Remontoff23.ru

Про Ремонт
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчет откосов насыпи грунта

«ВЕДОМСТВЕННЫЕ СТРОИТЕЛЬНЫЕ НОРМЫ ВСН 49-86. УКАЗАНИЯ ПО ПОВЫШЕНИЮ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА И ДОРОЖНЫХ ОДЕЖД С ПРИМЕНЕНИЕМ СИНТЕТИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ» (утв. Минавтодором РСФСР от 02.04.86)

4.2. Методика расчета общей устойчивости откосов при их армировании прослойками из синтетических материалов

4.2.1. При проектировании конструкций насыпей с армированными СМ откосами должны быть решены следующие задачи:

проведена оценка устойчивости откоса в виде расчета его коэффициента запаса и на основе этого подобрано необходимое число прослоек (пп. 4.2.2 — 4.2.5);

проведен расчет длины заделки прослойки (п. 4.2.6);

назначено распределение прослоек по высоте насыпи (п. 4.1.7).

4.2.2. Расчет коэффициента запаса устойчивости армированного СМ откоса выполняют по формуле

сигма_pi — предельное значение растягивающих напряжений для грунта (п. 4.2.3);

n, дельта — количество прослоек СМ, их толщина;

P_i = гамма, F_i, B — вес каждого из блоков, на которые разбивается откос над поверхностью скольжения (положение линии скольжения определяется любым известным методом, например с использованием графика Ямбу — рис. 11);

F_i, В, гамма_i, L_i — соответственно площадь, толщина, удельный вес блоков и длина поверхности скольжения в их пределах (как правило, В = 1);

сигма_д — расчетное значение допустимого растягивающего напряжения для СМ (п. 4.2.4);

бета_i — угол наклона поверхности скольжения к горизонту в пределах блока.

Схема к расчету приведена на рис. 10, в.

4.2.3. Для точного определения предельного значения растягивающих напряжений для грунта сигма_pi по стандартной методике ГОСТ 12248-78 проводят испытания грунта на сдвиг при значении нормального давления сигма_n соответствующего нормальному давлению на поверхности скольжения в данном блоке i, после чего сигма_pi, рассчитывают по формуле

тау_прi — предельное значение касательного напряжения при данном сигма_ni.

При известных фактических прочностных характеристиках фи и С значение сигма_pi для данного грунта может быть рассчитано по формуле

сигма_n = 0,1 МПа.

Для примерной оценки сигма_p_i с использованием табличных значений фи и С его величина может быть найдена из следующего выражения:

К_1 — коэффициент, принимаемый в зависимости от значения фи:

фи, град . .= 25
К_1 .0,770,850,900,961,0

Рис. 11. График определения положения линии скольжения

4.2.4. Величину расчетного значения допустимого растягивающего напряжения для прослойки сигма_д назначают по результатам специальных испытаний (приложение 1В). Для проведения предварительных расчетов величину сигма_д допускается принимать в долях от прочности СМ при растяжении R_р (R_p назначается по паспортным данным или после испытаний по методике приложения 1А):

для тканых материалов, жестких сеток из полиамидного, полиэфирного сырья сигма_д = 0,6R_р/дельта, из полипропиленового сырья сигма_д = 0,3 R_р/дельта;

для нетканых иглопробивных СМ из полиамидного, полиэфирного сырья сигма_д = 0,25 R_р/дельта, полипропиленового сигма_д = 0,1 R_р/дельта.

В любом случае величина сигма_д не должна превышать значения КR_р/дельта (К — см. п.2.2.4).

4.2.5. Подбор числа прослоек арматуры выполняют по формуле

К_зап.тр — требуемый коэффициент запаса устойчивости откоса.

4.2.6. Длину заделки прослойки в грунт l_з определяют по формуле

l_з =0,5 R_p,(4.6)
сумма (гамма i h_i tg фи’ + С’)

R_р — предел прочности СМ на растяжение, определяемый по паспортным данным или методике приложения 1А;

гамма_i , h_i ; — удельный вес и толщина слоев грунта, расположенных над верхней из прослоек;

фи’ и С’ — прочностные характеристики по контакту «арматура-грунт», определяемые по результатам испытаний (приложение 1Д).

Вид армирующего СМЗначения прочностных характеристик для
связного грунтанесвязного грунта
Тканый, нетканый, сеткаtg фи’ = tg фи, С’ = 0,1Сtg фи’ = 0,9 tg фи
Пленки и другие СМ с гладкой поверхностьюТолько по результатам испытанийtg’ = 0,45 tg фи

Для примерной оценки их значения даны в табл. 4.1 в зависимости от фи и С грунта.

Значения длины заделки материала l_з (см. рис.10, а, б) должны быть не менее 2 м.

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.

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.

САРЖАНОВ Т.С., МУСАЕВА Г.С.

РАСЧЕТЫ УСТОЙЧИВОСТИ ЗЕМЛЯНОГО ПОЛОТНА

Расчеты устойчивости земляного полотна определяют условия сопротивления грунта деформациям сдвига, а расчеты прочности – сопротивляемость грунтов деформациям уплотнения, причем оба вида этих расчетов неразрывно связаны между собой. Стабильность земляного полотна зависит от вида и состояния слагающих его грунтов. Основными показателями качества грунтов являются сдвиговые характеристики – угол внутреннего трения φ и удельное сцепление с, а также плотность и влажность. Исследования ВНИИЖТа показали, что при прочих равных условиях повышению устойчивости откосов насыпей особенно существенно способствует увеличение удельного сцепления грунтов – с. Так, если изменение угла внутреннего трения φ 14÷20 о приводит к увеличению коэффициента устойчивости Куст на 0,5, то рост удельного сцепления – 49÷98 кПа дает увеличение коэффициента устойчивости Куст на 1,6. Сдвиговые характеристики не являются постоянными величинами и зависят от рода грунта, его плотности и влажности.

Стабильность земляного полотна может быть значительно повышена созданием таких специальных сооружений, как поверхностные и подземные водоотводы, гидроизоляционные и термоизоляционные одежды и т.д., большинство из которых существенно влияет на влажность грунта, а значит, и на основные расчетные характеристики.

Теории расчета устойчивости земляного полотна посвящены исследования В.В. Соколовского, Г.М. Шахунянца, М.Н. Гольдштейна, К. Терцаги, В. Феллениуса, Г.Г. Коншина, В.П. Титова, В.В. Виноградова, Т.Г. Яковлевой, и др. Появились работы, в которых используется вариационный метод расчета устойчивости, впервые предложенный Н.М. Герсевановым. Это работы Ю.И. Соловьева, А.Г. Дорфмана, Я. Копаши и др.

Тело земляного полотна находится в напряженном состоянии, обусловленном влиянием внешних сил и собственного его веса. Когда напряжения в грунте превышают определенный предел, возникают остаточные деформации в виде смещения объема грунта как единого целого.

Практические методы расчета устойчивости подразделены на две группы: графо-аналитические и аналитические. Графо-аналитические методы расчета нашли более широкое практическое применение.

Обследованием большого числа натурных оползней и просто сползших откосов установлено, что поверхность смещения земляных масс в однородных связных близка к круглоцилиндрической. В сыпучих грунтах поверхность смещения близка к плоскости. Поэтому во всех графо-аналитических расчетах, относящихся к однородным грунтам, предполагают, что смещение грунтов при потере устойчивости происходит по круглоцилиндрической поверхности.

В результате исследований разработаны: метод определения коэффициента устойчивости насыпи – K уст; расчета устойчивости насыпи, состоящей из двух пластов; методика вычисления коэффициента устойчивости; расчет устойчивости откосов насыпи, имеющих ломанные очертания; расчет устойчивости откосов земляного полотна и оползней при наличии предопределенной поверхности скольжения; расчеты устойчивости откосов земляного полотна и оползневых склонов с использованием ЭВМ; особенности расчета устойчивости насыпей и оползневых косогоров с учетом силового влияния воды; расчеты устойчивости откосов пойменной насыпи; особенности расчета устойчивости откосов земляного полотна в сейсмических условиях.

Оценку общей устойчивости земляного полотна (насыпей и откосов выемок) нормами СТН Ц-01-95 рекомендуется осуществлять по первому предельному состоянию – несущей способности (по условиям предельного равновесия).

Устойчивость откосов должна быть проверена по возможным поверхностям сдвига (круглоцилиндрической или по другим, в т.ч. ломанным поверхностям) с нахождением наиболее опасной призмы обрушения, характеризуемой минимальным отношением обобщенных предельных реактивных сил сопротивления к активным сдвигающим силам.

Критерием устойчивости земляных массивов является соблюдение (для наиболее опасной призмы обрушения) неравенства:

где ηfc – коэффициент сочетания нагрузок, учитывающий уменьшение вероятности одновременного появления расчетных нагрузок; Т – расчетное значение обобщенной активной сдвигающей силы; ηс – коэффициент условий работы; R – расчетное значение обобщенной силы предельного сопротивления сдвигу, определенное с учетом коэффициента надежности по грунтам ηg (коэффициент безопасности по грунтам); ηп – коэффициент надежности, по назначению сооружения (коэффициент ответственности сооружения).

Расчетные значения Т и R определяются с учетом коэффициента надежности по нагрузке ηf (коэффициента перегрузки). Учет этого коэффициента осуществляется путем умножения на него всех действующих сил (в т.ч. веса призмы обрушения или ее отсеков). Сейсмические нагрузки принимаются с коэффициентом надежности по нагрузке ηf, равным единице. Значение коэффициента ηf принимается при расчете устойчивости откосов выемок равным 1,1, а при расчете устойчивости насыпей 1,15. В тех случаях, когда ухудшение устойчивости может произойти за счет уменьшения действующих сил, следует принимать ηf = 0,9.

Значение коэффициента надежности по грунтам ηп устанавливаются в соответствии с указаниями СНиП 2.02.01-83 [1], а также по ГОСТ 20522-75 [2]. Учет этого коэффициента осуществляться путем деления нормативных значений прочностных характеристик грунтов (удельного сцепления, угла внутреннего трения) на величину коэффициента надежности, устанавливаемую в зависимости от изменчивости этих характеристик, числа определений и значения доверительной вероятности α, принимаемой равной 0,95.

При поиске наиболее опасной призмы обрушения за критерий устойчивости принимается коэффициент устойчивости:

Полученные расчетом значения коэффициента устойчивости при соответствующем сочетании нагрузок не должны превышать величины (ηпηfc)/ηс более чем на 10% и должны быть не менее 1,05 (при расчетах насыпей, сооружаемых из мелких и пылеватых песков и супесей с высоким уровнем динамического воздействия (скорости более 120 км/ч, 8-миосный подвижной состав) величина Кs должна быть не менее 1,25).

Устойчивость откосов считается обеспеченной, если условия, определяемые формулой (1), удовлетворяются, в противном случае принимается решение о перепроектировке берм, контрбанкетов и т.д. либо о стратегии восстановлении его при землетрясении.

Аналитические способы расчета устойчивости откосов земляного полотна для отдельных задач могут быть весьма эффективными. В бывшем СССР такие способы были разработаны В.В. Соколовским, Г.М. Шахунянцем, А.Г. Дорфманом и др. Способ В.В. Соколовского очень сложен и требует большой вычислительной работы, поэтому он не получил на практике широкого распространения. Способ Г.М. Шахунянца оказался очень удобным и простым для случаев, когда за откосом выемки расположена бесконечная площадка.

Критическое положение плоскости обрушения, при котором коэффициент устойчивости принимает минимальное значение Кmin, определяется последовательным изменением угла β по формуле:

Кmin = (2Uо + f)/tgα + 2 (Uо 2 + Uоf)/sinα , (3)

где Uо = 2сН; с – удельное сцепление; γ – объемный вес грунта; Н – высота откоса; f – коэффициент внутреннего трения грунта, равный f = tgφ, φ – угол внутреннего трения грунта; α – угол наклона откоса выемки к горизонту.

Представляет практический интерес вариационный метод расчета устойчивости откосов, разработанный А.Г. Дорфманом. Расчет сводится к исследованию на экстремум коэффициента устойчивости как выражения (функционала), зависящего от выбора кривой скольжения и параметров (геометрических и геотехнических) расчетной схемы откоса.

Форму линий скольжения заранее не назначают, т.е. опаснейшую линию отыскивают среди всевозможных кривых, а не только среди прямых, окружностей и т.д. При этом отпадает необходимость в поиске критического центра.

Для случаев произвольной однородной насыпи способ вариационного расчета устойчивости, предложенный А.Г. Дорфманом, сводится к следующему. Коэффициент устойчивости К рассматривают как отношение работы удерживающих сил к работе сдвигающих сил и записывают в виде:

(4)

где F = (ŷ -·y)tgφ + c(1 + y’ 2 )/γ; Ф = (ŷ·-y)y´; (5)

y = ŷ(х) – уравнение контура насыпи (с приведенной нагрузкой); у = у(х) – уравнение линии скольжения, причем уп = ỹ, если а b или xnа; хп, уп – координаты конца кривой скольжения (начало координат принято на подошве откоса); ỹ — ордината основной площадки земляного полотна; а и b – абсциссы, ограничивающие нагрузку на основную площадку земляного полотна.

Уравнение искомой (критической) линии скольжения у = у(х) в развернутом виде имеет вид:

(6)

G = 2суп‘/γ + хпtgφ — tŷп; (8)

(9)

В уравнениях (7), (8) и (9) все величины известны, кроме хп. Значение хп на ходится из уравнения:

(10)

Найденное значение соответствует критической кривой скольжения, для которой:

t = К, (11)

где К – искомый критический коэффициент устойчивости.

На основании изложенного выше, можно заключить, что известные методы определения устойчивости откосов, довольно условны и ненадежны . Получаемые результаты могут быть признаны удовлетворительными только для высокопластичных однородных грунтов при φ = соnst и с = const, т.е. для умеренной климатической полосы. Поэтому назрела необходимость пересмотра положений, на которых базируются указанные методы. Это относится к безоговорочному принятию практически для всех случаев теории разрушения грунтов только от касательных напряжений, к допущению полной зависимости Куст откоса только от положения в пространстве раз и навсегда принятой круглоцилиндрической или близкой к ней поверхности разрушения.

1 СНиП 2. 02.01.83. Основания зданий и сооружений. Нормы проектирования // Госстрой СССР. – М.: Стройиздат, 1983. – С. 21.

2 ГОСТ 20522-75. Грунты. Метод статической обработки результатов определений характеристик. – М.: Стройиздат, 1975. – С. 21.

Приложение 1. Пример расчета устойчивости откосов земляного полотна автомобильной дороги при действии динамической транспортной нагрузки и снижения под ее влиянием прочностных свойств грунтов

Пример расчета устойчивости откосов земляного полотна автомобильной дороги при действии динамической транспортной нагрузки и снижения под ее влиянием прочностных свойств грунтов

— дорога располагается во II дорожно-климатической зоне, в Московской области;

— грунт рабочего слоя земляного полотна — супесь пылеватая пластичная;

— грунт земляного полотна ниже рабочего слоя — суглинки легкие полутвердые;

— в основании насыпи залегает суглинок тяжелый тугопластичный;

— высота насыпи составляет 14,0 м;

— толщина дорожной одежды — 0,60 м;

— схема увлажнения рабочего слоя земляного полотна — III.

Расчетные характеристики грунтов земляного полотна при действии статической нагрузки приведены в таблице П.1.1.

В этой же таблице приведены основные динамические характеристики грунтов земляного полотна и его основания, определенные по таблицам 6, 8 настоящего ОДМ.

1. Поперечное сечение проектируемой насыпи приведено на рис. П.1.1.

2. При расчете устойчивости откосов насыпи в качестве временной подвижной нагрузки в соответствии с ГОСТ Р 52748-2007 принимаем нормативную нагрузку НК, представленной в виде одиночной четырехосной тележки с нагрузкой на каждую ось 18К (кН) (рис. 1).

3. Класс нагрузки К принимается — 8,3.

4. Таким образом, нагрузка на поверхность земляного полотна составит:

5. Учет временной подвижной нагрузки осуществляется путем приведения ее к эквивалентному слою грунта земляного полотна. Толщину эквивалентного слоя грунта , м, вычисляем по формуле (7.1).

6. Эквивалентный слой грунта располагаем по всей ширине земляного полотна. Вдоль земляного полотна эквивалентный слой грунта распространяется на неограниченную длину.

7. Определяют толщину слоя грунта ниже подошвы дорожной одежды, в пределах которой проявляется влияние динамической нагрузки на прочностные характеристики грунта по формуле (8.3):

где Н — зона влияния динамической нагрузки на механические свойства грунтов земляного полотна, м;

— суммарная толщина дорожной одежды, м.

H = 3,0 — 0,60 = 2,4 м

8. При принятой конструкции дорожной одежды определяем средневзвешенное значение модуля упругости грунтов земляного полотна, , (МПа) по формуле (5.1):

Угол внутреннего трения

Показатель относительного снижения сцепления

Показатель относительного снижения угла внутр. трения

Модуль упругости грунта

Супесь пылеватая пластичная, насыпная (1)

Суглинок легкий, полутвердый, насыпной (2)

Суглинок тяжелый тугопластичный (3)

9. По данным таблицы 2 определяют расчетную результирующую амплитуду колебаний грунтов земляного полотна в пределах ширины дорожной одежды в уровне ее подошвы, мкм.

10. Строим кривую обрушения, базируясь на известных рекомендациях.

11. Разбиваем сползающий массив (отсек) на блоки (рис. П.1.1).

12. Находим силы Q, кН (т), приложенную в центре тяжести каждого блока, равную собственному весу блока; нормальную составляющую силы собственного веса, N, кН (т), и тангенциальную составляющую силы собственного веса, Т, кН (т). Результаты расчета сведены в таблицу П.1.2.

13. С учетом рекомендаций, изложенных в п. 5.6, вычисляют амплитуду колебаний грунта, , (мкм) в каждом блоке, при этом координаты z (м) и y (м) в формуле (5.2) определяем как координаты точек средин дуг, стягивающих границы блоков по кривой скольжения.

Например в блоке N 1:

Все остальные расчеты сведены в таблицу П.1.2.

14. Пользуясь указаниями п.п. 5.7-5.10, находим по формулам (5.6) — (5.7) значения удельного сцепления, , и угла внутреннего трения грунта, , при действии динамической нагрузки (таблица П.1.2);

15. Вычисляем реакцию грунта на поверхности скольжения, которая состоит из силы трения , прямо пропорциональной нормальному давлению, и силы сцепления (таблица П.1.2).

16. Определяем коэффициент устойчивости откоса при действии динамической нагрузки для принятой поверхности скольжения по формуле

Вывод: при требуемом коэффициенте устойчивости 1,30 условие устойчивости не обеспечивается, так как расчетный коэффициент устойчивости меньше требуемого.

Для сравнения в таблице П.1.3 приведен аналогичный расчет при действии статической нагрузки (без учета снижения прочностных характеристик грунтов под действием динамической нагрузки).

Результаты расчета показали, что расчетный коэффициент устойчивости составляет 1,31, что больше требуемого. Следовательно, устойчивость откоса по принятой кривой обрушения обеспечивается.

Результаты расчета коэффициента устойчивости откоса насыпи (рис. П.1.1) при действии динамической нагрузки и снижении под ее влиянием прочностных характеристик грунтов земляного полотна

Угол наклона поверхности скольжения к горизонту, , град.

голоса
Рейтинг статьи
Читайте так же:
Ремонт своими руками грунтовка для стен
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector