Dessadecor-nn.ru

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

Земляные массы расчет откосов

3. Расчет объемов земляных работ

Для железнодорожного земляного полотна типична знакопеременность высотного размера с более или менее частыми переходами через нуль. Высота насыпей и глубина выемок в пересеченной местности меняются практически непрерывно, а поперечные сечения остаются в геометрическом отношении сравнительно однородными. Для этих условий более представительной и общей фигурой является трапецеидальный клин (см. рис.3.1).

Любой участок железнодорожного земляного полотна можно представить в виде полного или усеченного клина длиной L.

Объем земляных работ в этом случае может быть подсчитан по формуле, предложенной д.т.н., проф. Першиным С.П. Рабочая универсальная формула имеет вид

, (3.1)

где Н – максимальная отметка в граничном сечении рассматриваемого участка, м;

L – длина участка, м;

m – показатель крутизны откоса земляного полотна;

В – ширина меньшего основания рассматриваемой трапеции, м;

1(), 2() – некоторые функции, зависящие от , определяемые по [5].

(3.2)

где Н1, Н2 – рабочие отметки в начале и конце рассматриваемого участка, м, причем Н1 – минимальная отметка, Н2 – максимальная.

Данная формула положена в основу программы для расчета объемов земляных работ на ЭВМ.

3.1. Подготовка исходной информации, производство расчетов на эвм

Исходная информация для подсчета объемов земляного полотна должна содержать следующие данные:

В – ширину основной площадки земляного полотна (в кривых с учетом уширения),м;

Н1 и Н2 – рабочие отметки в начале и конце каждого элементарного участка, м, причем Н1 – минимальная отметка, Н2 – максимальная;

L – длину элементарного участка, м.

Кроме этого, перед началом производства расчетов необходимо указать тип профиля (насыпь или выемка), тип грунта (дренирующий или недренирующий), место производства работ (перегон, станция или разъезд).

Имя программы «Определение объемов земляных работ». Разработчик – Н.В. Волков.

Результатом выполнения работы является ведомость объемов земляных работ.

Рис. 3.1. Трапецеидальный клин

Определение общих объемов земляных масс с учетом необходимых поправок

В результаты машинных расчетов необходимо внести ряд поправок:

поправку на наличие косогорности (при показателе крутизны косогора n 2 ;

m – показатель крутизны откоса насыпи или выемки (при наличии перелома крутизны откоса необходимо находить средневзвешенное значение-m);

n — показатель крутизны косогора;

В – для насыпей принимается равной В – ширине основной площадки, для выемок дополнительно учитывается ширина двух кюветов поверху и ширина закюветных полок (в кривых следует предусмотреть требуемую величину уширения);

Рис. 3.2. Поперечный профиль насыпи на косогоре

поправки за счет уменьшения объема насыпи, занимаемого трубами.

Объем насыпи занимаемый трубами определяется по формулам:

а) для круглых труб

; (3.5)

б) для прямоугольных труб

, (3.6)

D – внешний диаметр круглой трубы, м, определяемый по формуле

; ( 3.7)

lотв – отверстие трубы, м;

ст – толщина стенки круглой трубы (в расчетах можно принимать ст = 15…18 см);

– отверстие и высота прямоугольной трубы, м;

, d – толщина боковых стенок и верхнего ригеля прямоугольной трубы (=11…30 см; d=11…40 см);

Lтр – длина трубы, м (для данного вида расчетов длину трубы можно ориентировочно принять равной ширине основания насыпи понизу);

поправку на дополнительный объем земляного полотна, связанный с уширением основной площадки при подходе к большим железнодорожным мостам

, (3.8)

где — уширение земляного полотна, принимаемое на основании [15], м;

Н1 – высота насыпи в месте начала ее уширения, м;

Н2 – высота насыпи у задней грани стенки устоя, м.

Запас на осадку и планировку насыпей учитывается введением коэффициента К1 = 1,05…1,1; поправка на укладываемость грунта в теле насыпи – коэффициентом К2, который в зависимости от вида грунта изменяется в пределах от 1 до 1,2.

Поправки на наличие сливной призмы, кюветов, недобор грунта в выемках учтены при составлении программы.

С учетом всех вышеприведенных поправок общие объемы земляного полотна будут определяться по формулам:

; (3.9)

. (3.10)

На участках ломаного профиля подсчет объемов земляных работ ведется по формуле

, (3.11)

где F1, F2 – площади поперечных сечений выемки или насыпи соответственно в начале и конце участка длиной L, м 2 .

Рис. 3.3. Поперечные профили земляного полотна на участке ломаного профиля:

а) для насыпи; б) для выемки

Для определения площадей поперечных сечений их следует вычертить в масштабе 1:100 или 1:50, разбить на простейшие геометрические фигуры, найти площади этих фигур и суммировать (рис. 3.3).

Таким образом, . (3.12)

Общие объемы земляных масс на участке ломаного профиля определяются по формулам:

; (3.13)

, (3.14)

где Vсл. пр. – объем сливной призмы, м 3 , определяемый по формуле

; (3.15)

Vкюв. – объем кюветов, м 3 .

, (3.16)

где 1,56 – площадь двух кюветов, м 2 ;

к3 – коэффициент, учитывающий недобор грунта в выемке, к3 = 0,9.

Следует учесть, что при необходимости в формулы (3.13) и (3.14) вводятся поправки, вошедшие в формулы (3.9), (3.10).

Результаты подсчета объемов с учетом всех поправок сводятся в ведомость попикетных объемов (табл. 3.1).

Предисловие

Строительство земляного полотна автомобильных дорог в районах с сильнопересеченным рельефом местности имеет особенности, затрудняющие производство работ высокими темпами. Это обусловлено наличием больших объемов сосредоточенных работ, прохождением трассы в глубоких выемках и высоких насыпях, распространенностью глинистых, часто переувлажненных, грунтов, опасностью развития оползневых процессов и др.

В процессе строительства необходимо выполнять значительные объемы работ по укреплению откосов земляного полотна, устройству сооружений для регулирования стока поверхностных и подземных вод, устройству противооползневых конструкций.

Союздорнии обобщил опыт строительства автомобильных дорог в Молдавской ССР, провел анализ эффективности применения средств механизации для указанных работ и технологии строительства.

На основе полученных данных изложены принципы выбора технологии и средств механизации для скоростного строительства земляного полотна, включая комплекты машин и технологию для подготовительных, основных земляных работ, устройства водоотводных сооружений, укрепления откосов и строительства противооползневых сооружений (из буронабивных свай).

Настоящие «Методические рекомендации» можно использовать при строительстве автомобильных дорог в сложных инженерно-геологических условиях Молдавской ССР.

«Методические рекомендации» разработали канд. техн. наук М.А. Либерман, инженеры Ю.М. Львович, Б.Н. Полонский, канд. техн. наук Л.И. Семендяев.

Все замечания и предложения просьба направлять по адресу: 143900 Московская обл., Балашиха-6, Союздорнии.

1. Общие положения

1.1 . Настоящие «Методические рекомендации» предназначены для использования при выборе рациональных комплектов отрядов машин и технологии скоростного строительства земляного полотна автомобильных дорог в сложных инженерно-геологических условиях Молдавской ССР.

1.2 . При выборе комплектов машин и технологии в рассматриваемых условиях необходимо, наряду с требованиями основных нормативных документов по дорожному строительству, учитывать следующие особенности: наличие оползневых процессов, широкое распространение глинистых грунтов дочетвертичного возраста, значительную концентрацию объемов земляных работ, необходимость осуществления комплекса противооползневых мероприятий, применение специальной технологии ведения работ.

1.3 . Особенности строительства автомобильных дорог в рассматриваемых инженерно-геологических условиях МССР должны быть отражены в проектах организации строительства и производства работ при назначении технологии сооружения земляного полотна на участках индивидуального проектирования, а также при выборе средств механизации.

1.4 . Организация работ по строительству земляного полотна автомобильных дорог в рассматриваемых условиях должна быть увязана с организацией работ по устройству дорожного покрытия скоростным методом. Она должна отражать директивные сроки и темпы скоростного строительства и обеспечивать годовой задел подготовленного земляного полотна от 30 до 50 км в зависимости от сложности инженерно-геологических условий.

Читать еще:  Коэффициент крутизны откосов котлована

1.5 . Организация работ по строительству земляного полотна в МССР для условий скоростного строительства должна включать два взаимоувязанных, но самостоятельных (с точки зрения технологии и механизации этих работ) процесса строительства: сооружение земляного полотна и применение комплекса противооползневых мероприятий и конструкций, установленных проектом.

1.6 . Выбор комплектов машин для основных земляных работ осуществлен на основе оптимизации плана перевозок грунта из выемок или резервов в насыпи применительно к эксплуатируемой строительной организацией технике, а также мощной технике, выпускаемой промышленностью. Расчет производится по специально разработанной программе на ЭВМ ЕС 1022.

1.7 . Комплекты машин следует определять исходя из средних объемов основных земляных работ на рассматриваемом участке с учетом характеристики объектов с сосредоточенными работами и характера распределения земляных масс.

1.8 . Комплекты машин для выполнения подготовительных работ, укрепления откосов, устройства водоотвода и других специальных работ выбирают исходя из средних объемов перечисленных работ, полученных на основе оценки продольного профиля рассматриваемого участка.

2. Принципы выбора технологии и средств механизации применительно к основным проектным решениям

2.1 . При выборе технологии и средств механизации необходимо выполнять анализ проектных решений. Он должен включать, в первую очередь, оценку полноты и достаточности рабочей документации, которая предоставляется заказчиком и проектной организацией. Особое внимание при этом следует уделять индивидуальным проектным решениям и наличию проекта организации строительства как в целом для намеченной к строительству автомобильной дороги, так и для отдельных наиболее сложных участков.

2.2 . На основе результатов анализа и установленных сроков строительства автомобильной дороги выделяют пусковые комплексы и определяют очередность их осуществления с учетом следующих основных факторов:

распределения объемов земляных масс по длине трассы пускового комплекса;

выделения участков сосредоточенных и линейных работ. К участкам сосредоточенных и сложных для условий МССР работ следует отнести: глубокие выемки и высокие насыпи; оползневые структуры, пересекаемые трассой или находящиеся вблизи неё; насыпи на склонах; подходы к путепроводам и мостам; развязки в разных уровнях. К участкам линейных работ относятся участки пускового комплекса с равномерным распределением земляных масс;

определения площадей съема плодородного слоя почвы, мест его складирования, сроков и последовательности разработки;

определения мест расположения карьеров и сосредоточенных резервов, возможности устройства подъездов, наличия существующих коммуникаций;

определения объемов и номенклатуры укрепительных и отделочных работ, а также характера их распределения в пределах участков индивидуального проектирования и типовых решений;

определения объемов и времени устройства сооружений для регулирования стока поверхностных и подземных вод;

определения объемов и сроков строительства противооползневых конструкций несущего типа;

определения (на основе имеющегося опыта строительства) вероятных аварийных ситуаций, связанных с нарушением устойчивости склонов и откосов.

2.3 . Для правильного выбора технологии и средств механизации необходимо уточнить соответствие фактических значений показателей физико-механических свойств грунтов карьеров, резервов, глубоких выемок их проектным данным.

При этом особое внимание необходимо уделять определению естественной плотности, влажности, показателей стандартного уплотнения (максимальной плотности и оптимальной влажности, устанавливаемых в лабораторных условиях), показателей пластичности (число пластичности и влажность на границе текучести).

На основе этих данных:

устанавливают степень переувлажнения грунтов в выемках, карьерах и резервах, склонность глинистых грунтов к набуханию и усадке;

определяют допустимый коэффициент переувлажнения грунтов, укладываемых в различные части типовых и высоких насыпей; максимальную фактическую плотность грунта, которую можно достичь при допустимой влажности имеющимися в наличии уплотняющими средствами;

разрабатывают мероприятия по снижению влажности в случае превышения ее фактических значений над допустимыми;

назначают темпы ведения работ по укреплению откосов и водоотводных канав.

2.4 . В пределах каждого пускового комплекса необходимо выделить характерные структурные элементы трассы на основе анализа продольного профиля.

Далее структурные элементы объединяют в группы по следующим характерным признакам: объемам основ ных земляных работ (кубатурные работы), средней дальности возки грунта, сложности оползневой обстановки в пределах выделяемых элементов, источнику получения грунта для сооружения насыпей (карьеры, резервы, выемки).

2.5 . В зависимости от состава структурных элементов, объемов земляных работ и внетрассовых источников получения грунта разрабатывают конкретную технологию строительства всего пускового комплекса и отдельных участков с соответствующей увязкой в технологическом цикле.

2.6 . Номенклатура работ в технологической последовательности для каждого сгруппированного комплекса должна включать проведение следующих работ: подготовительных, основных (кубатурных), регулирования поверхностного и подземного стока, укрепления откосов и водоотводных канав, отделочных.

2.7 . Технология работ участка выемка-насыпь должна предусматривать следующее.

Подготовительные работы — устройство временных подъездных коммуникаций и водоотвода со сбросом воды за пределы строительной площадки; снятие растительного слоя плодородного грунта и складирование его в специально подготовленные места.

Основные земляные работы включают разработку глубоких выемок с одновременным сооружением земляного полотна высоких насыпей поярусно. При этом запрещается переходить к последующему ярусу выемки или насыпи до окончания полного комплекса всех предусмотренных проектом решений.

Устройство сооружений по регулированию поверхностного и подземного стока производят с учетом следующих положений:

все работы следует выполнять в пределах разрабатываемого или разработанного яруса выемки или насыпи; для выемок, в определенных условиях, которые оговариваются индивидуальным проектом, устройство таких сооружений выполняют еще до разработки самой выемки;

траншейные дренажи необходимо устраивать сразу после того, как соответствующий ярус выемки разработан до его рабочей отметки. При устройстве траншейных дренажей в пределах каждого яруса по мере разработки выемки необходимо предусматривать временный сброс воды из дренажных систем, а по окончании всех работ по регулированию подземного стока обеспечивать соединение дренажных систем, предусмотренное проектом;

откосные и присыпные дренажные системы в выемках, а также водосборные устройства лоткового типа следует выполнять после придания откосам проектной крутизны в пределах соответствующего яруса. При этом необходимо предусматривать временный сброс для удаления воды, даже если это не отражено в проектном решении.

Укрепление откосов и водоотводных канав выполняют немедленно после разработки соответствующего яруса выемки или отсыпки яруса насыпи и устройства конструкций по регулированию поверхностного и подземного стока, одновременно укрепляются поверхности будущих полок в пределах каждого яруса.

2.8 . Последовательность работ при строительстве участка выемка (карьер) — насыпь на склоне включает все перечисленные выше операции, однако производство основных земляных работ имеет значительные отличия:

запрещается отсыпать грунт с верхней части склона;

отсыпку следует вести с низовой стороны до рабочей отметки, предусмотренной проектом;

необходимо строго выдерживать проектную крутизну откосов;

запрещается сосредоточенная отсыпка с последующим «растаскиванием» грунта вдоль будущей насыпи;

при наличии оползневого или потенциально оползневого склона перед началом отсыпки земляного полотна насыпи должны быть выполнены все противооползневые конструкции, начиная с регулирования поверхностного и подземного стоков и кончая сооружениями поддерживающего типа. Указанные работы следует выполнять в летне-осенний период.

2.9 . При выборе средств механизации, которые должны обеспечивать требуемую технологию производства работ при заданном темпе пускового комплекса, необходимо, прежде всего, использовать мощную землеройно-транспортную технику: экскаваторы с ковшом вместимостью 1,6 — 2,5 м 3 , автомобили-самосвалы грузоподъемностью 7 — 25 т, скреперы самоходные с ковшом вместимостью 15 и 25 м 3 , катки кулачковые или решетчатые массой 22 т в сочетании с катками на пневматических шинах массой 25 т.

Читать еще:  Уход за сэндвич откосами

При этом для скоростного строительства следует формировать отряды землеройно-транспортной техники с годовой мощностью не менее 10 млн. м 3 .

2.10 . Средства механизации следует выбирать в соответствии с видами и объемами основных земляных и сопутствующих работ, отдавая предпочтение мощным машинам с учетом их полной годовой загрузки.

Выбор машин в специализированных отрядах необходимо осуществлять с учетом их увязки по производительности и технологической последовательности работы, взаимоувязывать виды основных земляных работ, а также с подготовительными, со строительством сооружений для поверхностного и подземного стока вод, поэтапным, поярусным укреплением откосов насыпей и выемок, устройством противооползневых конструкций, отделочными работами.

С этой целью каждый участок дороги должен быть обеспечен необходимой номенклатурой специализированных отрядов машин для выполнения всех перечисленных работ и устройства противооползневых конструкций несущего типа.

2.11 . Выбор рациональной технологии и средств механизации для устройства противооползневых конструкций несущего типа (подпорные стены, сваи, анкера, армогрунт) определяется размерами оползневого участка, типом оползня, расчетным оползневым давлением, проектным решением, заданным темпом строительства.

3. Технология и комплекты машин для характерных видов работ

Подготовительные работы

3.1 . Перед началом основных земляных работ необходимо выполнить подготовительные работы: расчистку дорожной полосы, снятие плодородного слоя, устройство временного водоотвода, строительство временных дорог для перевозки грунта.

3.2 . Снятие и складирование плодородного слоя грунта с намеченных к разработке площадей следует выполнять с опережением основных земляных работ не более чем на 3 мес. в весенне-летний период и 1 — 1,5 мес. — в осенне-зимний.

Рекультивацию карьеров и резервов необходимо выполнять сразу же после завершения укрепительных и отделочных работ.

Запрещается снимать растительный грунт на участках распространения оползней и в пределах потенциально оползневых склонов.

3.3 . Расчистка дорожной полосы от кустарника и мелколесья осуществляется с использованием кусторезов на тракторах кл. тяги 10 — 15. Срезанные кусты и корни собирают и удаляют с помощью корчевателей-собирателей или бульдозеров-рыхлителей.

3.4 . Порубочные остатки вывозятся для промышленной переработки или складируются и затем сжигаются по согласованию с органами лесного хозяйства и пожарного надзора.

3.5 . На площадях выемок и насыпей, отведенных под автомобильную дорогу, а также в месте расположения притрассовых карьеров и резервов снимается плодородный слой (толщиной 15 — 30 см) и вывозится для хранения и последующего восстановления земель и укрепления откосов, а при излишках — в зоны, предназначенные для использования в сельском хозяйстве.

3.6 . Объем работ по снятию плодородного слоя почвы определяется глубиной выемок и высотой насыпей с учетом поперечных профилей применяемых конструкций либо площадью резервов.

3.7 . Как правило, срезку плодородного слоя почвы следует выполнять бульдозером по технологии, предусмотренной «Руководством по сооружению земляного полотна автомобильных дорог» (М: Транспорт, 1982).

Ориентировочные технико-экономические показатели работы машин даны в табл. 1.

3.8 . В случаях, когда проектом производства работ предусматривается вывозка плодородного слоя почвы на площадки для временного хранения или использования в сельском хозяйстве, рекомендуется применять экскаваторы с ковшом вместимостью 0,65 м 3 либо фронтальные погрузчики грузоподъемностью 2 т в сочетании с автомобилями-самосвалами грузоподъемностью 10 т.

Технико-экономические показатели работы машин по транспортировке плодородного слоя представлены в табл. 2.

Земляные массы расчет откосов

На объекте, где будут проводиться строительные работы необходим расчет объема земляных масс.
Для этого составляется баланс.
Идеальным значением по распределению грунта является нулевой баланс, то есть земляные массы из выемок распределяются практически без остатка в насыпи, благодаря определенной изначально оптимальной отметки планировки площадки.
Активный баланс — когда объем извлеченного грунта превышает объем насыпи, а пассивный баланс, наоборот, показывает, что объем выемки меньше, чем объем насыпи.

Изъятый из котлована грунт впоследствии переместится в тот же котлован, но на обратную засыпку пазух по краям построенного сооружения, либо на участки с минусовой отметкой.
В случае, если выстроенное сооружение выступает над поверхностью земли, вокруг него производится обсыпка грунтом.

Как происходит расчет объема грунта, земли, щебня, песка?

Изначально, до начала процесса земляных работ, выполняется съемка данного участка с применением геодезического оборудования. По результатам которой составляется картограмма земляных работ. На ней отображены отметки со знаком «+» и «-«, которые, соответственно, дают представление о том, на каком участке нужно извлечь (выемка), а на каком добавить (насыпь) земляные массы. Расчет по результатам картограммы позволяет определить и излишки грунта, который необходимо вывезти за пределы строительной площадки.

Подсчет объемов земляных работ при обустройстве котлованов, траншей коммуникаций и насыпей из различных материалов, будь то грунт, щебень, песок, несложен при их простой форме.
Применяя соответствующие математические формулы, расчитывают объем котлована, зная, например, размеры котлована в основании, по верху и уклоны откосов, определяют объем грунта, который должен быть извлечен.

Такие работы по расчету объема земляных работ нужны для выбора методики, благодаря которой грунт будет грамотно распределен по этой же строительной площадке, исключая вывоз его за территорию, что несомненно скажется на финансовой составляющей.

«Нулевой цикл» при строительстве всегда сопровождается земляными работами. Без применения геодезических методик этот процесс может затянуться по времени, удлиняя сроки производства строительных работ. Геодезические измерения объемов вынутого грунта применимы не только к котлованам, кабельным и трубопроводным траншеям. Привезенный насыпной материал: щебень различной фракции, песок, керамзит, скальный грунт, шлам и т.д., складированный на территории строительства, требует своевременных подсчетов, измерений. Должны учитываться коэффициенты разрыхления, плотность, влажность, сила сцепления частиц которые различаются по свойствам насыпных материалов, а также зависят от погодных условий. Разрабатываемый грунт при разрыхлении всегда увеличивается в объеме, процент разрыхления, так же как и уплотнения рассчитывается по специальным таблицам.

Что получается в итоге после измерений объемов насыпей, котлованов, траншей?

В итоге мы получаем полную объемную 3D-модель. Она отображает все неровности, впадины, откосы, уклоны, размеры котлована. Это позволяет с высокой точностью произвести расчеты по определению объемности любой фигуры, в том числе линейных объектов (траншей и трасс коммуникаций). Составляются отчетные документы с рассчитанными объемами работ. Это позволяет сократить сроки ввода строительной техники на объект строительства и добиться высокой производительности при земляных работах, ввиду рассчитанной точной информации по распределению грунта и объема завозимых насыпных материалов.

Стоимость работ по определению объема.

Стоимость работ по определению объема земли и насыпных материалов составляет от 3х руб. за 1 м ³

Устройство откосов земляных сооружений

Перед разработкой траншей и котлованов необходимо заранее определить крутизну откосов, обеспечивающую безопасность производства работ, с учетом глубины траншеи или котлована и выбрать способ формирования откосов.

Рытье котлованов и траншей с откосами без креплений в нескальных грунтах выше уровня грунтовых вод (с учетом капиллярного поднятия) или в грунтах, осушенных с помощью искусственного водопонижения, допускается при глубине выемки и крутизне откосов согласно табл. 17.1.

Читать еще:  Крепежный материал для откосов
Виды грунтовКрутизна откоса (отношение его высоты к заложению) при глубине выемки, м, не более
1,5
Насыпные неуплотненные. Песчаные и гравийные. Супесь. Суглинок. Глина. Лессы и лессовидные.1 : 0,67 1 : 0,5 1 : 0,25 1 : 0 1 : 0 1 : 01 : 1 1 : 1 1 : 0,67 1 : 0,50 1 : 0,25 1 : 0,51 : 1,25 1 : 1 1 : 0,85 1 : 0,75 1 : 0,5 1 : 0,5

При напластовании различных видов грунта крутизну откосов для всех пластов следует принимать по наиболее слабому виду грунта.

Откосы земляных сооружений в несвязанных грунтах устраивают с углами естественного откоса. Для связанных грунтов, преимуществен­но суглинков и супесей, существует аналитическая зависимость между элементами уступа и состоянием предельного равновесия грунта откоса.

Рассмотрим уступ, изображенный на рис. 17.1. Здесь Н — высота уступа до 5 м; Θ — угол предельного действительного откоса; α — угол между плоскостью обрушения и горизонтом (ABC — призма обру­шения); β — угол естественного откоса.

Рис. 17.1, Геометрические элементы уступа

В момент предельного равновесия, когда призма ABC еще не обру­шилась, но может обрушиться, составляющая масса призмы в плос­кости АС равна F = Q sin Θ.

Эта сила уравновешивается силой сцепления С и силой трения:

N tg β = Q cos Θ tg β, т. е. Q sin φ = С + Q cos Θ tg β.

Сила сцепления в плоскости АС равна:

Q cos Θ — Q cos Θ tg β Q sin (Θ – β)

АС cos β АС cos β

Масса призмы ABC при ее длине, равной 1 м, составит:

Обозначив через k = С / γ — коэффи­циент сцепления и подставив значе­ние Θ в приведенную формулу, выра­зив АВ через Н / sin α, получим:

Н sin (α — Θ) sin (Θ – β)

sin (α — Θ) sin (Θ – β)

Преобразовав это выражение и обозначив для предельных условий kmax, найдем высоту уступа:

2kmax sin α cos β

sin (α — Θ) sin (Θ – β)

Если α = 90°, откос вертикален и его предельная высота равна:

sin (90 о — Θ) sin (Θ – φ)

По этим формулам могут быть определены высоты откосов в условиях предельного равновесия. Приведенные формулы могут применяться только в пределах высоты откосов до 5 м.

При глубине выемки свыше 5 м крутизна откоса должна быть определена в проекте производства земляных работ (технологической карте)

на основе расчёта.

Для определения крутизны откоса необходимо произвести построение кривой равнопрочного откоса. Для решения такой задачи используют метод проф. В. В. Сокольского, основанный на теории предельного равновесия, и приближенный метод проф. Н. Н. Маслова. Результаты расчета, полученные с использованием этих методов, практически совпадают.

Рис. 17.2. Построение поверхности равно­прочного откоса методом Сокольского — Голованова и значение крутизны откоса:

1 — поверхность запроектированного откоса; 2 — поверхность равнопрочного откоса

Расчет по методу проф. В. В. Сокольского заключается в том, что вычисляются ординаты точек поверхности равнопрочного откоса по следующим формулам (рис. 17.2):

z = — α (π / 2 — 1/ e m ) – y tg φ;

где с — удельное сцепление грунта, т/м 2 ; ρ — плотность грунта, т/м 3 ; φ — угол внутреннего трения, град.

При известных параметрах ρ, с и φ определяется величина α.

Задаваясь различными значениями у, устанавливают значение

По результатам подсчета (у и z) по точкам строится поверхность равнопрочного откоса.

При построении поверхности равноустойчивого откоса по методу

проф. Н. Н. Маслова ордината z задается и определяется угол наклона

отрезка этой поверхности к горизонту αz, равный углу сдвига ψpz, т. е.

Известно, что коэффициент сдвига Fp является тангенсом угла сдвига ψpz, т. е. Fp = ψpz,

но с другой стороны, коэффициент сдвига

где F — вертикальная нагрузка, Н/см 2 .

Используя формулу, где F = γz, вычисляют величину αz. По полученным значениям αz строится по­верхность равноустойчивого откоса.

На основании построенных кривых можно назначить крутизну откоса. В том случае, когда откос имеет сравнительно большую высоту, следует разбить его на отдельные участ­ки и назначить каждому из них свою крутизну.

Для связанных грунтов, например глинистых, при определении очертания равнопрочного откоса с целью назначения его крутизны может быть использовано решение Н. И. Голованова, основанное на методе В. В. Сокольского. Решение это заключается в том, что вначале находят высоту вертикального участка откоса:

h = 2С cos φ / (1 — sin φ).

Координаты точек поверхности равнопрочного откоса

x = (υ — ω tg φ) cos 2 φ,

y = (ω — υ tg φ) cos 2 φ.

Переменная υ устанавливается по формуле:

υ = А φ — А arccos (e — ω /A cos φ),

(1 + 2 sin φ) С ctgφ

γ (π/2 – φ) (1 — sin φ)

Задаваясь значениями ω, определяют величины υ, х, у и по результатам вычислений, которые удобнее сводить в таблицы, строят поверх­ность равнопрочного откоса (рис. 17.2).

В том случае, когда на поверхность грунта приложена равномерно распределенная нагрузка, поверхность равнопрочного откоса также вычисляют по вышеприведенным формулам, определяющим ее коор­динаты. Значение же величины и в этих формулах определяется выра­жением:

υ = А (В – φ) — А arccos [e -ω/ A cos (В + φ)],

F = С ctgφ [—————e ( π -2 φ ) tgφ — 1],

ctgφ F 1 + sin φ

2 С cos φ 1 — sin φ

На основании произведенных расчетов строится поверхность равно­прочного откоса и определяется необходимая его крутизна.

С учетом реальных условий производства земляных работ с целью профилактики травматизма в формулы при расчетах вводят коэффициенты запаса устойчивости.

В процессе строительства земляных сооружений, например земляного полотна, необходимо определить потребную крутизну откоса насыпи

заданной высоты. Для этого может быть использован приближенный метод проф. Н. Н. Маслова.

Для графического построения поверхности равнопрочного откоса абсцисса х определяется по формуле:

х = ——— [tg φ ρz + C ln С – C ln (tg φ ρz + С)],

где ρ — плотность грунта, т/м 3 ; φ— угол внутреннего трения, град; С — общее сцепление грунта, т/м 2 ; z— ордината рассматриваемой точки, м.

Задаваясь значениями ординаты z по высоте откоса, вычисляют абсциссу х по вышеприведенной формуле. При построении равнопрочного откоса за начало координат принимают бровку откоса, по вертикали располагают ось z, а по го­ризонтали — ось х.

В том случае, когда на поверхности насыпи имеется равномерно определенная нагрузка, для графического построения равнопроч­ного откоса аналитическое выражение абсциссы х при заданном z имеет вид:

Нарушение устойчивости земляных масс часто сопровождается значительными разрушениями зданий и сооружений, а иногда и человеческими жертвами. К основным мерам по увеличению устойчивости массивов грунта относятся: уменьшение внешней нагрузки на бровку котлованов или траншей; устройство поверхностного водоотлива, применение дренажей; расчет откосов по формулам, базирующимся на опытном определении параметров грунта.

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2021 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.006 с) .

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector