моргенштерна и Прайса статически определенной.

В методе конечных элементов нахождение нормальных и касательных напряжений по поверхности скольжения осуществляется с учетом упругих свой ств гр унтов (модуля Юнга и коэффициента Пуассона).

Анализ напряженного состояния методом конечных элементов удовлетворяет условиям статического равновесия и позволяет оценить изменения напряжений, вызванные варьированием упругих свойств, неоднородности и геометрических форм [3].

Поле напряжений склона определяется решением двухмерной задачи плоской деформации с использованием конечных элементов треугольной формы. На рис.3 показана сетка конечных элементов, применяемая при расчете. Жесткие границы заданы на значительном расстоянии от границы склона, поэтому наличие их не влияет на его напряженное состояние. В методе конечных элементов матрица жесткости элементов, которая связывает силы и перемещения в узлах, определяется исходя из минимизации полной потенциальной энергии. Эти матрицы жесткости затем накладываются, образуя общую матрицу жесткости системы. Задав силы и перемещения в каждом узле на границах, система совместных уравнений, базирующихся на общей матрице жесткости, может быть разрешена относительно перемещений каждого узла. После того как установлены перемещения, для каждого элемента можно определить напряжения.

Рис.3. Разбиение склона на конечные элементы, цветом выделены инженерно-геологические элементы.

Так как в результате анализа методом конечных элементов становятся известными все напряжения по поверхности скольжения, нормальные и касательные напряжения для каждой точки этой поверхности могут быть установлены с помощью уравнений (2) и (3) По вычисленным нормальным напряжениям может быть получена прочность на сдвиг для всех точек из условия Мора—Кулона.

(2)

(3)

Общая прочность на сдвиг и общее сдвигающее воздействие могут быть найдены путем суммирования значений для всех точек по поверхности скольжения. Коэффициент запаса при этом может быть определен следующим образом (4):

Читать еще:  Крутизна откосов характеризуется заложением

(4)

Оба перечисленных метода являются детерминистическими, поскольку предполагается, что прочность грунтов на сдвиг, нагрузки, приложенные к откосу и искомый коэффициент запаса известны.

В основе расчетных методов оценки устойчивости оползневых и оползнеопасных склонов может лежать одна из двух предельных схем [1, 2].

Идея предельной схемы фактических и уменьшенных прочностных характеристик состоит в нахождении таких критических значений прочностных характеристик грунта, что бы расчетный склон перешел в состояние предельного равновесия. Соответственно коэффициент устойчивости при подобном подходе определяется как отношение фактических прочностных характеристик к их критическим значениям.

(5)

Где параметры прочности, — компонент нормального фактического напряжения; параметры приведенной прочности достаточные для поддержания равновесия.

При таком подходе сцепление и тангенс угла внутреннего трения снижаются по следующей зависимости:

(6)

Снижение параметров прочности контролируется общим множителем . Этот параметр увеличивается при пошаговой процедуре до тех пор, пока не произойдет разрушение.

Описанная предельная схема была использована при расчете устойчивости на основе метода конечных элементов.

Идея предельной схемы удерживающих и сдвигающих усилий заключается в изучении соотношения сдвигающих и удерживающих усилий действующих на склон. Коэффициент устойчивости в этом случае может быть определен как отношение удерживающих моментов к сдвигающим.

(7)

Данная предельная схема была использована при расчете устойчивости на основе метода Моргенштейна-Прайса .

Стоит отметить, что определение коэффициента устойчивости в двух описанных предельных схемах различно и использование схемы фактических и уменьшенных прочностных характеристик с точки зрения механики более обосновано. Однако на практике, как будет показано ниже, оба определения коэффициента устойчивости дают близкие результаты.

При расчете устойчивости склона учитывались следующие факторы:

Учет влияния гидрогеологических условий осуществлялся за счет изменения порового давления при повышении уровня грунтовых вод.

Эффект влияния порового давления учитывался путем введения в расчет коэффициента порового давления ru предложенного Бишопом и Моргенштейном в 1960г., которые определили его следующим образом [7]:

где u – поровое давление; g — удельный вес грунта; h – глубина рассматриваемой точки от поверхности грунта.

Учет сейсмического воздействия проводился на основе использования псевдостатического анализа.

При этом подходе эффект от землетрясения моделируется путем введения дополнительной силы, определяемой следующим образом [7]:

(2.7)

– горизонтальное сейсмическое ускорение,

— ускорение свободного падения,

— удельный вес грунта.

— коэффициент сейсмичности.

Расчет устойчивости оползневого слона с учетом сейсмического воздействия на основе псевдостатического анализа был проведен для восьми бального землетрясения. В расчет были заложены следующие величины сейсмических ускорений (в долях g ):

Горизонтальная составляющая – 0.2g;

Вертикальная составляющая — -0.1g.

В качестве участка исследований выступал оползневой бассейн, расположенный в долине р .М зымта . Обзорная схема участка исследования представлена на рис.4.

Рис. 4: Обзорная схема участка проведения работ

Расчетный профиль находится в нижней части северного склона хребта Аибга . Склон крутизной 30-45º, северо-западной экспозиции. Верхняя часть профиля приурочена к гребню второго порядка, нижняя часть приурочена к долине ручья.

В геологическом строении оползневого склона принимают участие современные коллювиально-делювиально-пролювиальные отложения и элювиальные образования. Мощность четвертичных отложений изменяется от 5- 15 м в нижней и верхней частях склона, до 2- 3 м – в центральной его части. Четвертичные образования подстилаются юрскими отложениями чвижепсинской свиты, представленные аргиллитами низкой прочности.

Уровень грунтовых вод встречен горными выработками на глубинах 5,1 м .

Построение геомеханической модели склона с целью оценки его устойчивости включало следующие этапы:

Для расчетного склона, создавалась геометрическая модель — схематическое представление строения реального объекта, его типовое разделение на отдельные слои и структурные элементы.

Основой для построения геометрической модели послужил инженерно-геологический разрез, построенный по наиболее вероятному направлению развития оползневого процесса, на основе результатов обработки инженерно-геологических изысканий. Они позволили детально установить границы между разными по своим физическим характеристикам слоями, выделить инженерно-геологические элемента и определить свойства грунтов.

В расчетах была принята упругопластическая модель поведения грунтов Мора-Кулона.

Расчет устойчивости выполнялся по следующим вариантам:

1. Без учета порового давления и сейсмического воздействия

2. С учетом порового давления

3. С учетом порового давления и сейсмического воздействия (на основе псевдостатического анализа).

Цветовая легенда – общие перемещения, серая линия – изменение профиля склона в результате активизации оползневого процесса, синяя линия – максимально прогнозный уровень грунтовых вод, фиолетовая линия – геоморфологический профиль склона

Итоговые геомеханические схемы с результатами оценки устойчивости склона по методу Моргенштейна и Прайса приведена на рис.5, конечно-элементная модель и результаты анализа на основе метода конечных элементов на рис. 6. Сравнение результатов полученных по различным вариантам расчета представлены в таблице 1.

Рис. 5. Геомеханическая схема с результатами оценки устойчивости склона по методу Моргенштейн-Прайса ( с учетом порового давления, без учета сейсмического воздействия).

Рис. 6. Геомеханическая схема с результатами оценки устойчивости склона по методу конечных элементов (с учетом порового давления, без учета сейсмического воздействия).

Оценка устойчивости расчетного склона

№ расчетной плоскости скольжения

Тип оползневого процесса

Коэффициент устойчивости склона по методу Моргенштейна — Прайса

Метод МКЭ (с учетом порового давления (по варианту 2б), без учета сейсмического воздействия)

2.4 Расчет устойчивости откосов

Расчет был произведен с помощью программа UST.

1. Основные характеристики программы UST

Программа UST предназначена для нахождения коэффициента запаса откосов по КЦПС. Большим преимуществом UST по сравнению с другими подобными программами является то, что она требует малого времени машинного счета, что обеспечивает возможность эффективно увеличить количество граничных линий для различных грунтов и вариантов кругов скольжения. Эта программа, в частности, полезна для тех, кто имеет небольшой опыт в расчетах устойчивости. С ее помощью может быть исследована большая зона и получен минимальный коэффициент запаса. Основные особенности этой программы формулируются следующим образом:

1. Могут рассматриваться откосы любой конфигурации при наличии большого числа различных слоев грунта (до 25).

2. Фильтрация может быть учтена как введением пьезометрической поверхности, так и коэффициентом порового давления. Можно одновременно рассматривать несколько различных случаев фильтрации.

3. Могут быть вычислены коэффициенты запаса как статической, так и сейсмической устойчивости откосов.

4. Число точек описывающих геометрию области — до 125.

5. Число отсеков обрушения шириной «b» — до 200.

6. Максимальное число центров вращения — до 400.

7. Допускается большая гибкость при назначении радиусов. Для проверяемых зон можно устанавливать один или большее число радиусов и указывать количество кругов для каждой зоны.

8. Могут быть вычислены коэффициенты запаса для ряда отдельных центров или их групп, которые образуют сетку. Путем выбора одного или большего числа вероятных центров может быть задействована процедура поиска для локализации минимального коэффициента запаса.

Расчет по методу Терцаги-ВНИИГ в программе UST

Этот метод применяется для расчета статической и сейсмической устойчивости откосов всех грунтовых сооружений и плотин. При этом расчетная область делится на элементарные отсеки шириной «b» (рис.5.49).

Рис. 2. Cхема к определению коэффициента запаса устойчивости откоса по кругло-цилиндрической поверхности скольжения: 1 — поле центров кругов скольжения; 2 — круги, проведенные с шагом ?R; 3 — круги, касательные к слоям; 4 — ось элементарных отсеков (столбиков); 5 — нижняя граница расчетной области (поверхность грунта)

Намечаются, согласно приведенным ниже указаниям, центры окружностей скольжения, и из каждого центра проводится серия возможных окружностей скольжения. Для каждой окружности скольжения определяется коэффициент статической устойчивости по формуле Терцаги — ВНИИГ:

Читать еще:  Как определить заложение откосов дамбы

где — масса грунта в отдельном отсеке с учетом водонасыщения;

— величина полного давления поровой воды (т/м 2 ), равная пьезометрическому напору (м), умноженному на плотность воды (т/м 3 );

— ширина элементарного отсека (м);

— коэффициент трения; — расчетное сцепление грунта (т/м 2 );

— угол (в градусах) между вертикалью и радиусом, проведенным из центра вращения в точку пересечения оси отсека с окружностью скольжения;

— плотность водонасыщенного грунта (ниже уровня воды) или грунта природной влажности (выше уровня воды) в т/мі;

— высота отсека, занятая грунтом или водой (м).

В расчете суммирование производится по всей длине кривой скольжения до пересечения ее с поверхностью грунта в правой и левой частях плотины. Расчет можно выполнить при двух вариантах определения давления в поровой воде . В первом основном случае величина определяют как вертикальное расстояние от любой точки поверхности скольжения до депрессионной кривой (рис.3)

Рис.3. Схема определения давления в поровой воде грунта основания и плотины в расчете устойчивости откосов; учет давления воды ВБ и НБ

Во втором случае величину задают в узлах прямоугольной сетки, что позволяет учитывать влияние на устойчивость откоса ряда факторов, изменяющих картину распределения пьезометрических напоров в плотине и ее основании. Варьируя величинами полного давления воды и сопротивления сдвигу, определяют величину для всех расчетных случаев.

Перед расчетом составляется схема расчетной области в прямоугольных координатах. Начало координатных осей в первом приближении можно определить следующим образом. За нулевую отметку (ось абсцисс) принимается самая нижняя точка поверхности более прочного грунта. Если такой поверхности нет, то нулевая отметка выбирается на глубине одной — двух высот плотины от поверхности основания.

Центры кривых скольжения располагают в пределах поля центров окружностей скольжения. Далее откорректируют границы поля центов окружностей скольжения так, чтобы рассматриваемые поверхности скольжения покрывали все участки откоса, как это делалось на рис.5.49 для того, чтобы сместить поле центров окружностей скольжения или увеличить его достаточно изменить координаты поля центров вращения.

Поле центров окружностей скольжения разбивается сеткой с шагом и . Опыт показал, что величины и можно принять равными , где — абсцисса точки на поверхности сооружения. Из каждой точки сетки проводится серия окружностей скольжения разного радиуса. Одни из них являются касательными (см. рис.2) к границам слоев основания, что дает возможность учесть влияние слабого слоя на устойчивость, радиусы других окружностей меняются от максимального до минимального с шагом , который может быть произвольным. При этом для каждой точки сетки — это радиус окружности касательной к нижней границе расчетной области, для каждой точки сетки — это радиус окружности, примерно равный длине перпендикуляра из рассматриваемого центра на грань откоса плюс , не рассматриваются поверхности, содержащие 4 и менее отсеков и поверхности, в которых максимальное заглубление менее 1,6 м.

2. Новые нормы РФ на проектирование гидросооружений в сейсмических районах.

В пока еще действующих российских нормах 1981 г. (СНиП II-7-81*) [9, 10] основным расчетом, оценивающим сейсмостойкость сооружений, является расчет по линейно-спектральной теории (ЛСТ). Между тем Международная комиссия по большим плотинам (ICOLD) рекомендует для ответственных сооружений и для интенсивных землетрясений, когда превышается предел упругой работы, выполнять полномасштабный нелинейный динамический анализ по динамической теории (ДТ) на два уровня землетрясений [7, 8].

В марте 2003 г. в России утверждены новые нормы (СНиП 33-03 «Гидротехнические сооружения в сейсмических районах» [13]), регламентирующие строительство гидросооружений в сейсмических районах, которые соответствуют рекомендациям ICOLD [7, 8].

Одна из главных особенностей этого документа заключается в том, что вводятся два уровня сейсмических воздействий. Нижний уровень — это «проектное землетрясение» (ПЗ), т.е. землетрясение с максимальным сейсмическим воздействием, используемым для проверки сейсмостойкости всех сооружений, расположенных на данной строительной площадке. ПЗ с достаточной вероятностью может произойти в течение срока службы сооружения; сооружение должны быть в состоянии перенести такое землетрясение без существенных повреждений, не нарушающих нормальную эксплуатацию всего сооружения. Верхний уровень — это «максимальное возможное землетрясение» (МВЗ), т.е. землетрясение с максимальным сейсмическим воздействием, используемым для проверки сейсмостойкости наиболее ответственных сооружений из числа расположенных на данной строительной площадке. Вероятность МВЗ мала: при таком землетрясении сооружение может получить большой ущерб и утратить ряд своих функций, но оно не должно полностью разрушиться (для плотин не допускается прорыв напорного фронта).

2.1 Группы гидросооружений по их сейсмостойкости

В первую очередь проектируемое гидросооружение с учетом его вида и уровня ответственности, определяемого классом этого сооружения, должно быть отнесено к 1-ой или 2-ой группе по степени обеспечения его сейсмостойкости. К 1-ой группе относятся плотины I и II классов, ко 2-ой группе — все остальные сооружения.

Смысл разделения гидросооружений на группы по их сейсмостойкости прежде всего состоит в том, что сооружения 1-ой группы рассчитываются на два уровня сейсмических воздействий (ПЗ и МВЗ), а сооружения 2-ой группы рассчитываются только на ПЗ.

2.2 Назначение периода повторяемости расчетного землетрясения

Нормы устанавливают, что минимальное значение периода повторяемости проектного землетрясения Т ПЗ ПОВ определяется величиной 100 лет, а максимальное значение периода повторяемости максимального возможного землетрясения Т МВЗ ПОВ величиной 10000 лет.д.опускается по усмотрению Заказчика принимать значение Т ПЗ ПОВ=100-500 лет для всех сооружений, а при специальном обосновании принимать Т МВЗ ПОВ=5000-10000 лет.

2.3 Определение параметров расчетного землетрясения

2.3.1 Сооружения 1-ой группы

Для сооружений 1-ой группы нормы предусматривают выполнение сейсмологических исследований, в результате которых в районе сооружения должны быть установлены расположение основных зон возможных землетрясений и характеристики этих землетрясений, включая параметры сейсмических воздействий и направление подхода к сооружению сейсмических волн из расположенных в указанных зонах очагов землетрясений. На основе этих исследований для площадки строительства определяется параметр, отражающий в расчетах интенсивность сейсмического воздействия, — величина расчетного ускорения основания сооружения при землетрясениях с принятыми периодами их повторяемости (Т ПЗ ПОВ и Т МВЗ ПОВ). Для указанной группы сооружений в качестве такой величины принимаются (с обеспеченностью не менее 50%) максимальные пиковые ускорения основания при проектном землетрясении аП ПЗ и при максимальном расчетном землетрясении аП МВЗ .

Данные величины являются главными параметрами расчетных акселерограмм (РА), моделирующих расчетные сейсмические воздействия. В качестве РА используются аналоговые акселерограммы из числа записей, сделанных непосредственно на площадке строительства или в районах, сходных с районом строительства по тектоническим, геологическим и другим условиям. Применяются также синтезированные акселерограммы, полученные с учетом таких параметров, как общая длительность сейсмических колебаний, преобладающий период колебаний с максимальным пиковым ускорением, длительность фазы сейсмических колебаний с амплитудными значениями ускорения, составляющими 0,3 или 0,5 максимального пикового значения и преобладающие периоды колебаний точек на поверхности. При синтезе РА учитываются данные о скоростных, частотных и резонансных характеристиках грунтов в основании. Используется также методика синтезирования РА, в которой заданным является спектр реакции, представляющий собой огибающую спектров реакций аналоговых акселерограмм. При необходимости аналоговые и синтезированные акселерограммы масштабируются по величинам аП ПЗ и аП МВЗ .

Важным элементом построения РА является ограничение снизу величин максимальных пиковых ускорений основания аП ПЗ и аП МВЗ . Для этой цели в качестве первой основы используются данные сейсмического районирования территории страны.

Читать еще:  Что делать если цветут откосы

В настоящее время в России для оценки сейсмической активности местности принята 12-балльная сейсмическая шкала МSК-64 (фактически — аналог шкалы Меркалли, модифицированной ММ). В этих единицах сейсмичность территории определяется по картам Общего сейсмического районирования территории РФ (ОСР-97). На этих картах (А, В, С) указана нормативная сейсмичность I НОР , т.е. интенсивность землетрясения, имеющего на данной территории нормативное значение повторяемости Т НОР ПОВ.

В связи с повышенной ответственностью сооружений 1-ой группы сейсмостойкости для этих объектов предусматривают дополнительное уточнение нормативной сейсмичности площадки строительства методами детального сейсмического районирования (ДСР).

Принято, что площадки с нормативной (исходной) сейсмичностью I НОР (при средних по сейсмическим свойствам грунтах), равной 7, 8 и 9 баллам, имеют величины расчетного ускорения основания (в долях g) 0,10; 0,20 и 0,40 соответственно.

Грунтовые условия на строительстве оцениваются через категории грунтов по их сейсмическим свойствам. Таких основных категорий грунтов принято три.

К I категории относятся большинство скальных грунтов (скорость распространения поперечных волн VS >700 м/с), за исключением сильновыветрелых и разрушенных. К II категории относятся грунты с VS=250-700 м/с: полускальные грунты (с сопротивлением на одноосное сжатие RC 0,5. В случаях, когда основание площадки сложено грунтами, занимающими промежуточное положение между грунтами I и II или II и III категорий (например, слоистыми грунтами), дополнительно к категориям грунта вводятся, соответственно, категории I-II и II-III. При этом расчетная сейсмичность площадки I РАС при грунтах I-II категории принимается как при грунтах II категории, а при грунтах II-III — как при грунтах III категории.

В нормах допускается при соответствующем обосновании снижать на 1 балл расчетную сейсмичность I РАС на период нахождения водохранилище в опорожненном состоянии.

Нижние границы для максимальных пиковых ускорений основания аП ПЗ и аП МВЗ на площадке строительства определяются по формулам:

где A500 и A5000 расчетные амплитуды ускорения основания (в долях g, м/с 2 ), определенные для землетрясений с нормативными периодами повторяемости T 500 ПОВ и T 5000 ПОВ соответственно с учетом отличия реальных грунтовых условий на площадке от средних грунтовых условий; значения A500 и A5000 (а также значения I РАС ) даны в таблице 2.1; kА ПЗ и kА МВЗ — коэффициенты, учитывающие вероятность данного землетрясения за расчетный срок службы TСЛ, а также переход от нормативного периода повторяемости в 500 лет T 500 ПОВ к принятому периоду повторяемости Т ПЗ ПОВ и от нормативного периода повторяемости в 5000 лет T 5000 ПОВ к принятому Т МВЗ ПОВ; значения kА ПЗ и kА МВЗ принимаются по таблице 2.1

Таблица 2.1 Значения величин A500 и A5000 (в долях g)

ОТКОС 2.1

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.

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.

Рис. 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).

Рис. 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».

Рис. 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 (рис. 4).

Рис. 4. Схема конструкции откоса насыпи

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

Рис. 5. Настройка состава отчета

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

Системно-технические требования

Процессор: Intel Pentium 4 1.6 ГГц или совместимый (рекомендуется Intel Core 2 Duo 2,4 ГГц).

ОЗУ: не менее 512 МБ (рекомендуется 2 ГБ ).

Видеоподсистема: графический ускоритель на базе графического процессора класса NVIDIA GeForce2 MX или ATI Radeon 64, объем видеопамяти 64 МБ (рекомендуется 128 МБ).

Операционная система:

Microsoft Windows 7 Service Pack 1,

Microsoft Windows 7 64-bit edition Service Pack 1,

Microsoft Windows 8.1,

Microsoft Windows 8.1 x64,

Microsoft Windows 10 x64,

Microsoft Windows 10 x86.

Для обеспечения функционирования программного продукта требуется Система защиты Эшелон II, включающая аппаратный ключ защиты USB. Аппаратный ключ защиты может быть установлен как на том же компьютере, где запускаются приложения, так и на одном из компьютеров сети организации. Системно-технические требования для Менеджера защиты Эшелон II находятся здесь.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector