Dessadecor-nn.ru

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

Расчет устойчивости откосов выемки

Расчет устойчивости откоса насыпи (выемки) методом круглоцилиндрических поверхностей

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

Устойчивость откоса оценивается величиной коэффициента устойчивости, который равен отношению момента сил, удерживающих откос от смещения, к моменту сил, способствующих смещению

Сдвигающий и удерживающий моменты определяются относительно центра кривой возможного смещения откоса.

Расчет устойчивости откоса выполняется в следующей последовательности:

1. Разрабатывают поперечный профиль насыпи, задаваясь очертанием откосов с устройством берм или без них.

2. Кривые скольжения для насыпей, возводимых на прочном сновании, проходят через одну из точек на поверхности насыпи: бровку, кромку проезжей части и др.

Для определения центра кривой скольжения используют графо-аналитический метод Терцаги – Феллениуса (рис. 3).

Положение наиболее опасной кривой скольжение находят, выполняя следующие построения:

· ломаный откос насыпи или откос с бермой заменяют спрямленным откосом, для чего соединяют бровку насыпи с кромкой откоса;

· положение точки А находят на пересечении двух линий, проведенных под углами α и β, определяемыми по табл. 2 в зависимости от угла наклона откоса насыпи;

· положение точки В находят, откладывая вниз от кромки откоса расстояние, равное высоте насыпи, а по горизонтали в сторону насыпи величину, равную 4,5 Н;

· положение центра кривой скольжения находят на пересечении с линией АВ перпендикуляра, восстановленного из середины хорды, стягивающей концы намеченной кривой скольжения.

Коэффициент заложения откосаУгол наклона откоса, град.Углы, град.
αβ
1:145,0
1:1,533,7
1:226,5
1:318,5
1:414,0
1:511,3

3. Отсеченный кривой скольжения участок откоса разбивают на ряд вертикальных призм шириной 2–3 м и толщиной (в направлении оси дороги) 1 м, ведя отсчет от верха откоса.

Вес каждой призмы грунта определяется по формуле:

гдеwi – площадь призмы, м 2 ;

b – толщина призмы, равная 1 м;

γi – плотность влажного грунта, кН/м 3 .

4. Находят сумму удерживающих сил, нормальных к кривой скольжения ∑Ni и сумму сдвигающих сил, касательных к кривой скольжения ∑Ti по формулам:

где d – угол наклона отрезков кривой скольжения к вертикали в пределах каждой призмы, определяемый по его синусу

где хi – расстояние от центра тяжести каждой кривой скольжения до вертикали. Проведенной из центра кривой скольжения;

R – радиус кривой скольжения.

Расстояния хi и R определяются по рис. 3 в масштабе.

Значения sindi принимаются со знаком «+» для расстояний хi, отмеряемых вправо от вертикали и со знаком «–» – влево.

Таким образом, составляющие веса призм, расположенные влево от вертикали, касательные к кривой скольжения, повышают устойчивость откоса.

5. Моменты удерживающих и опрокидывающих сил определяют по формулам:

где j – угол внутреннего трения грунта насыпи;

с – удельное сцепление, кПа;

l – длина окружности кривой обрушения, м

где g – угол, стягивающий кривую скольжения (определяется по рис 1.3).

Коэффициент устойчивости определяется по формуле

Минимальное требуемое значение коэффициента устойчивости, при котором устойчивость откоса насыпи или выемки обеспечена, по действующим нормам не должно быть меньше 1,3.

При значении коэффициента устойчивости kуменьше требуемого значения, возможны следующие решения, направленные на повышение устойчивости насыпи:

— изменение конфигурации откоса насыпи (уположение откоса, создание двух берм или более широкой одной бермы),

— пригрузка нижней части насыпи – слева от вертикальной оси, проходящей через центр кривой скольжения;

— отсыпка насыпи из грунта, имеющего более высокие расчетные характеристики с и j;

— армирование откоса геосинтетическими материалами.

Рис. 3. Графическое определение положения кривой скольжения

методом Терцаги – Феллениуса:

а – без применения геосинтетических материалов;

б – с применения геосинтетических материалов

Расчет устойчивости откосов выемки

Здравствуйте:
Вопрос по модулю расчет устойчивости откосов.

Где можно посмотреть инструкцию как им пользоваться ?
В справке к программе я почему то так ничего и не нашел.

Кузмичев Алексей
Посмотреть профиль
Найти все сообщения от Кузмичев Алексей
Добавить Кузмичев Алексей в список друзей
Читать еще:  Установка малярного уголка откосов

Спасибо за ответ.
начал считать устойчивость откоса у высокой насыпи (H-25 м)
основная площадка на этой насыпи — из палитры стандартной конструкции (защитный слой толщиной 0,8м) к низу которого пристыкованы откосы насыпи и берма справа, шириной поверху 8 метров).
Ввел коды нагрузок (как я понял их надо указать такие же как и коды нагрузок ??)
указал величину распределенной нагрузки (посмотрел по справочникам — нормативная 80 кн/м умноженная на коэффициент по высоте насыпи)
и указал отступ.
во вкладке с материалами указал характеристики грунтов, а на вкладке контур поперечника указал из какого грунта состоит насыпь и берма

Программа сделала расчет.
почему то насыпи не стоит из такого грунта (грунт щебенистый с низким процентом заполнения суглинком) уд.вес. 20.2, угол 36, сцепление 2 (в основании лежит такой же грунт.

Показалось странным, что указанная распределенная нагрузка идет почем то по низу защитного слоя и по всей ширине низа защитного слоя ??
Что я неправильно сделал ??
Как можно задать ширину распределенной нагрузки ? если она от подвижного составив и веса ВСП должна быть шириной 3,50 м.

и как с помощью этого модуля проверить устойчивость откоса в выемке ?

KOLYAMBA
Посмотреть профиль
Найти все сообщения от KOLYAMBA
Добавить KOLYAMBA в список друзей
почему то насыпи не стоит из такого грунта (грунт щебенистый с низким процентом заполнения суглинком) уд.вес. 20.2, угол 36, сцепление 2 (в основании лежит такой же грунт.

Не совсем понял что тут имеется ввиду, поясните пожалуйста подробнее.

Показалось странным, что указанная распределенная нагрузка идет почем то по низу защитного слоя и по всей ширине низа защитного слоя ?? Что я неправильно сделал ?? Как можно задать ширину распределенной нагрузки ? если она от подвижного составив и веса ВСП должна быть шириной 3,50 м.

Положение распределенной нагрузки определяется между двумя любыми закодированными Узлами, которые предварительно можно добавить и коды которых соответственно должны быть заданы в Исходных данных (см. вложение)

и как с помощью этого модуля проверить устойчивость откоса в выемке ?

Изображения

2020-10-30_17-14-58.jpg (89.5 Кбайт, 843 просмотров)
2020-10-30_17-22-46.jpg (73.8 Кбайт, 774 просмотров)
Кузмичев Алексей
Посмотреть профиль
Найти все сообщения от Кузмичев Алексей
Добавить Кузмичев Алексей в список друзей

Спасибо за ответы — теперь понятно как задать участки приложения нагрузки.

Некорректно написал:
у меня насыпь и основание насыпи из одного и того же грунта, Основные характеристики грунта (щебенистый грунт с суглинистым заполнителем около 10-12%).
-удельный вес-20,2 кн/М3
По методике ДальНИИ определили следующие характеристики (они фактически схожи с песком):
-угол внутреннего трения 36 градусов
-сцепление 2 кПа
высота насыпи 25,6 метра (заложение откосов типовое 1:1,5 до 6 м, 1:175 до 12 м и далее 1:2)
На насыпь действует поездная нагрузка 148 кН/м
Так вот по расчетам ROBUR — из такого грунта — насыпь не устойчива (не стоит) — коэффициент устойчивости 0,77.
Перепроверил расчеты в программе GEO5, которая считает по нескольким методам.
Так там получается вот такой результат по коэффициенту устойчивости:
Проверка устойчивости откоса (все методы)
Bishop : FS = 1,31
Fellenius / Petterson : FS = 1,12
Spencer : FS = 1,31
Шахунянц : FS = 1,15
Причем потеря устойчивости по кгруглоцилиндрической поверхности возможна только в верхней части насыпи

а Робур показывает вот что:

Конечно — разные программы возможно считают по разному, но в робуре из такого же грунта по расчету не устойчива и трехметровая насыпь на таком же основании ?

И еще пожелание по расширению функционала программы:
очень бы хотелось видеть учет осадки — так как он напрямую влияет на объемы земляных работ.

9 Расчет устойчивости насыпей и выемок Общие положения

9.1 Устойчивость насыпей и выемок зависит от несущей способности их оснований, прочности грунтов насыпи, высоты и крутизны откосов насыпей и выемок, гидрологических условий и крутизны природных склонов.

Читать еще:  Мероприятия по обеспечению устойчивости откосов

Различают общую и местную устойчивость откоса.

9.2 В результате нарушения общей устойчивости происходит смещение значительных по размерам массивов грунта, слагающего откос. Основные формы нарушения общей устойчивости: скольжение, расползание, выдавливание.

9.3 Нарушения местной устойчивости возникают на поверхности откоса, непосредственно подверженной воздействию погодно-климатических факторов, вызывающих циклические процессы набухания-высушивания, промерзания-оттаивания и связанных с ними нарушения сплошности и снижения прочности грунта (выветривание). Основные формы нарушения местной устойчивости: сплывы, размывы и т.п, эрозийные разрушения поверхности откоса.

Мероприятия по обеспечению местной устойчивости откосов приведены в разделе 8 настоящего Пособия.

9.4 Расчет устойчивости насыпей, сооружаемых на слабых водонасыщенных грунтах, приведен в разделе 10 настоящего Пособия.

Расчет устойчивости земляного полотна на склонах (косогорах)

9.5 В сильнопересеченной местности земляное полотно может располагаться на склоне (косогоре). При крутизне склона до 1:3 (угол наклона до 18 о ), т.е. для пологих склонов, конструкцию земляного полотна принимают по типовым решениям (приложение Г). При крутизне склона более 1:3 (угле наклона более 18 о ) необходимо произвести расчеты устойчивости склона до устройства земляного полотна и после его устройства.

9.6 Проектирование земляного полотна на склоне ведут в следующей последовательности:

— по топографическим данным намечают вероятную трассу дороги, исходя из требований к плану и продольному профилю;

— на участках склона, пересекаемых трассой, выполняют подробные инженерно-геологические изыскания, захватывая весь склон сверху донизу;

— выбирают расчетные поперечники, в число которых включаются такие, где имеет место наиболее неблагоприятное сочетание факторов, от которых зависит устойчивость склона (инженерно-геологические и гидрогеологические условия), тип земляного полотна и его параметры (предварительные);

— для расчетных поперечников проводят геотехнические оценки путем расчета устойчивости:

— склона в природном состоянии;

— склона в целом после сооружения земляного полотна (системы склон-земляное полотно);

— верховой части склона после устройства земляного полотна в виде выемки или полувыемки;

— низовой части склона в случае наличия насыпной части склона;

— откосов насыпи и выемки;

— насыпи на поверхности склона;

— по результатам этих расчетов определяют участки конструкции, для обеспечения устойчивости которых требуется принимать соответствующие инженерные решения (смещение полотна, применение специальных удерживающих или поддерживающих конструкций, уположение и укрепление откосов и др.).

9.7 Расчет устойчивости склона в природном состоянии, системы склон-земляное полотно в целом, верховой части склона после устройства земляного полотна в виде выемки или полувыемки, низовой части склона, в случае наличия насыпной части склона, производится по формуле Маслова-Берера, построенной на гипотезе плоских поверхностей скольжения (ППС), рисунок 9.1

К к уст = , (9.1)

где К к уст — коэффициент устойчивости к-го элемента склона или земляного полотна;

Qi — вес расчетных блоков, т;

Ni, Тi — нормальная и сдвигающая составляющие от веса (Qi) расчетного блока грунта, т;

аi — угол наклона к горизонту поверхности скольжения в пределах i-го блока, град;

сi, φi — сцепление, МПа, и угол внутреннего трения грунта, град, на поверхности скольжения в пределах i-го блока;

li — длина i-го блока по поверхности скольжения, м;

j — индекс, указывающий границы расчетных блоков в пределах склона;

к — индекс, указывающий оцениваемый расчетом элемент склона или земляного полотна/

1  5 — номера расчётных блоков

Рисунок 9.1 Расчётная схема к определению устойчивости земляного полотна на склоне (косогоре)

9.8 На основе расчетов по формуле (9.1) при К уст = 1,3 в таблице 9.1 приведены рекомендуемые диапазоны размещения земляного полотна на склонах (косогорах) в зависимости от их крутизны.

Таблица 9.1 — Рекомендуемые диапазоны размещения земляного полотна на склоне

полотна на склоне

Возможности устройства выемки и насыпи на склоне, % от общей ширины

Расчет устойчивости откосов земляного полотна

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

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

Читать еще:  Что такое терракотовые откосы

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

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

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

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

Рис. 3.5. Схема к определению коэффициента устойчивости сползающего

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

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

Для каждого положения кривой скольжения определяют коэффициент устойчивости.

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

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

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

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

Рис. 3.6. Расчетная схема для нахождения центров кривой скольжения

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

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

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

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

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

,

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

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

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

– плотность влажного грунта, кН/м 3 .

Соответственно удельное давление на поверхности насыпи

р = Нэγгр = 2,246х20 = 44,93 кН/м 2 .

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

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

,

где L – длина кривой скольжения.

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

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

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector