Stabilitatea versanților și a pantelor
In dezvoltarea de gropi, zone cu o verticala traversele de aspect, caneluri și dispozitiv de movile, ridicat pe pante și în alte cazuri, este necesar să se estimeze matrice de rezistență a solului în pante.
Construcția de pante puțin adânci crește dramatic costurile de construcție. Pantele abrupte pot duce la un accident. Este necesar să se găsească o înclinare optimă a versanților sau a pereților de susținere.
Motivele pentru pierderea înclinărilor de stabilitate:
- eliminarea suportului natural al masivului sol datorită dezvoltării tranșelor, tranșelor etc .;
- o creștere a încărcăturii externe pe escarpment;
- creșterea gravitației specifice a solului în prisma de prăbușire ca urmare a saturației porilor cu apă;
- influența umidității capilare atunci când masa de apă este coborâtă;
- Scăderea aderenței și frecare a solului în timpul umezelii, înghețării și dezghețării solurilor;
- impacturi dinamice (trafic, manifestări seismice);
- mare panta abrupta.
Încălcarea balanței maselor de sol poate să apară brusc prin alunecarea unor mase considerabile de sol. Asemenea dezechilibre se numesc alunecări de teren. Alunecările de teren sunt de următoarele tipuri:
a) alunecări de teren (cu suprafețe curbate de colaps);
b) alunecările de alunecare (pe suprafețe fixe);
c) Alunecările de teren de lichefiere (curgerea noroiului de apă suprasaturată în sol).
4.5.1. Stabilitatea versanților de sol liber (c = 0, j0)
Să presupunem că există o pantă cu un unghi de așezare a la o valoare dată a unghiului de frecare internă j a nisipului care compune zăvoarea.
Să considerăm echilibrul unei particule de sol M care se află liber pe suprafața pantei (figura 4.13, a). Se descompune greutatea particulei P prin N normală la linia ab și tangenta T. Se aspiră pentru a deplasa particula în jos. Pământul are numai o frecare internă, astfel încât stabilitatea particulei va fi asigurată dacă forța de forfecare T este egală sau mai mică decât forța de susținere a fricțiunii T '= fN.
Ris.4.13. Schema de calculare a stabilității pantelor solului:
a - uscat; b - filtrarea apei
Proiectăm toate forțele pe panta pantei
Prin urmare, tga = f. ci pentru că coeficientul de frecare f = tgj, atunci obținem a = j. În consecință, unghiul de limitare al pantei solurilor cu curgere liberă este egal cu unghiul de frecare internă. Acest unghi este numit unghiul unei pante naturale.
Pentru a asigura stabilitatea pantei, forța care ține particula M trebuie să fie mai mare decât forțele de forfecare: TT '. Luăm ca factor de fiabilitate gn. apoi gn tga £ tgj. De obicei, gn este considerat a fi 1.1¸1.2.
Dacă nivelul apei subterane dintr-o serie de soluri desprinse este deasupra fundului pantei, pe suprafața pantei apare un flux de filtrare. În pământ apare o presiune hidrodinamică, ceea ce duce la o scădere a stabilității pantei. Prin urmare, având în vedere echilibrul unei particule M pe suprafața pantei, este necesar să se adauge forței de forfecare componenta hidrodinamică
unde gw este greutatea specifică a apei; n este porozitatea solului, i este gradientul de presiune.
În punctul de ieșire a apei, forțele D și P acționează prin suprafața pantei și sunt aduse la rezultatul R. care deviază de la verticală printr-un unghi b. În acest caz, stabilitatea unghiului de înclinare se găsește din condiție
4.5.2. Stabilitatea pantei verticale a solului, care are doar o coeziune (j = 0, c0)
Luați în considerare pentru un astfel de sol stabilitatea pantei verticale ab a înălțimii h (figura 4.14). Desenați linia a unei posibile suprafețe alunecoase la un unghi a la orizont. De-a lungul acestui plan, forțele de adeziune specifice vor acționa.
Să compunem ecuația de echilibru a tuturor forțelor care acționează asupra prismei glisante abc. Forța acționând este greutatea P a prismei abc.
Având în vedere faptul că bc = h ctga, obținem
Extindem forța P asupra componentelor normale N și asupra tangentelor T pe suprafața glisantă ac. Forțele care se împotrivesc alunecării vor fi doar forțe coezive cu. distribuite de-a lungul planului alunecător.
Deoarece la punctul superior din prisma abc presiunea este zero, iar în cea inferioară a este maximă, atunci în medie ar trebui luată în considerare doar jumătate din forțele de coeziune.
Să compunem ecuația de echilibru, luând suma proiecțiilor tuturor forțelor pe direcția ac și echivalând-o cu zero:
Să determinăm înălțimea h = h90. corespunzând utilizării maxime a forțelor ambreiajului. Evident, sin2a = 1, a = 45 la 0. Apoi, sin2a înlocuind = 1 în expresia (4.35) și rezolvarea ei în ceea ce privește H90. avem
Cu factorul de fiabilitate gn, avem
În acest caz h este înălțimea maximă posibilă a pantei fără fixare.
4.5.3. Stabilitatea versanților în teoria limitării echilibrului
Pentru solurile cu frecare și coeziune internă, V.Sokolovsky a rezolvat două probleme:
1. Determinarea presiunii maxime pe suprafața orizontală a masei solului, la care conturul acestei contururi rămâne în echilibru.
2. Determinarea formei unei pante la fel de stabile a pantei limită.
Bazat pe integrarea numerică a ecuațiilor diferențiale ale limitei de echilibru la diferite unghiuri de frecare j și înclinare unghiurile interioare ale pantei spre planul orizontal este posibil să se găsească o valoare limită P:
unde este valoarea fără dimensiuni a presiunii limită (tabelul III.5 din anexa III), se adoptă în funcție de coordonatele j, a și relative:
Sunt construite contururile unei pante la fel de stabile, începând cu marginea superioară.
Suprafața orizontală a unei pante la fel de stabile poate purta o încărcătură uniform distribuită
Dacă P0 este considerată ca fiind presiunea stratului de sol P0 = gh.
4.5.4. Calcularea stabilității la pantă printr-o metodă aproximativă a suprafețelor culisante cilindrice circulare
Această metodă, folosită pe scară largă în practică, a fost aplicată pentru prima dată de K. Peterson în 1916 și pentru mult timp a fost numită "metoda societății geotehnice suedeze". Esența aplicării metodei este după cum urmează. Setați de centrul de rotație Despre panta AB. Ecuația de echilibru este SM0 = 0. Pentru ecuația momentelor de pregătire în ceea ce privește secțiunile transversale verticale de rotație O sciziune prism punct de alunecare ABC într-un număr de compartimente și fiecare compartiment de greutate acceptă în mod condiționat greutatea aplicată la punctul de intersecție compartimentului Pi cu un segment de arc de alunecare corespunzătoare. Descompune forță greutate Pi în direcția razei de rotație și perpendicular pe acesta (ris.4.17 a) și compune ecuația de echilibru egalează cu zero momentul forțelor aproximativ pivot:
Reducerea acestei expresii de către R. obținem
unde L este lungimea arcului; c. j - unghiul de frecare internă și forța de aderență; Ti și Ni sunt, respectiv, componentele tangențiale și normale ale forței de greutate :. .
Ris.4.17. Scheme de calcul al stabilității pantelor de-a lungul suprafețelor cilindrice circulare: a - schema acțiunii forțelor; b - poziția arcurilor glisante periculoase
Pentru coeficientul de stabilitate al pantei, raportul dintre momentele forțelor forțelor de forfecare care mențin momentul este luat:
Este necesar să alegeți cele mai periculoase dintre toate arce posibile de suprafețe alunecoase (Fig 4.17, b). Pentru centrele intenționate ale arcurilor O1. O2. O3 determinăm cuplarea, care este necesară de starea de stabilitate, corespunzătoare echilibrului limitativ,
Dintre toate posibilele centre de alunecare, alegem cel pentru care este necesară valoarea maximă a forțelor de coeziune. Coeficientul de stabilitate h este considerat a fi 1,1 ... 1,5. Această metodă a fost rafinată de MNGol'dshtein și GI Ter-Stepanian:
unde A și B sunt coeficienții (tabelul III.6 din anexa III, exemplul 8), tabelat în funcție de raportul dintre rambleu m și x = (0,25, 0,5, 1,0, 1,5) h
4.5.5. Stabilitatea pârtiilor înclinate și a pantelor
Stabilitatea pantei înclinate este determinată de ecuațiile de echilibru. În acest caz, matrice este împărțit într-un număr de compartimente de sol, astfel încât în interiorul compartimentelor individuale ale suprafeței de alunecare a fost plat și a avut loc la suprafața fixă densă rocă neperturbată (ris.4.18).
Ris.4.18. Schema forțelor în determinarea presiunii alunecărilor de teren
Atunci când se analizează i -lea compartiment ia în considerare toate forțele externe, inclusiv sarcina aplicată pe suprafața carcasei, iar greutatea solului în volumul compartimentului. Suma forțelor externe Qi este descompusă într-un Ni normal și o tangentă Ti. Forța normală Ni permite luarea în considerare a forțelor de frecare la baza nm. În plus, forțele de aderență sunt luate în considerare atunci când foarfeca în acest plan. acționează în plus compartiment presiunii dezechilibrate alunecare de teren din supraiacent compartimentele Ei-1 și necunoscute presiune alunecări de teren pe compartimentul care stau la baza Ei. Dacă panta este în continuare supus acțiunii forțelor seismice, devierea rezultanta forțelor exterioare față de verticală la un unghi qi. atunci ajungem
Prin ecuațiile de echilibru - suma proiecțiilor tuturor forțelor pe direcția nm și cea normală în această direcție - se poate găsi valoarea presiunii alunecării de teren Ei. transmise în următorul compartiment:
unde h este coeficientul de stabilitate.
Calculul începe cu primul compartiment superior, pentru care Ei-1 = 0. Trecând de la compartiment la compartiment, se ajunge la ultimul compartiment, care trebuie să fie stabil pentru En £ 0.
4.5.6. Cu privire la măsurile de combatere a alunecărilor de teren
Încălcarea stabilității maselor de pământ este însoțită de distrugerea drumurilor, podurilor, clădirilor rezidențiale și industriale, uneori cu pierderi umane.
Măsurile de creștere a stabilității maselor de teren și de combatere a alunecărilor de teren includ:
- restaurarea și întărirea opririlor naturale ale maselor târâtoare;
- reglementarea regimului de apă al maselor terestre;
Articole similare
Trimiteți-le prietenilor: