Slavdom-nn.ru

Славдом НН
5 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Предельный угол откоса сыпучих грунтов

Устойчивость откосов

Устойчивость – частный случай прочности.

Главные причины нарушения устойчивости земляных масс:

1) эрозионные процессы;

2) нарушение равновесия.

Эрозионные процессы – медленно, незаметно зависят от внешних метеорологических и физико-геологических условий, от свойств поверхности массива грунта, в МГ не рассматриваются. Нарушение равновесия – прямая задача МГ. Может быть внезапным со сползанием значительных масс грунта – оползни.

Основные виды оползней:

1) оползни вращения (с возникающими криволинейными поверхностями обрушения);

2) оползни скольжения (по зафиксированным поверхностям);

3) оползни разжижения (грязевые потоки перенасыщенных водой грунтов по выработанным руслам и тальвегам.)

Задача 1. Устойчивость откоса идеально сыпучего грунта (песок, гравий, щебень, м.б. уголь, зерно и т.д.)

Вес частицы М на 2 составляющие:

N – нормальная к линии откоса ab

T¢ — сила трения, противодействующая сдвигающей Т

N – прижимающая сила

f – коэф-т трения

В положении равновесия:

делим на () :

Предельный угол откоса сыпучих грунтов равен углу внутреннего трения грунта. Это угол естественного откоса.

Уравнения равновесия (S проекций всех сил на «ас» = 0)

Определим hlim , соответствующее max использованию сил сцепления. При этом .

— предельная высота откоса, нет разрушения

Массив связного грунта может иметь вертикальный откос hlim определенной высоты. При h > hlim – сползание призмы «авс». В природных условиях грунты обладают не только сцеплением, но и трением, задача усложняется. Для получения устойчивого откоса обычно снижают сцепление, принимая его расчетное значение с1, учитывающее неоднородность грунта. Кроме того, вводят коэф-т надежности gn в пределах 1,1…1,2. Тогда

Грунт откоса подвергается метеорологическим воздействиям, которые могут снижать сцепления. В связи с этим, не защищенный вертикальный откос может существовать лишь непродолжительное время.

Решение В.В. Соколовского (1942, 1954) для грунтов, обладающих и трением,

|следующая лекция ==>
При возрастании нагрузки на грунт|И сцеплением

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Коэффициент внутреннего трения

А так как коэффициент внутреннего трения

,

то окончательно получаем:

. (17.31)

Это соотношение можно сформулировать следующим образом: предельный угол откоса в сыпучих грунтах равен углу внутреннего трения грунта. Этот угол сыпучих грунтов называется углом естественного откоса. Для сухих сыпучих грунтов он является величиной постоянной.

Влияние фильтрационных сил. Если устройство откоса производится в насыщенных водой грунтах или если уровень грунтовых вод, например, при выпадении сильных дождей внезапно повышается выше основания откоса, то на величину угла естественного откоса существенное влияние будет оказывать гидродинамическое давление фильтрующейся из откоса воды.

Воспользуемся решением авторов [45], выделив на поверхности откоса объем грунта, равный единице (например, 1 см3). Здесь кроме собственного веса грунта , который следует принимать с учетом взвешивающего действия воды, на выделенный элемент будет действовать по касательной к линии тока воды гидродинамическое давление . Результирующее давление определим путем построения параллелограмма сил и (рис.17.25). Так как угол внутреннего трения сыпучего грунта, насыщенного водой, практически равен углу внутреннего трения сухого грунта, то новая касательная к поверхности скольжения сила будет составлять с результирующим давлением по-прежнему угол .

Отсюда вытекает правило определения угла откоса грунта при фильтрации воды из массива, а именно: следует построить равнодействующую сил и и от направления равнодействующей отложить угол, равный ; полученное направление и определит для рассматриваемого случая предельный угол откоса . Этот угол будет максимальным, при котором частицы грунта будут находиться в покое. Для определения угла устойчивого откоса необходимо полученное значение угла разделить на коэффициент запаса, больший единицы.

Читайте так же:
Пуфас грунтовка для повышения адгезии бетоконтакт расход

Таким образом, угол естественного откоса является величиной постоянной только для сыпучих грунтов, не насыщенных водой. Если же на откос действуют, кроме веса частиц грунта, фильтрационные силы воды, то угол откоса будет изменяться в зависимости от величины гидродинамического воздействия воды. Чем круче откос, тем больший гидравлический уклон будет иметь уровень грунтовых вод при выходе воды на свободную поверхность откоса, и, следовательно, тем больше будет влияние фильтрационных сил. Во многих случаях за угол, составляемый гидродинамическим давлением с горизонтом, можно принимать угол естественного откоса грунта.

Рис.17.25 — Схема определения

угла откоса при действии

Рис.17.26 — Схема сил,

действующих на частицу

сыпучего грунта при учете фильтрационного давления

Определим условие, при котором твердые частицы грунта на поверхности откоса, подвергающегося действию фильтрационных сил, будут находиться в устойчивом состоянии. Допустим, что направление гидродинамических давлений совпадает с направлением откоса (рис.17.26). Тогда силы, сдвигающие выделенный на поверхности откоса единичный объем грунта, будут равны:

и ,

где — объем пор в единице объема грунта; — удельный вес воды.

Силы, удерживающие рассматриваемый элемент грунта на поверхности откоса, будут

.

,

где — удельный вес грунта, облегченный весом вытесненной воды.

Для устойчивого откоса сдвигающие силы должны составлять некоторую долю от удерживающих сил:

, (17.32)

где — коэффициент устойчивости при скольжении частиц грунта.

. (17.33)

Если , то откос будет устойчивым.

Для применения метода оценки степени устойчивости склонов и откосов, а также для разработки и назначения наиболее эффективных противооползневых мероприятий необходимо знать форму проявления и возможность развития оползневого процесса, природную обстановку – климат, топографические особенности склона, геологическую структуру толщи склона, инженерно-геологические свойства пород, слагающих толщу, режим грунтовых вод, гидрологические особенности водотоков, омывающих склон.

На рис.17.27 приведены основные формы нарушения устойчивости и деформации склонов, а в табл.17.9 — классификация по характеру и скорости их деформации.

Рис.17.27 — Основные формы нарушения устойчивости и деформации склона: а – обвалы и вывалы; б – обрушение со срезом и вращением;

в – скольжение; г – покровные оползни; д – оплывы;

е – скол при просадке

Оползни всегда создавали много проблем для народного хозяйства Украины. В связи с увеличением техногенной нагрузки многие из них активизировались (происшествие на жилом массиве г. Днепропетровска, повлекшее человеческие жертвы, оползень в г. Киеве, из-за которого пришлось выселить жильцов из тринадцатиэтажного дома. Это подтверждает необходимость разработки надежных противооползневых конструкций. Значительные противооползневые работы проводятся по устройству многорядных ростверков и буронабивных свай длиной 20 м и диаметром мм на дороге Ялта-Севастополь, устройству подпорных стен с анкерным креплением оползней на территории санатория «Белоруссия» в Мисхоре, инженерных сооружений по сохранению парка и здания Ливадийского дворца.

Читайте так же:
Полиуретановая грунтовка для осб

Всякое перемещение массива грунта вызывает механическое нарушение его структуры, что, в свою очередь, создает предпосылки для изменений физико-механических свойств грунта.

Развитие оползневого процесса всегда связано с определенными причинами, которые приведены в табл.17.9.

Обвалы проявляются при внезапном обрушении откосов в скальных и полускальных породах при их значительной крутизне падением больших объемов породы, измеряемых миллионами кубометров.

Вывалы, в отличие от обвалов, характеризуются падением с той или иной высоты с поверхности откоса отдельных камней и блоков породы, отчлененных от скального массива трещинами.

Обрушение со срезом и вращением – это срез по некоторой поверхности смещения части грунтовой толщи, слагающей массив склона или откоса, в результате чего происходит дробление отколовшихся блоков или срез новых. Этот процесс наблюдается при перенапряжении грунтового массива и образовании в нем среза или скола определенной части толщи.

Скольжением является перемещение по наклонной плоскости скальных пород, при наличии в пластах глинистых, хлоритовых, тальковых и слюдистых сланцев. Имеет место смещение больших масс грунта, часто песка, подсыпаемого на наклонную поверхность без специальной предварительной обработки.

Покровные оползни проявляются в виде смещения некоторого массива грунта по склону под влиянием собственного веса и давления массы породы, лежащей выше по склону. Эти явления свойственны побережью Одессы и прибрежной полосе Южного Крыма.

Оплывы – это нарушение устойчивости песчаных и глинистых грунтов по склону при локальном переувлажнении, динамических нагрузках, при отливах на морском берегу, спаде паводка на реках.

Скол при просадке представляет собой нарушение устойчивости грунтов в основании при проявлении деформаций в виде пучения и выпора грунта в случае возведения высоких насыпей, в слабых грунтах, нарушении устойчивости откосов и склонов при водонасыщении береговых уступов из лессовидных грунтов и провалов в закарстованных районах.

Для определения устойчивого очертания откоса при минимальном объеме земляных работ производят расчеты, основанные на результатах инженерно-геологических изысканий и исследования грунтов, слагающих

24. Предельный угол откоса сыпучих и предельная высота откоса связных грунтов.

Откос сыпучего грунта на котором лежит тверд, частица М.Разложим вес частицы Р на две составляющие: Нормальную N к линии откоса αb и касательную T.Сила T стремиться сдвинуть частицу к подножию откоса, но ей будет противодействовать сила трения T’, пропор-ая нормальному давлению,т.е. T’=fN, где f-коэф. трен. Проектируя все силы на наклонную грань откоса Р sinα- fРcosα=0,откуда tqα=f,а т.к. коэф. трения f= tqφ,то окончательно получим :α=φ,Предельный угол откоса сыпучих грунтов равен углу внутреннего трения грунта. Это — угол естественного откоса. Естественный откос относиться только к сухим грунтам, для связных глинистых оно теряет всякий смысл, т.к. у последних в зависимости от их влажности угол откоса может меняться от0 до90º и зависит так же от высоты откоса. Условие равновесия идеально связ. грунта.(φ=0;с≠0). Нарушение равновесия при некоторой предельной высоте h произойдет по плоской поверхности скольжения αc,наклонной под углом α к горизонту. Составим уравнение равновесия всех сил, действ-их на оползающую призму αbc.Дейсвующей силой будет вес Р призмы αbc.Стороны призмы bc=hctqα. Р=(yh 2 /2)* ctqα.Силу Р разложим на нормальную и касательную к поверхности скольжении αc. Силами, сопротивляющимися скольжению, будут лишь силы сцепления c, распределенный по плоскости скольжения αc=h/sinα. Т.к.в верхней точки с призмы αbc давление будет =0, а в нижнем α-максим., то в среднем учитывать половину силы сцепления. Составим ур-е равновесия, взяв сумму проекций всех сил на направлений αc и прирав к 0. (yh 2 /2) ctqα sinα-(с/2)*(h/ sinα)=0,откуда с=(yh/2) sin2α.

Читайте так же:
Подготовка металлической поверхности под грунтовку

Определим значение высоты h=h90,соответствующей максим-му использованию сил сцепления. При этом sin2α=1 и α=45 о .отсюда следует h90=2с/y. Таким образом массив связного грунта может иметь верт-й откос h90 определяемой высоты. При высоте больше h90 произойдет сползание призмы αbc.

В сыпучих грунтах предельный угол откоса равен углу внутреннего трения сыпучего грунта.

Про связные грунты не нашла….может быть в лекции, но я не успевала за ним записывать( у меня только про несвязные написано.

25. Предельная нагрузка на подпорную стену для сыпучих грунтов.

Если свободный откос массива грунта имеет крутизну больше предельной, возникает необходимость поддержать его подпорной стеной. Подпорные стены сооружения служат для поддержания массива грунта в равновесии. При некотором давлении Еактивное подпорная стенка может повернуться по направлению от грунта, что приведет к потере устойчивости и поддерживающего массива грунта.

Задача закл-ся в определении макс. давления грунта на подпорную стену. Принимаем след-ие допущения:

поверхность скольжения плоская.2. призма обрушения соответствует Рмакс.

; ; ; . Равнодействующая активного давления =площади эпюры и приложена на высоте 1/3 от основания. ;

Пусть на поверхн-и грунта приложена некоторая равномерно распред-ая нагрузка Q=q=ɤ*h.

Заменим данную нагрузку q эквивалентным слоем грунта h.

; ; ;;

.

26. Предельная нагрузка на подпорную стену для связных грунтов

Если свободный откос массива грунта имеет крутизну больше предельной, возникает необходимость поддержать его подпорной стеной. Подпорные стены сооружения служат для поддержания массива грунта в равновесии. При некотором давлении Еактивное подпорная стенка может повернуться по направлению от грунта, что приведет к потере устойчивости и поддерживающего массива грунта. Задача закл-ся в определении макс. давления грунта на подпорную стену. Принимаем след-ие допущения: 1.поверхность скольжения плоская.2. призма обрушения соответствует Рмакс.

В связных грунтах действует сцепление с, кот-е можно заменить всесторонним давлением связности, прилож-ым к свободным граням грунта и заменить это давление на эквивалентный слой грунта высотой h. . Т. обр. сцепление уменьшает боковое давление грунта на подпорную стену на постоянную по всей величине высоту и на некот. высоте hс суммарное давление =0. ; –активное давление связного грунта на подпорную стену.

Сопротивление грунтов сдвигу. Сопротивляемость горных пород и грунтов сдвигу. Показатели и методы их определения , страница 3

Внутренние связи различных пород

Можно сделать вывод, какие внутренние связи имеют первостепенное значение в различных породах:

1) В скальных породах, подобных граниту или известнякам, превалируют жесткие необратимые связи структурного сцепления сс. Внутренние связи водно-коллоидной природы в подобных породах не проявляются (Σ w = 0). Силы внутреннего трения от внешней нагрузки возникают в породе прак-тически лишь на контактных стенках трещин.

Читайте так же:
Покраска авто черной грунтовкой

2) В работе сыпучих, несвязных грунтов (песок, гравий, щебень и т. д.), например, под нагрузкой от сооружений наибольшее значение приобретают силы внутреннего трения и только отчасти силы структурного сцепления.

3) Наибольшее значение в прочности глинистых пород имеет связность Σ w, хотя в определенных случаях могут проявиться и другие компоненты сопротивляемости горных пород сдвигу, т. е. силы внутреннего трения и структурного сцепления.

Угол естественного откоса сыпучих грунтов

Говоря о методах определения угла внутреннего трения φn для рыхлых сыпучих грунтов, нельзя обойти вопрос об угле естественного откоса грунта φ.

Углом естественного откоса называют угол, образуемый линией свободно стоящего откоса отсыпанного грунта с горизонтом (рис. 8).

Рис. 8. Схема к определению угла внутреннего трения φn по углу φ о естественного откоса сыпучих грунтов

Выделим на откосе с углом к горизонту φ некоторый элемент весом Р. Разложим эту силу на две составляющие: нормальную N и касательную Q:

N = Р cos φ; Q= Р sin φ.

Под действием силы N по контактной поверхности выделенного блока и откоса развиваются силы трения:

T = N·tgφn = P·cosφ tgφn.

По мере увеличения угла наклона откоса степень устойчивости выделенного элемента на поверхности откоса будет уменьшаться. При некотором значении угла откоса φ элемент будет находиться в состоянии предельного равновесия Т=Q, т. е.

P·cosφ tgφn = Р sinφ.

Произведя необходимые сокращения и преобразования, получим

tgφn = sinφ / cosφ = tgφ, откуда φ = φn. (9)

Таким образом, для сыпучего грунта в рыхлом состоянии угол с горизонтом свободно отсыпанного откоса (угол соответственного откоса) оказывается равным углу внутреннего трения.

В естественных условиях угол φ определяют прямым замером, например при отсыпке грунта в конус; в лабораторных условиях для этой цели применяют приборы. Один из наиболее удачных приборов создал В. Г. Науменко. Угол φ грунта в сухом и затопленном состоянии измеряется по откосу, остающемуся после удаления избыточных масс грунта. Для правильного определения угла естественного откоса это условие является решающим. Преимущество этого прибора заключается в независимости результатов опыта от индивидуальных особенностей лаборанта, в частности, при проведении опыта под водой.

В заключение отметим, что равенство угла естественного откоса углу внутреннего трения грунта верно лишь для грунтов, полностью лишенных связности и сцепления. Более крутые откосы у других грунтов являются прямым следствием проявления сил сцепления и связности, и в этих условиях зависимость (9) теряет практический смысл. По этой причине нельзя определять угол внутреннего трения влажных песков и тем более глинистых грунтов по углу естественного откоса в условиях лабораторных опытов.

Для средних условии расчетный угол внутреннего трения:

1) для песков можно принимать φ =30°;

2 минимальное значение угла внутреннего трения гравийно-галечнико-вых грунтов при рыхлом их сложении и невысоких напряжениях обычно составляет φ = 40 а и несколько выше; при плотном сложении (n = 20%) он может достигать φ =50 о —55 о .

3) зернистые грунты в толще коренных пород обладают обычно некоторой связностью (уплотненные пески) за счет слабой цементации. Угол внутреннего трения у этих песков находится в пределах φ = 30—35 о . В природном состоянии такие грунты залегают плотно и надежно устойчиво.

  • АлтГТУ 419
  • АлтГУ 113
  • АмПГУ 296
  • АГТУ 267
  • БИТТУ 794
  • БГТУ «Военмех» 1191
  • БГМУ 172
  • БГТУ 603
  • БГУ 155
  • БГУИР 391
  • БелГУТ 4908
  • БГЭУ 963
  • БНТУ 1070
  • БТЭУ ПК 689
  • БрГУ 179
  • ВНТУ 120
  • ВГУЭС 426
  • ВлГУ 645
  • ВМедА 611
  • ВолгГТУ 235
  • ВНУ им. Даля 166
  • ВЗФЭИ 245
  • ВятГСХА 101
  • ВятГГУ 139
  • ВятГУ 559
  • ГГДСК 171
  • ГомГМК 501
  • ГГМУ 1966
  • ГГТУ им. Сухого 4467
  • ГГУ им. Скорины 1590
  • ГМА им. Макарова 299
  • ДГПУ 159
  • ДальГАУ 279
  • ДВГГУ 134
  • ДВГМУ 408
  • ДВГТУ 936
  • ДВГУПС 305
  • ДВФУ 949
  • ДонГТУ 498
  • ДИТМ МНТУ 109
  • ИвГМА 488
  • ИГХТУ 131
  • ИжГТУ 145
  • КемГППК 171
  • КемГУ 508
  • КГМТУ 270
  • КировАТ 147
  • КГКСЭП 407
  • КГТА им. Дегтярева 174
  • КнАГТУ 2910
  • КрасГАУ 345
  • КрасГМУ 629
  • КГПУ им. Астафьева 133
  • КГТУ (СФУ) 567
  • КГТЭИ (СФУ) 112
  • КПК №2 177
  • КубГТУ 138
  • КубГУ 109
  • КузГПА 182
  • КузГТУ 789
  • МГТУ им. Носова 369
  • МГЭУ им. Сахарова 232
  • МГЭК 249
  • МГПУ 165
  • МАИ 144
  • МАДИ 151
  • МГИУ 1179
  • МГОУ 121
  • МГСУ 331
  • МГУ 273
  • МГУКИ 101
  • МГУПИ 225
  • МГУПС (МИИТ) 637
  • МГУТУ 122
  • МТУСИ 179
  • ХАИ 656
  • ТПУ 455
  • НИУ МЭИ 640
  • НМСУ «Горный» 1701
  • ХПИ 1534
  • НТУУ «КПИ» 213
  • НУК им. Макарова 543
  • НВ 1001
  • НГАВТ 362
  • НГАУ 411
  • НГАСУ 817
  • НГМУ 665
  • НГПУ 214
  • НГТУ 4610
  • НГУ 1993
  • НГУЭУ 499
  • НИИ 201
  • ОмГТУ 302
  • ОмГУПС 230
  • СПбПК №4 115
  • ПГУПС 2489
  • ПГПУ им. Короленко 296
  • ПНТУ им. Кондратюка 120
  • РАНХиГС 190
  • РОАТ МИИТ 608
  • РТА 245
  • РГГМУ 117
  • РГПУ им. Герцена 123
  • РГППУ 142
  • РГСУ 162
  • «МАТИ» — РГТУ 121
  • РГУНиГ 260
  • РЭУ им. Плеханова 123
  • РГАТУ им. Соловьёва 219
  • РязГМУ 125
  • РГРТУ 666
  • СамГТУ 131
  • СПбГАСУ 315
  • ИНЖЭКОН 328
  • СПбГИПСР 136
  • СПбГЛТУ им. Кирова 227
  • СПбГМТУ 143
  • СПбГПМУ 146
  • СПбГПУ 1599
  • СПбГТИ (ТУ) 293
  • СПбГТУРП 236
  • СПбГУ 578
  • ГУАП 524
  • СПбГУНиПТ 291
  • СПбГУПТД 438
  • СПбГУСЭ 226
  • СПбГУТ 194
  • СПГУТД 151
  • СПбГУЭФ 145
  • СПбГЭТУ «ЛЭТИ» 379
  • ПИМаш 247
  • НИУ ИТМО 531
  • СГТУ им. Гагарина 114
  • СахГУ 278
  • СЗТУ 484
  • СибАГС 249
  • СибГАУ 462
  • СибГИУ 1654
  • СибГТУ 946
  • СГУПС 1473
  • СибГУТИ 2083
  • СибУПК 377
  • СФУ 2424
  • СНАУ 567
  • СумГУ 768
  • ТРТУ 149
  • ТОГУ 551
  • ТГЭУ 325
  • ТГУ (Томск) 276
  • ТГПУ 181
  • ТулГУ 553
  • УкрГАЖТ 234
  • УлГТУ 536
  • УИПКПРО 123
  • УрГПУ 195
  • УГТУ-УПИ 758
  • УГНТУ 570
  • УГТУ 134
  • ХГАЭП 138
  • ХГАФК 110
  • ХНАГХ 407
  • ХНУВД 512
  • ХНУ им. Каразина 305
  • ХНУРЭ 325
  • ХНЭУ 495
  • ЦПУ 157
  • ЧитГУ 220
  • ЮУрГУ 309
Читайте так же:
Рабочая вязкость грунтовка гф 021

Полный список ВУЗов

  • О проекте
  • Реклама на сайте
  • Правообладателям
  • Правила
  • Обратная связь

Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector