Dessadecor-nn.ru

Журнал Dessadecor-NN
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Максимальная крутизна естественного откоса

Очертания естественного откоса сыпучих и связных грунтов

Если резкий перепад высотных отметок поверхности не поддерживается искусственно подпорным сооружением, то поверхность откоса примет некоторые естественные очертания. В очертаниях поверхности естественного откоса проявится разница в сопротивлении сдвигу сыпучих и связных грунтов. Откос сыпучего грунта имеет угол наклона, равный углу внутреннего трения φест=φ. Откос грунта, обладающего и сцеплением и трением, имеет сложную криволинейную форму.

Если сыпучий грунт, лишенный сцепления между частицами, насыпать на горизонтальную поверхность, он образует конус с определенным углом наклона, который называется углом естественного откоса. Этот откос является устойчивым. При попытке сделать его более крутым, избыточные частицы скатываются вниз, и откос становится более пологим. Если откос имеет меньшую крутизну, чем следует при угле естественного откоса, то насыпаемые частицы будут на нем задерживаться. На поверхности естественного откоса частицы находятся в состоянии предельного равновесия, при котором силы тяжести, стремящиеся сдвинуть их вниз, уравновешиваются силами трения. Рассмотрим условия равновесия песчаной частицы на естественном откосе сыпучего грунта:

Т’=Nf; φест T=Рsinα; T=Рsinφест; N=Рcosα; N=Рcosφест; Т’=T; f=T/N=Рsinφест/Рcosφест; f=tgφест.

Вес частицы Р стремится сдвинуть ее вниз по откосу и в то же время прижимает ее к откосу. Возникает сила трения, которая стремится удержать ее на откосе. Условием предельного равновесия является равенство сдвигающей силы Т и силы трения Nf . Сила трения равна произведению нормальной силы N, прижимающей частицу к откосу на коэффициент трения между частицами f.

Из приведенных формул видно, что коэффициент трения сыпучего грунта равен тангенсу угла естественного откоса сыпучего грунта.

Угол естественного откоса сыпучих грунтов изменяется в пределах от 20° до 45°. Чем плотнее грунт, тем больше угол естественного откоса. Чем более закругленную и отшлифованную форму имеют частицы, тем меньше угол естественного откоса.

В связных грунтах угол естественного откоса зависит не только от трения, но и от сцепления между частицами. Глины, суглинки и мерзлые грунты, обладающие значительным сцеплением, могут держаться вертикальными стенами и даже образовывать своды. Для них понятие угла естественного откоса теряет смысл.

Максимальная высота вертикального откоса уидеально связного грунта, обладающего большим сцеплением и лишенного трения, определяется формулой:

Hмакс=2с/γ, [см];(9.7)

где: с – удельное сцепление грунта [кПа];

γ – объемный вес грунта [кН/м 3 ].

Откос, сложенный грунтами, обладающими и трением и сцеплением, имеет криволинейное очертание. Существуют простые табличные методы определения координат поверхности естественного откоса с учетом распределенной нагрузки на его бровке [ ].

Таблица 9.1.

Безопасность при разработке грунта. Работы с применением инструментов. Меры по предотвращению обрушения грунта

Страницы работы

Фрагмент текста работы

231. Безопасность при разработке грунта [7, с. 179; 24, c. 165; 32]

Основными причинами травматизма при выполнении земляных работ являются:

· · отсутствие или недостаточное крепление грунта;

· · превышение критической высоты разработки грунта без крепления;

· · нарушение правил разработки креплений;

· · скатывание по откосу кусков грунта, камней на работающих в котлованах и траншеях;

· · движение транспортных средств и механизмов в пределах призмы обрушения;

· · несоблюдение безопасных способов погрузки грунта в транспортные средства;

· · возможность падения людей по откосу;

· · недостаточный надзор за безопасным состоянием забоя.

Особая опасность при производстве земляных работ заключается в возможности засыпки людей грунтом. Такая опасность наступает особенно быстро после ливневых дождей, при появлении подземных грунтовых вод. Поэтому котлованы или траншеи с вертикальными стенками в грунтах естественной влажности с ненарушенной структурой можно рыть без крепления на глубину не более: 1 м — в песчаных грунтах, включая гравелистые, 1,25 м — в суглинках, глинах.

Рытье котлованов и траншей с откосами без крепления в нескальных грунтах выше уровня грунтовых вод или в грунтах, предварительно осушенных искусственным водопонижением, допускается при глубине выемки и крутизне откосов согласно СНиП III-4

Крутизна откосов выемок глубиной более 5 м во всех случаях и глубиной менее 5 м при гидрогеологических условиях и видах грунтов, не предусмотренных выше, должна устанавливаться проектом. Выбор высоты уступа влияет на эффективность и безопасность производства земляных работ. Состояние предельного равновесия грунта откоса связано в связных грунтах с высотой уступа. На рис. 100 показаны геометрические элементы такого уступа. Расчет высоты уступа при глубине котлованов и траншей не более 5 м можно выполнить по следующему методу [24].

Рис. 100. Геометрические элементы уступа: Н – высота уступа; q — угол предельного равновесия откоса a — угол между плоскостью обрушения и горизонтом (АВС — призма обрушения); j — угол естественного откоса

В момент предельного равновесия (призма АВС не обрушилась, но может обрушиться) cоставляющая массы призмы в плоскости АС будет F=m*sinq . Эта сила уравновешена силой сцепления с (АС) и силой трения, равной Ntgj = m*cosq tgj , т.е. m*sinq = с (АС) + m*cosq tgj .

Тогда сила сцепления в плоскости АС

.

Масса призмы АВС длиной 1 м составит

Введем некоторые обозначения: k=c/g — коэффициент сцепления, AB = H* sin a и получим

.

Отсюда, заменив k на kmax, получим выражение для высоты уступа

.

Для вертикальных стенок (a = 90° ) предельная высота

.

Для реальных условий производства земляных работ в последние две формулы вводят поправки

, где с — сила сцепления (применяется по справочным данным); r – плотность грунта; kуст — коэффициент устойчивости, равный 1,5…3; tg j — коэффициент трения.

Читать еще:  От чего могут отходить откосы

.

Этот расчет справедлив для условий строительства, когда глубина котлованов и траншей не превышает 5 м.

По этому методу можно проверять устойчивость уступов в самых разнообразных условиях.

Например, при заданном угле откоса можно определить максимальную глубину разработки.

Безопасную глубину разработки котлованов и траншей с вертикальными стенками без креплений в зависимости от вида грунта устанавливает СНиП III-4.

Для других условий крепелние вертикальных стенок необходимо выполнять по проекту.

236. Безопасность при производстве монтажных работ [7, с.122, 163; 24, c. 109, 130]

Основные причины травм при монтажных работах: несоблюдение

Пять существ из «Звездных войн», родственники которых водятся на Земле

Автор фото, Getty

А вот мудрейший Йода не имеет аналогов на Земле.

Во вселенной «Звездных войн» есть немало диковинных существ, многие из которых, несмотря на свой инопланетный вид, имеют аналоги на нашей планете, обнаружил обозреватель BBC Earth.

Банты

Эти громадные вьючные животные то и дело появляются на экране с тех пор, как дебютировали в первом фильме серии.

Автор фото, Photos 12 Alamy Stock Photo

Они чрезвычайно напоминают вымерших мамонтов — косматых гигантов, бродивших когда-то по всему Северному полушарию. У бант нет разве что хобота — зато есть бивни и длинная шерсть.

Но, если подумать, это довольно странно. Ведь мамонты жили в ледниковый период, когда Северная Америка и северная часть Европы были погребены под толщей арктических льдов. Огромный размер и густая шерсть помогали этим доисторическим животным выжить в условиях холода.

Бант же можно найти и на Татуине, где нет ничего, кроме пустынь. Термометр нам не показывают, но и так ясно, что жара там стоит страшная. И уж конечно, в воздухе нет ни снежинки. Как банты не перегреваются?

Можно предположить, что их завезли откуда-то еще — например, с ледяной планеты Хот, или же что их здесь выращивают ради шерсти.

Таунтауны

Ледяной мир Хот, в свою очередь, — родина таунтаунов. В фильме «Империя наносит ответный удар» здесь была база повстанцев, и можно было видеть, что таунтаунов используют как вьючных животных.

Автор фото, AF Alamy Stock Photo

Вероятно, таунтауны — не самое удобное средство передвижения

У таунтаунов толстая шкура грязно-белого цвета — что оправдано, учитывая, что вокруг один снег.

Но верхом на них ездить, по всей видимости, не очень удобно.

Почти все животные, которых люди используют для верховой езды, ходят на четырех лапах. Взять хотя бы лошадей.

Но таунтауны двуноги, и их передние лапы все время находятся в воздухе, как у некоторых известных нам хищных динозавров, например у Tyrannosaurus rex.

Это означает, что вся тяжесть тела приходится на задние лапы. Трудно поверить, что таунтаун выдержит еще и укутанного в парку Люка Скайуокера.

Однако не стоит забывать, что на Земле есть двуногое животное, которое вполне выдерживает вес человека — чем человек иногда пользуется.

Речь о страусе. Если страус не падает под тяжестью наездника, то возможно, что и для таунтауна это посильная ноша.

Экзогорты

Подождите-ка, а это еще что такое? Ни в одном из фильмов название этого существа не звучит.

Однако сцена с ним запоминается надолго: в фильме «Империя наносит ответный удар» Хан Соло приземляет «Тысячелетний сокол» в пещере на поверхности астероида — и вскоре обнаруживает, что это не совсем пещера: корабль стоит на языке огромного подземного существа наподобие червя. Впоследствии монстр получил имя экзогорт.

Автор фото, Danita Delimont Alamy Stock Photo

Пятнистая мурена (Gymnothorax moringa)

Данные, имеющиеся на сегодняшний день, не позволяют нам предполагать наличие гигантских червей на астероидах Солнечной системы — вероятность найти их там, прямо скажем, мала.

Но некоторые черты экзогорта среди представителей земной фауны прослеживаются.

Так, в природе есть много длинных животных, которые проводят основную часть своей жизни в норах. Вот, например, фотография пятнистой мурены, которая поселилась в трубе.

Но встает интересный вопрос: а чем питается экзогорт? Фантаст Артур Кларк считает, что этого существа не может быть, потому что Принцессы Леи ему явно не хватило бы для сытного обеда, а другие животные поблизости не водятся. Но это если экзогорт плотояден.

Многие одноклеточные организмы могут извлекать энергию из крошки органических отложений: под ледяным покровом Антарктиды есть озера, где живут миллионы таких существ.

Эти микробы могут поддерживать жизнедеятельность более крупных и сложных организмов. Сегодня мы знаем, что в каменных породах на глубине нескольких километров могут жить черви, которые питаются пленкой из бактерий.

Конечно, такие черви не больше нескольких миллиметров в длину, а экзогорт тянулся на сотни метров. Но – хоть что-то.

Джабба Хатт

По сути, этот влиятельный гангстер — не кто иной, как огромный слизень, отрастивший себе руки.

Оставим в стороне вопрос о том, может ли слизень в процессе эволюции так набраться ума, что сможет управлять преступной империей, и настолько разбогатеть, чтобы держать придворного шута.

Автор фото, AF Archive Alamy Stock Photo

Для нас важнее другое: может ли слизень вырасти до такого размера, как Джабба?

Слизни и улитки — моллюски, то есть они принадлежат к тому же типу животных, что и устрицы с осьминогами.

Читать еще:  Как поезда иду под откос

Самый большой моллюск — это, вероятно, антарктический гигантский кальмар, способный вырастать до 12 м в длину. Однако ориентироваться на него не стоит: основную часть длины кальмара составляют щупальца. К тому же вряд ли они могли бы у него так вырасти, живи он на суше.

Брюхоногие, к которым относятся слизни и улитки, отличаются меньшим размером.

Один из крупнейших видов — калифорнийский морской заяц — достигает в длину 0,99 м и весит до 14 кг. Но, опять же, он живет в благоприятной для гигантских видов водной среде.

Если вернуться на сушу, можно отметить гигантскую африканскую сухопутную улитку — некоторые ее особи вырастают до 30 см. Но часть массы и размера этой улитки приходится на раковину, а то время как у Джаббы никакой раковины, судя по всему, нет.

Автор фото, imageBROKER Alamy Stock Photo

Сизо-черные слизни (Limax cinereoniger) — крупнейшие сухопутные брюхоногие моллюски без раковины

Среди брюхоногих без раковины, вероятно, рекордсменом можно признать сизочерного слизня: у этого вида отмечаются экземпляры длиной до 20 см.

Когда король преступного мира оказывается меньше ноутбука, он почему-то уже не внушает такого страха, правда?

Сарлакк

Похоже, что Джабба Хатт — любитель изощренных методов казни. В «Возвращении Джедая» он пытается бросить героев в Большую яму Каркуна, где живет монстр под названием сарлакк.

«В его желудке, — сообщает им Джабба через невольного переводчика, — вы познаете неведомые доселе боль и страдания, ибо будете перевариваться тысячи лет».

Автор фото, Pictorial Press Ltd Alamy Stock Photo

Лэндо Калриссиан пытается не соскользнуть в пасть Сарлакка

Целиком сарлакка не показывают — его тело скрыто песком. Но мы видим, что он притаился на дне песчаной воронки с крутым склоном, упавшие в которую неизбежно скатываются вниз.

Сразу вспоминается один из самых страшных хищников в мире насекомых — муравьиный лев.

Личинки этих насекомых питаются муравьями, устраивая ловушки в песке — небольшие воронки несколько сантиметров глубиной.

Автор фото, Maximilian Weinzierl Alamy Stock Photo

Песчаная воронка, вырытая муравьиным львом

Внутренняя поверхность этой воронки находится под строго определенным углом, известным как угол естественного откоса. Это максимальная крутизна, при которой склон не обрушивается под собственной тяжестью, однако малейшего толчка достаточно, чтобы песок посыпался вниз.

Любое насекомое, имевшее неосторожность наступить в воронку, тут же начинает скользить вниз, ко дну — где его поджидает, раскрыв свои огромные жвала, муравьиный лев.

Прочитать оригинал этой статьи на английском языке можно на сайте BBC Earth .

Обустройство, укрепление откосов

Откосы представляют собой искусственно созданную наклонную поверхность, ограничивающую естественный или насыпной массив грунта, расположенный между горизонтальными участками, различающимися по высоте. Откосы всегда широко использовались при создании объектов ландшафтной архитектуры и садово-паркового искусства, особенно на сложном рельефе. Откосы также проектируют для укрепления береговых линий и при необходимости преобразования склонов с помощью террасирования. Простота устройства откосов, их устойчивость и естественный внешний вид делают их распространенным способом сопряжения поверхностей на объектах ландшафтной архитектуры.

Откос как инженерное сооружение характеризуется высотой А, длиной горизонтального заложения l и крутизной в относительных единицах. Крутизну откоса принято выражать в виде отношения его высоты, принятой за единицу, к длине заложения (например 1 : 0,5, 1 : 1, 1 : 2 и т.д.). На плане поверхность откоса изображают чередующимися короткими и длинными штрихами, направленными по уклону от верхней бровки откоса к его подножью. Ширина полосы откоса в плане соответствует длине заложения (рис. 5.8).

Рис. 5.8. Откос: а — основные элементы: 7 — подножье; 2 — поверхность; 3 — бровка; 4 — гребень; h — высота заложения откоса; l — длина заложения откоса; б — обозначение на плане

На объектах ландшафтной архитектуры рекомендуется избегать размещения откосов высотой более 2,5. 3,0 м, что обусловлено сложностью их укрепления и эксплуатации.

Устойчивость откоса зависит от характеристик почвы или грунта, гидрологического режима, высоты и крутизны откоса, а также от его местоположения и уровня нагрузки.

Для естественных откосов существуют максимальные величины углов наклона к горизонтальной поверхности, которые позволяют удерживать грунт в достаточно стабильном состоянии (табл. 5.2).

Таблица 5.2. Крутизна естественного откоса

Материал откосаМаксимальный угол, °Крутизна откоса
Травяной покров181 : 3
Песок271 : 2
Супесь301 : 1,7
Щебень341 : 1,5
Суглинок401 : 1,2
Глина601 : 0,6
Камень (насыпь)631 : 0,5
Скала (монолит)761 : 0,25

Рис. 5.9. Деформация откоса: 1 — кривая сдвига; 2 — деформация откоса при оползании; h — высота заложения откоса; Мс — момент сил

Основным видом деформации откосов является их оползание (рис. 5.9). Разрушение откоса может происходить внезапно или проявляться в виде длительного оползания, что чаще наблюдается на глинистых грунтах.

Возможными причинами разрушения откосов обычно становятся излишняя крутизна, увлажнение грунта, увеличение нагрузки на гребне или динамическое воздействие.

Для повышения устойчивости высоких откосов и предотвращения возможного сползания грунта в середине откоса размещают горизонтальную площадку — берму; при этом нижнюю часть откоса проектируют более пологой, чем верхнюю (рис. 5.10, а). Ширина бермы зависит от высоты откоса. Например, для откоса высотой более 6 м ее ширина должна быть не менее 1,5. 2 м.

Рис. 5.10. Преобразование склонов для повышения их устойчивости: а — устройство бермы 1; б — террасирование склона; i т — уклон террасы; i с — уклон склона; h — высота террасы; b — ширина террасы

При террасировании склонов крутизной более 60 %о расчет ширины террасы b выполняется по формуле (рис. 5.10, б):

Читать еще:  Сделать уголок для откоса своими руками

b — h/(i с — i т ) ,

где h — заданная высота террасы; i с — существующий уклон склона; i т — заданный уклон террасы.

Откосы можно устраивать как путем выемки грунта, так и путем насыпи грунта. Устойчивость последних при прочих равных условиях будет ниже, что связано с неизбежно возникающей просадкой грунта. Основные способы формирования откосов путем срезки и насыпи грунта представлены на рис. 5.11. Для отсыпки оснований откосов используют суглинистые или супесчаные фунты. Грунт насыпают послойно, тщательно уплотняя и увлажняя его водой (из расчета 15 л на 1 м2).

Повысить устойчивость откосов можно различными способами: уменьшением крутизны (уположением откоса); дренированием откоса; закреплением грунтов тела откоса; укреплением поверхности откоса.

Укрепление откосов преследует две основные цели:

• защита наклонной части откоса от поверхностной эрозии, возникающей под воздействием осадков и ветра;
• повышение устойчивости насыпной массы грунта в стабильном состоянии за счет баланса воздействующих на него сил.

Рис. 5.11. Способы повышения устойчивости откосов путем срезки и насыпи грунта: а — уполаживание склона; б — устройство бермы срезкой грунта; в — устройство бермы насыпкой грунта; г — насыпь грунта на ступенчатый срез; «+» — насыпь; «-» — выемка

Выбор материала и технологии для укрепления откоса зависит от местоположения откоса, предполагаемого уровня механических нагрузок, крутизны склона и эстетических качеств формируемой среды.

В зависимости от расположения откосы могут быть сухими и влажными (открытые русла водоемов). В этом подразделе мы рассмотрим некоторые основные способы укрепления сухих откосов, а способы укрепления влажных откосов рассмотрены в подразд. «Устройство водоёмов-копаней».

Рис. 5.12. Укрепление откосов посадкой кустарников: а — горизонтальная укладка черенков; б — посадка с использованием плетней; в — закрепление камнем; г — посадка на ступенчатых выемках

Укрепление откосов может выполняться с помощью простейших способов, например посева трав или посадки кустарников (рис. 5.12), которые своими корнями способны удерживать слой грунта, предотвращая его размывание. Для достижения быстрого эффекта может использоваться одерновка или закрепление пластин дерна на поверхности склона с помощью шпилек. Если в качестве верхнего покрытия откоса используется газон, то на грунт основания насыпают слой растительной земли толщиной не менее 10. 15 см, который планируют по проектным отметкам. При этом для лучшего удержания растительного слоя основание отсыпают ступенчато.

Хороших результатов в укреплении откосов позволяет добиться использование современных материалов и технологий, таких как габионные конструкции, георешетки, геотекстильные материалы, газонные решетки, выпускаемые зарубежными и отечественными производителями. Их применение позволяет повысить устойчивость возводимых насыпей и стабилизацию грунта на естественных склонах и проектируемых откосах. Основным принципом укрепления откосов является равномерное распределение нагрузок и передача напряжений, действующих в грунте на георешетки, имеющие высокую прочность. У различных производителей имеются запатентованные технологии укладки и крепления материалов. Их основные приемы изображены схематически на рис. 5.13.

Рис. 5.13. Укрепление откосов с применением габионных конструкций: а — габионные конструкции, заполненные камнем; б — габионные конструкции, заполненные грунтом с посевом газонных трав: 1 — геотекстиль

Материалом для габионов является оцинкованная металлическая сетка двойного кручения с ячейками в виде шестигранника. Из нее производят контейнеры, чаще всего в форме параллелепипеда, заполняемые на месте строительства камнем. Габионы устанавливают один на другой, связывая их между собой, что позволяет сформировать конструкцию требуемой конфигурации и высоты. Впоследствии происходит их зарастание травой и мелким кустарником и они становятся частью ландшафта. Габионные конструкции, как и подпорные стенки, позволяют формировать устойчивые вертикальные поверхности. Кроме того, при меньшей высоте контейнеров возможно укрепление наклонных поверхностей до крутизны 1:2. В этом случае возможно заполнение габиона грунтом, который для предотвращения вымывания укладывают на геотекстиль. На таком откосе возможно последующее устройство газона и посадка цветочных растений.

Рис. 5.14. Укрепление откосов с помощью геотекстиля и георешеток: а — укрепление поверхности; б — армирование массива грунта; 1 — трехмерная георешетка; 2 — геотекстиль

Укрепление откосов с помощью геотекстиля и георешеток осуществляется способами, представленными на рис. 5.14. При необходимости укрепления поверхности откосов с целью удержания на его поверхности растительного грунта используются трехмерные георешетки. Они пришпиливаются к поверхности с помощью специальных креплений, затем на них высевают семена газонных трав и засыпают небольшим слоем земли. Также для защиты поверхности откоса от эрозии используют укрывные материалы из разных видов естественных волокон (солома, кокос), закрепленных на синтетической основе. Их разложение способствует улучшению почвенных условий за счет увеличения гумусового слоя, что стимулирует лучшее задернение склонов.

Актуально укрепление откосов для повышения устойчивости насыпей, особенно при использовании слабых фунтов с низкой несущей способностью или в случае недостаточной площади для размещения откоса с пологим склоном. Армирование (прослаивание) массива грунта горизонтальными слоями геотекстильных материалов или георешетками из синтетических волокон или металлической сетки двойного кручения позволяет предотвратить оползание и сдвиг фунта.

Для безопасности пешеходного движения при размещении вдоль верхней бровки откоса пешеходных дорожек и площадок, при высоте откоса более 2,0 м, необходимо предусматривать ограждения высотой не менее 0,9 м (МГСН 1.02-02).

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector