Dessadecor-nn.ru

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

Правила обеспечения устойчивости откос

ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ ОТКОСНЫХ СООРУЖЕНИЙ ОТВАЛЬНО-ХВОСТОВОГО ХОЗЯЙСТВА ОАО СТОЙЛЕНСКИЙ ГОК Семинар 1

А.М. Гальперин, А.В. Крючков, В.В. Семёнов, 2007 УДК 622.271 А.М. Гальперин, А.В. Крючков, В.В. Семёнов ОЦЕНКА УСТОЙЧИВОСТИ ОТКОСНЫХ СООРУЖЕНИЙ ОТВАЛЬНО-ХВОСТОВОГО ХОЗЯЙСТВА ОАО СТОЙЛЕНСКИЙ ГОК Семинар 1 О ценку устойчивости откосных сооружений хвостохранилищ и гидроотвалов (упорных призм и дамб обвалования) следует производить с учетом сил гидростатического взвешивания и гидродинамического давления, а также нестабилизированного состояния глинистых водонасыщенных пород [1, 2, 3]. Для расчета устойчивости нестабилизированных породных масс сухих и гидравлических отвалов наиболее пригодны методы алгебраического суммирования сил (при монотонной криволинейной поверхности скольжения) и многоугольника сил [4]. Избыточное давление воды в порах глинистых пород (поровое давление) оказывает существенное влияние на устойчивость откосных сооружений. Поровое давление возникает в результате восприятия поровой водой внешней нагрузки. Уплотнение и упрочнение пород определяются скоростью рассеивания порового давления. При возникновении порового давления уменьшаются эффективные (воспринимаемые минеральным скелетом породы) напряжения и, соответственно, уменьшает сопротивление породы сдвигу. При расчете устойчивости обводненных откосов, сложенных подверженными влиянию гидростатического взвешивания породами, сопротивление сдвигу в каждой точке поверхности скольжения снимается с графика сопротивления сдвигу при нормальном напряжении, уменьшенном на величину гидростатического давления. Если поверхность скольжения не является монотонной и криволинейной, для расчетов устойчивости применяются модификации метода многоугольника сил. Используются значения С и ϕ консолидированной глинистой породы и дополнительно учитываются поровое давление, а также равнодействующая сил гидродинамического давления и гидростатического взвешивания. При наличии графиков сопротивления глинистых пород сдвигу, соответствующих различным стадиям их уплотнения, расчет устойчивости выполняют при значениях С и ϕ, которые получены по тотальным напряжениям. Графики τ = ƒ(σ) принимаются с учетом степени уплотнения соответствующей расчетным моментам. При криволинейной монотонной поверхности скольжения метод многоугольника сил применяется для поверочных расчетов. При использовании метода многоугольника сил коэффициент запаса устойчивости откосов определяют построением замкнутого многоугольника при расчетных значениях параметров сопротивления сдвигу 135

Значения коэффициентов запаса устойчивости для отвальных массивов Отвалообразующие породы Тип отвала Основание отвала Скальные и полускальные Внешний Прочное породы Внутренний Слоистое Рыхлые песчано-глинистые Внешний Прочное породы Слоистое Внутренний Прочное Слоистое Слабые глинистые породы Внешний Прочное Слабое, слоистое Внутренний Прочное Слоистое Рекомендуемый коэффициент запаса устойчивости 1,05 1,05 * -1,10 1,10 1,10 * -1,20 1,10 * -1,15 1,20 1,20 1,20 * -1,30 1,20 1,20 * -1,30 Скальные, полускальные. Нагруженный Любое 1,10 * -1,20 Рыхлые песчано-глинистые породы 1,20 * -1,30 * Показатели физико-механических свойств пород отвалов и их оснований определяются методом обратных расчетов или натурными испытаниями. arctg ϕ С ϕ р = ; C р =, (1) η η или введением значения η в расчетную Р величину сдвигающих сил T p, которая i для одного блока массой P i с углом наклона основания α i имеет вид Р Ti = η P i sin αi. (2) Универсальность и математическая обоснованность метода многоугольника сил дают основание рекомендовать его для проведения массовых расчетов, трудоемкость которых существенно снижается при использовании компьютеров. При углах откоса положе 45 и большом числе блоков границы между ними можно принимать вертикальными, а направления реакций совпадающими с наклоном площадок скольжения в основании последующего блока. Тогда реакция между блоками определяется по формуле η Pi sin αi ( Pi cos αi Pui) tgϕi Cili E = + Ei 1 cosαi sin δitgϕi (3) где Р i масса пород в пределах блока; α i угол наклона основания блока; δ I = 136 α i — α i+1 — угол наклона реакции E i к основанию i-го блока. Метод многоугольгника сил позволяет также определять некомпенсированное оползневое давление Е н.к. и через него необходимые параметры пригрузки откосов для обеспечения нормативного коэффициента запаса η н устойчивости в соответствии с выражением [1] Р Енк ηн, (4) tgϕ.. пр = где ϕ — угол трения по контакту пригрузка-основание. Рекомендуемые «Правилами обеспечения устойчивости откосов» [4] значения коэффициента запаса устойчивости отвалов приведены в таблице. Отвал меловых пород ОАО «Стойленский ГОК» размещается в отроге «Крутой Лог» балки «Чуфичева». На территории отвала меловых пород в ненагруженном основании близ водоема 1 (ближайшего к головной дамбе хвостохранилища ЛГОКа) шурфами были вскрыты пески мощностью около 3 м, перекрывающие слабые глинистые от-

ложения, опробование которых осуществлялось с помощью бура геолога и при зондировании установкой УГК-1. Пески имеют локальное распространение, границы которого четко не фиксируются. Расчеты устойчивости мелового отвала производились по 3-м наиболее слабым профилям, положение которых показано на плане (рис. 1). Расчеты выполнялись описанными выше методами алгебраического суммирования сил по вероятной поверхности скольжения и многоугольника сил. Принимались следующие характеристики физикомеханических свойств пород тела и основания отвала: насыпь ϕ = 20 о, С = 1 тн/м 2, γ = 1.7 тн/м 3 ; пески в основании γ = 1.9 тн/м 3, ϕ = 30 о, С = 0 тн/м 2, слабый слой в основании — γ=1.8 тн/м 3, ϕ = 14 о, С = 1.7 тн/м 2. Прочностные характеристики меловых пород приняты по результатам испытаний по закрытой схеме в стабилометрах М-2, выполнявшихся ранее кафедрой геологии на образцах отвальных масс Щигровского карьера [3]. Эти показатели рассматриваются как предварительные и их следует уточнить с помощью комплексного зондирования насыпей. Прочностные характеристики слабых глинистых отложений основания приняты по результатам трехосных испытаний в стабилометре УСВ-2. Оценивалась общая устойчивость системы откосов и местная устойчивость нижнего яруса, нижняя бровка которого находится в непосредственной близости к канаве для сброса фильтрационных вод из хвостохранилища ЛГО- Ка. Расчеты выполнялись для профилей с минимальными значениями ширины берм. Наихудший коэффициент запаса устойчивости получен для профиля III- III, где η общ 1.02. (рис. 2) В натурных условиях отмечаются локальные деформации нижнего яруса отвала меловых пород. Следует отметить, что прочностные и плотностные характеристики меловых отвальных пород, принятые по данным для объектааналога, нуждаются в уточнении. Нами рекомендуется выполнить комплексное зондирование меловых техногенных отложений в 2007 г. с использованием мобильной установки для пенетрационного каротажа СПК-Т или GT-50. Для обеспечения устойчивости отвала на перспективу предлагается создание водосбросного коллектора для отвода фильтрационных вод хвостохранилища ЛГОКа на правом борту существующей канавы. Укладка коллектора D 500 мм производится в траншее с засыпкой грунтом на глубину, превышающей глубину сезонного промерзания. Действующая в настоящее время канава подлежит засыпке скальной вскрышей и служит в качестве контрфорса и дренажа для отвода поверхностных вод. Необходимо разработать проект коллектора, включающий гидравлические расчеты и дополнительные расчеты устойчивости отвала. Для оперативного дистанционного контроля устойчивости ограждающих дамб гидроотвалов и хвостохранилищ кафедрой геологии МГГУ предложено использовать систему датчиковпьезодинамометров, заложенных по возможным поверхностям скольжения. В раздельнозернистых грунтах эти датчики служат для определения пьезометрических уровней, в тонкодисперсных породах для замера порового давления. После установления датчиков и снятия первой серии 137

Профиль 3-3 Крутой Лог Высота откоса = 92 м. Угол откоса = 22.82гр. X A = 52.80 У A = 100.32 X B = 56.40 У B = 95.18 X C = 267.82 У C = 9.96 90 40 X D = 268.00 У D = 10.00 Х О = 227.60 У О = 215.05 Метод алгебр. сумм. Куст. = 1.0211 Кмin. = 1.0211-10 Метод многоуг. сил. Куст = 1.0211 0 50 100 150 200 250 300 Свойства горных пород 1.7 20.0 1.0 1.8 14.0 1.7 1.8 22.0 3.5 Рис. 2. Расчет коэффициента запаса устойчивости сухого отвала СГОКа показаний производят расчет устойчивости откосов с использованием натурных данных. Затем выполняют расчеты устойчивости для вариантов, соответствующих различным положениям депрессионной кривой и степеням уплотнения слоев глинистых пород, которые принимают выше или ниже установленных при первичных замерах. Подобная схема контроля применялась на гидроотвалах «Березовый Лог», «Балка Чуфичева», «Балка Суры» (Лебединский ГОК), хвостохранилище и гидроотвале Михайловского ГОКа, хвостохранилище Вяземского ГОКа. Эффективный контроль за состоянием откосных сооружений осуществляется путем комплексного зондирования приоткосных зон и использованием стационарных датчиков-пьезодинамометров, заложенных по расчетным профилям в теле и основании дамбы на различных этапах формирования намывного массива. В МГГУ В.Н. Зуем разработана программа оперативного определения коэффициента запаса устойчивости η в зависимости от измеренного пьезодинамометрами давления воды, приведенного к 139

вероятным поверхностям скольжения. Расчет устойчивости 140

GOLOVNAYA_DAMBA_P3_15.11.2006 Н откоса = 32.00м; Угол откоса = 7.04гр x =83.44 A y A =200.60 x =83.73 B y =200.10 B x C =227.65 y C =174.80 x D =228.00 y =175.00 D x O =179.40 y =254.52 O 169 132 Метод алгебр. сумм. Kmin =1.3760 Kust =1.3760 Метод многоуг. сил Kust =1.3746 100 200 300 Свойства пород (плотность, т/куб. м; угол внутреннего трения, град.; сцепление, т/кв. м) 400 1.97, 27.0, 0.1 1.78, 20.0, 2.5 1.7, 9.0, 1.3 1.98, 29.0, 0.05 1.95, 26.0, 0.1 2.01, 31.0, 0.1 1.7, 10.0, 1.1 1.85, 28.0, 0.1 2.02, 24.0, 0.2 Рис. 4. Расчет коэффициента запаса устойчивости головной дамбы CГОК по профилю 3 выполняется методами алгебраического суммирования и многоугольника сил. Определение текущего коэффициента запаса устойчивости производится в зависимости от площади эпюры давления воды, определяемой путем снятия замеров величин Р w или h w по вероятной поверхности скольжения [1]. Из-за необходимости проведения полевых испытаний разработанных устройств для удаленного контроля порового давления, обеспечивающих накопление и передачу информации по сети сотовой связи бурение измерительных скважин в 2006 г. не производилось. Для замеров порового давления на хвостохранилище в 2006 г. была использована существующая сеть пьезометров на головной дамбе и дамбе защиты отвалов. С помощью переносного датчика порового давления были произведены замеры по 4-м створам. Показания датчика вводились в программу расчетов устойчивости и определялись коэффициенты запаса устойчивости обследованных откосных сооружений. На рис. 3. дан план головной дамбы с 3-мя расчетными профилями. Расчеты 141

Читать еще:  Как заделать откосы двери после установки железной двери

показали, что минимальный коэффициент запаса устойчивости головной дамбы составляет η=1.37 для профиля 3. (рис. 4) Установлено, что коэффициенты запаса устойчивости близки к нормативным значениям (η>1.3) и состояние объекта на 2006 г. не вызывает опасений. Заключение 1. Для профилей отвала меловых пород с минимальными значениями ширины берм получены значения коэффициента запаса устойчивости меньше нормативного (η 1.3), состояние хвостохранилища с позиций устойчивости его откосных сооружений на 2006 г. не вызывает опасений. Для комплексной оценки состояния намывного массива целесообразно также осуществлять контроль состояния его внутренних зон и рассмотреть возможности создания в них дренажных элементов по предложенной МГИ и трестом «Энергогидромеханизация» технологии для повышения вместимости и ускорения водооборота. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Гальперин А.М. Геомеханика открытых горных работ. М., изд. МГГУ, 2003. 2. Мироненко В.А., Стрельский Ф.П. Практическое применение принципов гидрогеомеханики в целях повышения промышленной и экологической безопасности горных работ. Инж.геология, 1989, 5, с. 3-14. 3. Геомеханика отвальных работ на карьерах. М., Недра, 1972. Авт.: Ржевский В.В., Панюков П.Н., Истомин В.В., Гальперин А.М. 4. Правила обеспечения устойчивости откосов на угольных разрезах. СПб., ВНИМИ, 1998. 142 Коротко об авторах Гальперин Анатолий Моисеевич профессор, доктор технических наук, зав. кафедрой геологии, Московский государственный горный университет. Крючков А.В. ОАО «Стойленский ГОК», Семёнов В.В. ОАО «Стойленский ГОК», Доклад рекомендован к опубликованию семинаром 1 симпозиума «Неделя горняка-2007». Рецензент д-р техн. наук, проф. В.А. Ермолов.

Обеспечение устойчивости бортов карьера по геомеханической модели месторождения

Рубрика: Технические науки

Дата публикации: 08.04.2020 2020-04-08

Статья просмотрена: 340 раз

Библиографическое описание:

Сорока, А. В. Обеспечение устойчивости бортов карьера по геомеханической модели месторождения / А. В. Сорока, Асет Сапарулы Куаныш. — Текст : непосредственный // Молодой ученый. — 2020. — № 15 (305). — С. 147-149. — URL: https://moluch.ru/archive/305/68659/ (дата обращения: 24.09.2021).

Свойства горных пород и породных массивов определяют параметры техники и технологии разработки месторождений полезных ископаемых. В этой связи актуальной научной и практической задачей является обоснование методов и средств направленного изменения свойств пород. Управление состоянием массива горных пород и прогнозирование устойчивости откосов и бортов карьеров является одной из важнейших инженерных задач для обеспечения безопасности и эффективности работ при открытом способе разработки месторождений. Несмотря на многочисленные исследования, проблема обеспечения устойчивости бортов карьеров, в силу своей сложности и разнообразия горно-геологических и гидрогеологических особенностей месторождений, остается актуальной. Практика работ показывает, что практически все открытые горные работы сопровождаются оползневыми явлениями.

При разработке месторождений полезных ископаемых открытым способом особое значение приобретает проблема устойчивости породных откосов — уступов и бортов карьеров. Если в проекте строительства карьера заложены завышенные значения углов наклона откосов, это может привести к нарушению их устойчивости и вызвать внезапные разрушения уступов или бортов карьеров. При заниженных же значениях углов наклона породных откосов и большой глубине карьера возникает проблема экономической целесообразности разработки месторождения открытым способом. Так, например, на карьерах глубиной до 300 м уменьшение результирующего угла наклона борта на 3–4 градуса приводит к увеличению объема вскрыши до 10–11 млн. м3 на 1 км фронта работ

Работу за наблюдением устойчивости в основном выполняет маркшейдерская служба предприятия совместно с геологической службой. В последнее время имеется тенденция внедрения штата геотехника, обязанностью которого является сбор и обработка данных маркшейдерских замеров, геологических данных с созданием геомеханической модели месторождения основная методика наблюдений заключается в закладке наблюдательных станций. В данном вопросе важную роль играет периодичность наблюдений и точность. Результаты становятся все точнее с появлением новых геодезических приборов, в особенности лазерных сканеров.

Обрабатывание результатов с использованием трехмерного моделирования с помощью Geovia Surpac

Программа Geovia имеют следующие функциональности:

– геологический модуль (основой геологического модуля является база данных по разведочным выработкам.)

– ввод данных из журналов разведочного бурения

– редактирование геологических данных по скважинам, пополнение базы данных результатами лабораторных анализов

– интеграция данных по скважинам с графическими построениями

– манипуляция с данными по геологоразведочным скважинам (простые и сложные пересчеты, композитирование данных и т. д.)

– обработка данных методом классического статистического анализа геологоразведочной информации (по данным опробования) с выводом на печать графиков гистограмм, таблиц и результатов их анализа

– полный геостатистический анализ любых трехмерных данных, включая расчет и моделирование вариограмм, карт вариаций изменчивости и оценку пространственной анизотропии минерализации

– редактирование и модернизация графической и математической геологической модели

– стереография и геомеханика.

Данная программа подходит для создания трехмерной модели при помощи которой будет удобно анализировать каждое изменение. Дополнять информацию в процессе исследования. Делать анализ по результатам последних данных.

В программе мы создаем блочную модель. Блочная модель — это трехмерная модель участка пространства, (например, рудной залежи) построенная путем разбиения этого участка на элементарные ячейки (блоки), имеющие форму параллелепипеда и содержащие в себе различные (большей частью числовые) характеристики объекта (содержания полезных компонентов, объемный вес, тип руды и т. п.), полученные в основном в результате интерполяции спорадически расположенных пространственных данных (результатов опробования полезного ископаемого, определений объемного веса и т. п.)

В настоящее время задачи повышения устойчивости откосов и склонов приобретают все большее значение. После проведенных иследованний, следует сделать вывод, что после оценки устойчивости необходимо принимать меры до обрушения. Основными причинами этого являются постоянное ведение взрывных работ, горные работы. Целью укрепления откосов является стабилизация эрозионных процессов грунта и предотвращение его обрушения под собственным весом или сползания вследствие сил инерции. Слабый грунт должен превратиться в устойчивую и прочную поверхность.

При выборе решения для укрепления склона необходимо принимать во внимание такие факторы, как крутизна склона, нагрузка, наличие или отсутствие вибрации, а также состав грунтов откоса. Для решения задачи укрепления откосов насыпи, дорог и бортов склонов используется большое разнообразие методов. Один из современных методов это применение геотекстиля.

Геотекстиль представляет собой нетканый материал из синтетических или натуральных полимеров в виде плоских форм, лент или трехмерных структур, что обеспечивает его высокие физико-механические свойства, изотропность, а также стойкость к различным химическим соединениям. К основным свойствам геотекстиля относят высокий модуль упругости, благодаря которому материал может воспринимать значительные нагрузки и выполнять функцию армирования при относительно малых деформациях. Геотекстиль выполняет функцию разделения слоев и позволяет перераспределить напряжение в основании насыпи, увеличить несущую способность основания, устойчивость откосов, улучшить условия уплотнения земляного полотна [24].

В ходе проведенного исследования были проанализированы современные геосинтетические материалы на предмет их применения для обеспечения устойчивости грунтовых откосов и склонов. На основе полученных результатов были сформулированы следующие выводы, в связи с развитием промышленности и появлением материалов, характеризующихся прочностью и долговечностью при работе в контакте с грунтом, в мировой строительной практике активно развивается направление, основанное на применении современных геоматериалов и способное решать значительный круг практических задач, включая укрепление откосов и склонов.

Читать еще:  Как утеплить откос входной двери

Применение высокопрочных геосинтетических материалов позволяет повысить устойчивость грунтовых конструкций на сдвиг, тем самым обеспечивая необходимую стабильность грунтов. Исходя из представленной характеристики каждого геосинтетического материала и их сравнительного анализа, изложенного в данной статье, сделан вывод о необходимости комплексной оценки таких факторов, как инженерно-геологические условия строительной площадки, тип грунтового материала конструкции, характер нагрузок и природные условия. На основе данных сравнительного анализа установлена целесообразность использования комбинации геосинтетических материалов, которая будет учитывать частные условия площадки. В частности, для мест с повышенной опасностью использовать сразу и георешетки и геомембраны, что будет являться темой дальнейших научных исследований.

Георешетка — это сотовая конструкция из полиэтиленовых лент, соединенных между собой сварными швами с высокой прочностью, которая в рабочем положении представляет собой устойчивый каркас в горизонтальном и в вертикальном направлении. При помощи этого каркаса фиксируются различные наполнители — щебень, грунт, бетон, кварцевый песок и другие. Высокие стенки позволяют заключать в себе также и крупнозернистый материал.

Объемные георешетки представляют собой гибкий компактный модуль, состоящий из скрепленных между собой полимерных лент, образующих в растянутом положении.

Геосетка — это плоский полимерный рулонный материал с сетчатой структурой, образованный эластичными ребрами из высокопрочных пучков нитей, скрепленными в узлах прошивочной нитью, переплетением, склеиванием, сплавлением или иным способом, с образованием ячеек, размеры которых больше образующих сетку ребер, обработанных специальными составами для улучшения свойств и повышения их стабильности. По структуре различают двухосные и одноосные ячеистые конструкции. Первые имеют соты прямоугольной формы и рассчитаны для использования на слабых грунтах, вторые — вытянуты ромбообразной формой в одну сторону и способны отлично справляться с нагрузками на разрыв. Высокий модуль упругости позволяет воспринимать нагрузку и распределять ее.

Так, на руднике ТУР при отработке конечных контуров в западной части карьера выявилось что при насыщении борта талыми а поверхстными водами откос сползает, или отваливается. Для безопасного ведения работ и по рекомендации подрядной огранизации проводящие работы по наблюденю устойчивостью бортов, угол откоса борта и ширина бермы на верхних горизонтов была увеличена.

Опыт внедрения методов управления состоянием породного массива на карьерах показывает, что искусственное укрепление во многих случаях предпочтительнее разноса, увеличения угла заоткоски бортов и дает значительный экономический эффект и самое главное эффект в области устойчивости бортов что обеспечивает безопасное ведения горных работ.

  1. Инструкция по наблюдению за деформациями бортов, откосов уступов и отвалов на карьерах и разработке мероприятий по обеспечению их устойчивости. Л. ВНИМИ 1971г.
  2. Инструкция по производству маркшейдерских работ М. 1987г.
  3. Методологические основы мониторинга состояния устойчивости карьерных откосов. КарГТУ 2006г.
  4. Бесимбаева О. Г., Хмырова Е. Н., Оленюк С.П, Олейникова Е. А., Старостина О. В. Обоснование расчетных прочностных характеристик пород баритового месторождения Кафедра маркшейдерского дела и геодезии КарГТУ
  5. Методические указания по наблюдениям за деформациями бортов, откосов уступов и отвалов на карьерах и разработке мероприятий по обеспечению их устойчивости, согласованными приказом Комитета по государственному контролю за чрезвычайными ситуациями и промышленной безопасностью Республики Казахстан от 22 сентября 2008г № 39.
  6. Бесимбаева О. Г., Хмырова Е. Н., Низметдинов Ф. К., Олейникова Е. А., Оценка и прогноз устойчивости бортов карьера «Кентобе» Кафедра маркшейдерского дела и геодезии КарГТУ
  7. Свойства горных пород. Геотехника и геофизика. Бесимбаева О. Г., Хмырова Е. Н., Низметдинов Ф. К., Олейникова Е. А., Кафедра маркшейдерского дела и геодезии КарГТУ.
  8. Современные методы укрепления откосов и склонов геосинтетическими материалами. В.Г. Шаповал, И.Ю. Булич, Е.С. Причина, Национальный горный университет

Откос – расчет устойчивости откосов и склонов [18-36-SCAD-SS]

  • Описание
  • Характеристики
  • Комментарии

Откос – расчет устойчивости откосов и склонов [18-36-SCAD-SS]

SCAD Office соответствует следующим строительным нормам и правилам:

СП 20.13330.2016 (СНиП 2.01.07-85*), СП 14.13330.2014 (СНиП II-7-81*), СП 22.13330.2016 (СНиП 2.02.01-83*), СП 63.13330.2012 (СНиП 52-01-2003) СП 16.13330.2017 (СНиП II-23-81*), СП 15.13330.2012 (СНиП II-22-81*), СП 24.13330.2011 (СНиП 2.02.03-85*), СП 64.13330.2011 (СНиП II-25-80), ГОСТ 27751-2014, ГОСТ P 21.1101-2013, ГОСТ P ИCO 9127-94, ГОСТ P ИCO/MЭK 12119-2000, что подтверждено сертификатом Центра сертификации программной продукции в строительстве, действующим до 31 января 2021г.

Структура SCAD Office


Вычислительный комплекс SCAD

Вычислительный комплекс SCAD – универсальная вычислительная система предназначенная для прочностного анализа конструкций различного назначения.

Это более 500 функций для:

• создания и тестирования расчетных схем
• анализа результатов и проектирования элементов конструкций
документирования .

Комплекс SCAD имеет блочную структуру. Все компоненты комплекса независимы, что позволяет получать
конфигурации, максимально приближенные к потребностям пользователей.

В зависимости от размера решаемых задач пользователям предлагаются различные варианты комплекса SCAD:

S16 (SCAD Light) – в этой конфигурации максимальный размер задач 16000 степеней свободы. Этого чаще всего достаточно для расчета несущих конструкций автозаправочных станций, опор линий электропередачи, осветительных опор, мачт, одноэтажных промзданий и т.п.

Схемы типичных конструкций, расчет которых можно выполнить с помощью SCAD Light

S64 (SCAD Middle) – в этой конфигурации не ограничивается количество узлов и элементов, а максимальный размер задач определяется числом степеней свободы (64 000).

Схемы сооружений, расчет которых можно выполнить с помощью SCAD Middle


S392 (SCAD Professional) – в этой конфигурации максимальный размер задач ограничен количеством узлов и элементов по 65 536 (393 216 степеней свободы). Этого практически достаточно для расчета любой реальной конструкции


Схемы зданий, расчет которых можно выполнить с помощью S392 (SCAD Professional)

Возможности:

  • Опасные сочетания нагрузок
  • Армирование
  • Подбор сечений из металлопроката
  • Нелинейный анализ
  • Вариации моделей
  • Энергетический анализ
  • Сейсмика
  • Пульсации ветра

Импорт – экспорт данных

В комплексе SCAD реализован импорт геометрии из программ:

  • AutoCAD (DXF, DWG)
  • 3D Studio (3DS)
  • StruCAD
  • Hyper Steel
  • МАЭСТРО
  • ArсhiCAD
  • Architectural Desktop
  • Allplan, Allplot
    и др.

СЕРТИФИКАЦИЯ


ПРИНЦИПЫ РАЗВИТИЯ

МАРКЕТИНГОВАЯ ПОЛИТИКА

Блочная структура системы должна позволять каждому пользователь возможность выбрать удобную для себя конфигурацию.

Расширение конфигурации требует оплаты только разности в ценах.

Мы не заинтересованы в продажах лишних модулей «про запас».

Модули обмена с другими проектирующими и графическими системами поставляются бесплатно.

Существенные скидки для высших учебных заведений.

Презентация на тему Методы расчета и обеспечения устойчивости откосов и склонов

Презентация на тему Презентация на тему Методы расчета и обеспечения устойчивости откосов и склонов, предмет презентации: География. Этот материал содержит 31 слайдов. Красочные слайды и илюстрации помогут Вам заинтересовать свою аудиторию. Для просмотра воспользуйтесь проигрывателем, если материал оказался полезным для Вас — поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте наш сайт презентаций ThePresentation.ru в закладки!

  • Главная
  • География
  • Методы расчета и обеспечения устойчивости откосов и склонов

Слайды и текст этой презентации

МЕТОДЫ РАСЧЕТА И ОБЕСПЕЧЕНИЯ УСТОЙЧИВОСТИ ОТКОСОВ И СКЛОНОВ

Государственное образовательное учреждение
высшего профессионального образования Новосибирский Государственный Архитектурно-Строительный Университет (Сибстрин)

Методы расчета устойчивости откоса в грунтах разных типов

Склоном называется откос, образованный природным путём и ограничивающий массив грунта естественного сложения.
Откосом называется искусственно созданная поверхность, ограничивающая природный грунтовый массив, выемку или насыпь. Откосы образуются при возведении различного рода насыпей (дамбы, земляные плотины и т.д.) и выемок (котлованы, траншеи, каналы и т. п.).

Методы расчета устойчивости откоса в грунтах разных типов

Методы расчета устойчивости откоса в грунтах разных типов

Методы расчета устойчивости откоса в грунтах разных типов

Типы нарушения равновесия грунтовых склонов

1) оползни вращения (с криволинейными поверхностями обрушения);

2) оползни скольжения (по зафиксированным поверхностям);

Типы нарушения равновесия грунтовых склонов

Типы нарушения равновесия грунтовых склонов

3) оползни разжижения (грязевые потоки перенасыщенных водой грунтов).

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 (изменение удельного веса, сопротивления сдвигу и других характеристик грунта при изменении его влажности и других причин);
ошибки в назначение расчетных характеристик прочности грунта;
проявление гидродинамического давления, сейсмических сил, различного рода динамических воздействий (движение транспорта, забивка свай и т. п.).

Причины потери устойчивости откосов и склонов

Методы расчета устойчивости откоса в грунтах разных типов

Читать еще:  Почему потеют изнутри откосы

Сопротивление грунта сдвигу пропорционально давлению (нормальному напряжению σ) на площадке сдвига.

Имеется откос с углом заложения α, при заданном φ для песка, слагающего откос (рис.4.4, а). Рассмотрим равновесие частицы, свободно лежащей на поверхности откоса: т. к. грунт обладает только внутренним трением, то устойчивость будет обеспечена, если Tсд≤Tуд’. Элементарная частица грунта на свободной поверхности испытывает силу тяжести G, которую можно разложить на нормальную N и касательную T(сд) к наклонной поверхности составляющие:

Устойчивость откосов в идеально сыпучих грунтах (ϕ ≠0; с=0)

Элементарная частица грунта удерживается на наклонной поверхности силой трения, равной произведению нормальной компоненты силы тяжести на коэффициент трения (равного тангенсу угла внутреннего трения). Тогда из уравнения равновесия проекций всех сил на наклонную плоскость получим:

Полученный результат можно обобщить в виде определения: угол наклона к горизонтальной плоскости свободной поверхности откоса, сложенного идеально сыпучим грунтом, равен углу внутреннего трения этого грунта. Это можно использовать как теоретическую основу экспериментального метода определения угла внутреннего трения сыпучего грунта.

Устойчивость откосов в идеально сыпучих грунтах (ϕ ≠0; с=0)

Задавшись весом частицы P и учитывая, что коэффициент внутреннего трения грунтов получим:

при α=φ в идеально сыпучих грунтах угол естественного откоса – α равен углу внутреннего трения грунта

При откос обладает необходимым запасом устойчивости.
Если требуется определить угол заложения будущего откоса с запасом устойчивости, то α соответственно равен:

Устойчивость откосов в идеально сыпучих грунтах (ϕ ≠0; с=0)

Если высота откоса, сложенного связными грунтами, не превышает предельного значения h0, то связный грунт может держать вертикальный откос.
Наиболее неблагоприятное напряженное состояние возникает у подошвы откоса в т.А (рис.4.1, в) Именно здесь начинает формироваться состояние предельного равновесия.
Максимальное главное напряжение в этой точке равно природному, т. е.

Условие предельного равновесия имеет вид:

Высота вертикального откоса в идеально связных грунтах отвечает условию обеспечения запаса устойчивости

Устойчивость откосов в идеально связных грунтах (ϕ=0; с≠0)

При и , используя выражение условия предельного равновесия, получим:

Нетрудно заметить, что учет внутреннего трения грунта приводит к некоторому увеличению предельной высоты вертикального откоса.

Устойчивость вертикального откоса в грунтах, обладающих трением и сцеплением (ϕ ≠0; с≠0)

При расчете общей устойчивости насыпи применяют, как правило, метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения (КЦПС), учитывая при этом, что величину сцепления (быстрый сдвиг) свай Ссв рекомендуется принимать в пределах 150 кПа независимо от возможных более высоких значений, полученных при проведении лабораторных или полевых испытаний. В этом случае при отсутствии экспериментальных данных для выполнения предварительной оценки общей устойчивости могут быть приняты следующие расчетные параметры сцепления Ср св и угла внутреннего трения φр.св:

Метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения

Метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения

В зависимости от решаемой задачи слабое основание может укрепляться сваями, объединенными (рисунок 5) в виде: блоков, одиночных свай, стенок и фигурных стенок.

Рис. 5 – Схема расположения свай из укрепленного грунта в плане:
а) сваи-блоки; б) одиночные сваи; в) сваи-стенки;
г) фигурные сваи-стенки

Метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения

где β — коэффициент, зависящий от расположения свай относительно предполагаемой кривой скольжения, β=0 для пассивной зоны, 0,1 – для зоны прямого сдвига и 0,3 – для активной зоны – расположение зон – по рисунку 3.

Метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения

Метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения основан на построении круглоцилиндрической поверхности, по которой происходит поступательно-вращательное движение верхней части грунтового массива при потере им устойчивости. Применяется для расчетов устойчивости откосов, подверженным опасности оползания (оползням вращения).

Предполагается, что потеря устойчивости откоса (склона) может произойти в результате вращения отсека грунтового массива относительно некоторого центра О.
Суть метода заключается в анализе устойчивости склона против сдвига по ряду возможных поверхностей скольжения, представленных дугой окружности с радиусом r и центром в т.О.
Отсек грунтового массива, ограниченный свободной поверхностью и поверхностью скольжения, разбивается вертикальными линиями на n элементов таким образом, чтобы можно было принять основание каждого отсека плоским, а прочностные характеристики постоянными.
Смещающийся массив рассматривается как недеформируемый отсек, все точки которого участвуют в общем движении.

Метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения

Коэффициент устойчивости принимается в виде:

где Мsr и Msa – моменты относительно центра вращения О всех сил, соответственно удерживающих и смещающих отсек.
Порядок вычислений:
1. Грунтовый массив разбивается на отдельные элементы.
2. Вычисляются вертикальные силы, действующие на каждый элемент: собственный вес грунта Pgi и равнодействующая нагрузки на его поверхности Pqi.
3. Равнодействующая сил Pgi+Pqi раскладывается на нормальную Ni и касательную

4. Находим c и li – длину дуги.

Момент сил, вращающих отсек вокруг т. О, определится как:

n – число элементов в отсеке

Метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения

Удерживающие силы обуславливаются сопротивлением сдвигу за счет внутреннего трения и сцепления грунта.
Сила трения:

При наличии внешних вертикальных нагрузок они включаются в величину веса блока (призмы).

При kst ≥ kнst устойчивость откоса относительно выбранного центра вращения т.О обеспечена.
— Основная сложность при практических расчетах заключается в том, что положение центра вращения О и выбор радиуса r, соотносящие наиболее опасному случаю, неизвестны.
— Обычно проводится серия таких расчетов при различных положениях центров вращения и значениях r.
— Чаще всего наиболее опасная поверхность скольжения проходит через нижнюю точку откоса (склона). Кроме слабых грунтов с минимальными φ и с.

Метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения

Выделим верхнюю часть откоса окружностью радиусом ОА с центром в точке О, проходящей через основание откоса в точке А. Рассмотрим условие равновесия выделенной части откоса, для чего разделим ее вертикальными плоскостями, перпендикулярными чертежу, на элементарные объемы. Условие равновесия рассмотрим на примере i–го элементарного объема. Проведем центральную вертикальную ось площади этого объема и касательную к поверхности скольжения в точке ее пересечения с центральной осью. Обозначим угол наклона касательной к горизонтальной оси ai. Вес элементарного объема грунта обозначим Gi и приложим в точке пересечения центральной оси с поверхностью скольжения. Разложим силу Gi на нормальную и касательную к поверхности скольжения составляющие Ni и Ti:
Ni = Gi cos ai; Ti = Gi sin ai.
Сдвигающей силой является касательная составляющая силы тяжести Tсд,i = Ti. Удерживающими силами являются сила трения и сила сцепления по поверхности скольжения: Туд,i = tg ji Gi cos ai + li ci ,
где li – длина дуги поверхности скольжения в пределах i-го объема грунта; ci и ji – сцепление и угол внутреннего трения грунта в пределах дуги li.

Метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения

Условием равновесия по поверхности скольжения АС, пересекающей откос, является равенство нулю суммы моментов сдвигающих и удерживающих сил относительно центра О круглоцилиндрической поверхности скольжения:

Для анализа устойчивости грунтового массива вместо уравнения (6.6) чаще всего используют выражение для коэффициента устойчивости, равное отношению момента удерживающих сил к моменту сдвигающих сил:

Угол a отсчитывается от горизонтали и считается положительным при повороте ее на острый угол до совмещения с касательной против хода часовой стрелки. При отрицательном угле a касательная составляющая силы тяжести и соответствующий ей момент являются удерживающими, что автоматически учитывается формулами.

Предел суммирования по i n определяет количество элементарных объемов грунта, на которые разделяется верхняя часть откоса, отделенная от остального массива поверхностью скольжения. С увеличением n увеличивается точность расчетов по формулам (6.6) и (6.7). Формулы (6.6) и (6.7) являются не конечными, а промежуточными результатами. Решение задачи состоит в отыскании минимального коэффициента устойчивости откоса h для всех возможных траекторий поверхностей скольжения.

Для упрощения решения задачи существуют следующие рекомендации

Предполагается, что центры возможных круглоцилиндрических поверхностей скольжения лежат на прямой (рис. 6.4), соединяющей вершину откоса В с точкой в глубине массива, отстоящей от основания откоса (т. А) по горизонтали на 4,5 Н и от верха откоса (точка В) по глубине на 2 Н. Варьируя на указанной линии положением центров поворота Оj, строят график зависимости коэффициента устойчивости откоса hj от положения центра поворота Оj. Решением задачи является минимальный коэффициент устойчивости откоса hj,min.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector