Dessadecor-nn.ru

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

Угол заложения откоса зависит от

ПроСопромат.ру

Технический портал, посвященный Сопромату и истории его создания

Устойчивость откосов идеально сыпучего тела (грунта) (с=0, φ≠0)

Необходимость расчета устойчивости откосов появляется не только при строительстве дорожных насыпей и выемок, строительных котлованов, но и при решении проблемы захоронения бытовых и промышленных отходов. При разработке котлованов для захоронения отходов, вертикальной планировке площадок с уступами приходится оценивать устойчивость массивов грунтов в откосах. Устройство пологих откосов резко удорожает строительство. Крутые откосы могут привести к аварии. Нужно уметь определять оптимальную крутизну откосов хранилищ.

Идеально сыпучее тело характеризуется отсутствием сцепления (с=0). Рассмотрим откос с углом заложения α и углом внутреннего трения φ песка, слагающего откос:

Рис 1.

Исследуем условия равновесия частицы грунта А, свободно лежащей на поверхности откоса. Вес частицы F разложим на нормальную N и касательную составляющую Т, стремящуюся сдвинуть частицу вниз. Грунт обладает только внутренним трением, поэтому устойчивость (неподвижность) частицы будет обеспечена, пока сдвигающая сила Т будет равна удерживающей силе трения Т′=f∙N или меньше ее.

Учитывая, что N=F∙cosα, T=F∙sinα, из уравнения проекций на наклонную грань следует:

F∙sinα=f∙Fcosα, откуда tgα=f. Но коэффициент трения f=tgφ. Значит α=φ, то есть предельный угол откоса сыпучих грунтов равен углу внутреннего трения, отождествляемому часто с углом естественного откоса.

Для обеспечения устойчивости откоса сила, удерживающая частицы А, должна быть больше сдвигающих сил: Т≤Т′.

Если обозначить коэффициент надежности γn, тогда это условие примет вид:

γntgα≤ tgφ. Обычно принимают γn=1,1÷1,2.

Если уровень подземных вод в массиве сыпучего грунта находится выше подошвы откоса, возникает фильтрационный поток, выходящий на поверхность откоса. В грунте возникает гидродинамическое давление, что приводит к уменьшению устойчивости откоса (рис.1, б). Поэтому, рассматривая равновесие частицы А на поверхности откоса, к сдвигающей силе необходимо добавить гидродинамическую составляющую D=γв∙n∙i, где:

γв – удельный вес воды,

n – пористость грунта,

i – градиент напора.

В точке выхода воды через поверхность откоса действуют силы D и F, которые приводят к равнодействующей R. Эта сила отклонена от вертикали на угол β. В этом случае условие устойчивости откоса примет вид:

γntgα≤ tg (φ- β).

Расчет устойчивости откосов

Вы будете перенаправлены на Автор24

Угол естественного откоса

Угол естественного откоса – это угол, при котором неукрепленный каким-либо образом откос песчаного грунта может сохранять равновесие или угол наклона поверхности грунта в свободно насыпанном состоянии (без уплотнения) к горизонтальной плоскости.

Следует отметить, что определение угла естественного откоса грунта имеет важное значение при проектировании различных грунтовых сооружений, например:

  • насыпные плотины;
  • намывные плотины;
  • котлованы;
  • дамбы и т.д.

Значения угла естественного откоса вычисляются также для проведения мероприятий по их укреплению.

Сущность расчета

Под откосом понимается поверхность, образованная в ходе хозяйственной деятельности человека. Такая поверхность ограничивает природный горизонтальный массив либо искусственно возведенную выемку (либо насыпь).

Склоном обычно называют откос, образованный природным путем, т.е. поверхность, ограничивающую массив грунта естественного сложения. При неблагоприятных сочетаниях разнородных факторов массив грунта, ограниченный склоном или откосом может перейти в неустойчивое состояние и потерять равновесие.

К основным причинам потери устойчивости грунтовых откосов относят:

  • устройство непозволительно крутого откоса или подрезка склона, находившегося в состоянии, приближающемся к предельному;
  • увеличение внешних нагрузок (возведение зданий или сооружений в непосредственной близости, складирование материалов вблизи откосов и т.д.);
  • неправильное определение расчетных характеристик грунта или снижение его сопротивления сдвигу вследствие повышения влажности;
  • воздействие гидродинамического давления, сейсмических сил или динамических воздействий различной природы (движение техники, забивка свай, работы промышленного оборудования и т.д.).

Для обеспечения устойчивости откосов в первую очередь необходимо назначить угол его заложения, т.е. угол между горизонтальной площадкой и наклонной поверхностью. Одним из наиболее распространенных способов расчета угла заложения и оценки устойчивости откосов насыпей и естественных склонов является метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения. Сущность данного метода заключается в получении данных о форме поверхностей скольжения при оползнях вращения опытным путем.

Читать еще:  Дверные откосы своими руками гкл

Готовые работы на аналогичную тему

Главная задача расчета заключается в определении коэффициента устойчивости откоса выемки (или насыпи) для максимально опасной поверхности скольжения.

Основные параметры расчета

В случаях, когда сопротивление частиц сдвигу определяется исключительно силами трения, угол естественного откоса совпадает с углом внутреннего трения (φ = φ0). Однако, в реальном проектировании сопротивление грунта сдвигу зависит от множества факторов (например, от зацепления частиц).

Таким образом, величина силы трения будет определяться по формуле:

φ = φт + φз + φс + …

φт – составляющая, привносимая за счет сил трения, φз – то же, за счет зацепления, φс – то же, за счет среза частиц.

Следует заметить, что составляющая φт в большей мере зависит от минерального состава грунта, а также от наличия поверхностных пленок. Составляющая φз зависит от окатанности и формы частиц грунта.

Угол естественного откоса является легко определяемой и весьма удобной для последующих расчетов характеристикой прочности несвязных грунтов. Вышеописанный способ актуален для определения величины внутреннего трения сыпучих грунтов (например, чистых песков). Следует заметить, что при помощи такой методики можно определить угол внутреннего трения лишь приближенно. В чистых песках величина угла внутреннего трения приближенно равна углу естественного откоса.

На практике угол естественного откоса определяют на приборе УВТ, состоящем из металлического столика-поддона, резервуара и обоймы. Поддон закрепляется на трех опорах и перфорируется небольшими отверстиями для водонасыщения грунта. Шкала, предусмотренная в центре столика, имеет деления от 5 до 45 градусов. В соответствии с этой шкалой и определяется угол естественного откоса.

Если требуется определить угол естественного откоса грунта в воздушно-сухом состоянии, на столик устанавливают обойму, в которую насыпается песок до полного заполнения. После заполнения песок незначительно уплотняется. После этого обойму вертикально поднимают и по вершине образовавшегося конуса берут отсчет по вышеупомянутой шкале.

Данный опыт повторяют трижды, после чего определяют среднее арифметическое значение. Расхождение между повторениями не должно превышать 1 градус.

Если требуется определить угол естественного откоса грунта в водонасыщенном состоянии, то после заполнения обоймы грунтом резервуар заполняют водой. После полного насыщения пробы определяется угол естественного откоса вышеописанным методом.

На значение угла естественного откоса несвязных грунтов влияет однородность гранулометрического состава. Например, монодисперсные грунты, как правило, обладают большими значениями φ, чем полидисперсные грунты с аналогичным минеральным составом. Так происходит потому, что в смеси небольшие частицы заполняют образующиеся промежутки между крупными, что облегчает их смешение по поверхностям откосов.

Большое влияние на трение также оказывает количество воды в грунте (ее присутствие снижает значение φ). В песчаных грунтах повышенная влажность значительно снижает угол внутреннего трения.

Свойства грунтов. Особенности разработки грунтов. Земляные работы.

ГРУНТ состоит из верхнего слоя, плодородного растительного слоя, который необходимо сохранять, и нижележащих слоев, используемых для обратных засыпок или устройства насыпей (планировочный грунт).

Основными свойствами грунтов, определяющими особенности их разработки и трудоемкости выполнения земляных работ, являются нижеследующие.

Плотность грунта – отношение массы грунта к занимаемому им объему. Плотность различных грунтов колеблется в широких пределах и составляет:

1. для песчаных и глинистых грунтов – 1,5. 2 т/м3,

2. для песков и суглинков – 1,3 . 1,7 т/м3,

3. для скальных неразрыхленных грунтов – до 3 т/м3,

4. для щебня и гравия – 1,3 . 1,8 т/м3.

Плотность обязательно учитывают при подсчете числа машин для транспортировки грунта.

Влажность грунта характеризует собой степень насыщения грунтов водой по массе.
Принято считать грунты с влажностью до 5% сухими, от 5 до 30% — нормальной влажности, свыше 30% — мокрыми. Влажность грунтов оказывает большое влияние на трудоемкость их разработки, а также на их объемную плотность при транспортировке. Для дополнительной информации можно прочитать нашу статью «Коэффициент уплотнения грунта».

Читать еще:  Комплектующие для пластиковых откос

Разрыхляемость грунта — определяет степень увеличения объема грунта при разработке вследствие потери связи между частицами и переориентации их в пространстве относительно друг друга. Разрыхляемость характеризуется коэффициентами первоначального и остаточного разрыхления.

1. Для песчаных грунтов этот коэффициент составляет 1,08. 1,17,

2. суглинистых – 1,14. 1,28,

Чем больше коэффициент разрыхления грунта, тем меньше его масса в разрыхленном состоянии и тем больше его объем в случае необходимости транспортировки.
Коэффициент остаточного разрыхления показывает, насколько больше объем грунта после его уплотнения тем или иным способом по сравнению с его объемом в естественном плотном состоянии.

Схема определения угла естественного откоса грунтов: а – угол откоса выемки; ф – угол естественного откоса; а – заложение откоса; Л – глубина выемки
Следует отметить, что коэффициент остаточного разрыхления в значительной степени зависит от вида грунта, способами условий его уплотнения и составляет для песчаных грунтов 1,01. 1,025, суглинистых 1,015. 1,05, глин – 1,04. 1,09.

Угол естественного откоса характеризует собой степень связности грунта и его способность сохранять равновесие при разработке в котлованах и траншеях. При отсутствии сил сцепления между частицами грунта наибольший угол естественного откоса равен углу внутреннего трения частиц грунта. Если между частицами грунта сцепление существует, то угол естественного откоса изменяется от максимальной величины в верхней части выемки до минимальной в нижней, приближаясь по значению к углу трения.

В строительстве принято характеризовать устойчивость грунтов при их разработке крутизной откосов выемок или насыпей. Этот показатель представляет собой отношение высоты откоса сооружения к его заложению и вычисляется по формуле:

tg а = h/a = l/(a/h) = 1/m,

где т – коэффициент откоса; Л – высота откоса, м; а – заложение откоса, м.
В соответствии со СНиП разные грунты имеют разные коэффициенты откосов, определяемые их свойствами.

Уплотняемость грунта – свойство, обратное разрыхляемое, характеризует способность грунта уплотняться под действием приложенных извне сил или под действием собственного веса.

Ручная разработка грунта требует значительных затрат энергии и является малоквалифицированным, непроизводительным трудом. Поэтому следует максимально использовать землеройные и землеройно-транспортные машины. Такими машинами, широко применяемыми в строительстве, являются одноковшовые и многоковшовые экскаваторы с ковшами вместимостью 0,25 . 2,5 м3 и более; скреперы, применяемые для разработки и транспортировки грунта на расстояние до 5 км; бульдозеры; грейдеры и грейдер – элеваторы, используемые для разработки нескальных грунтов и планировки площадей и откосов выемок и насыпей, а также для транспортировки грунта на небольшие (до 100 м) расстояния.

Всю необходимую технику для разработки грунта и производства земляных работ Вы можете заказать у нас по телефону: 8(926) 203-79-05.

В качестве уплотняющих машин в настоящее время получили распространение катки прицепные и самоходные на пневмоколесном ходу, кулачковые, вибрационные; различные трамбовочные машины – трамбовочные плиты, вибрационные установки, навесные гидротрамбовки и т.д.

Грунт Сухой, град; т Влажный , град; т Мокрый . град; т
Глина
45; 1:1 35; 1:1,5 15; 1:3,75
Суглинок:
средний 50; 1:0,75 40; 1:1,25 30; 1:1,75
легкий 40; 1:1,25 30; 1:1,75 20; 1:2,75
Песок:

мелкозернистый 25: 1:2,25 30; 1:1,75 20; 1:2,75
среднезернистый 28; 1:2 35; 1:1,5 25; 1:2,25
крупнозернистый 30; 1:1,75 32; 1:1,6 27; 1:2
Грунт:

растительный 40; 1:1,25 35; 1:1,5 25; 1:2,25
насыпной 35; 1:1,5 45; 1:1 27; 1:2
Гравий
40; 1:1,25 40; 1:1,25 35; 1:1,5
Галька
35; 1:1,5 45; 1:1 25; 1:2,25

При какой высоте грунтового откоса необходим расчет устойчивости.

Страница 1 из 3123>

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

Читать еще:  Угол естественного откоса каолина

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

trushev
Посмотреть профиль
Найти ещё сообщения от trushev

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

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

viktorgorodn
Посмотреть профиль
Найти ещё сообщения от viktorgorodn
Podpolie
Посмотреть профиль
Найти ещё сообщения от Podpolie
viktorgorodn
Посмотреть профиль
Найти ещё сообщения от viktorgorodn

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

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

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

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

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

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

оценивать устойчивость основания при определении наиболее вероятной опасной поверхности скольжения.

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

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

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

Грунты насыпи
Наибольшая крутизна откосов при высоте откоса насыпи, м

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

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

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

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

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

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

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

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

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

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector