🗊Презентация Устойчивость откосов земляного полотна. Расчет коэффициента устойчивости земляного полотна

Расчеты устойчивости откосов и склонов Оценка устойчивости откосов и склонов выполняется с помощью инженерных методов. Откосы это искусственные, а склоны – естественные наклонные поверхности. Устойчивость откоса или склона количественно оценивается коэффициентом устойчивости k. В общем виде k представляет собой отношение факторов, сопротивляющихся смещению, к факторам, его вызывающим. Расчеты устойчивости производят при проектировании земляного полотна или противодеформационных мероприятий. Оценка устойчивости выполняется из условия равновесия массива смещающегося грунта (блока возможного смещения) с некоторым запасом, который и является коэффициентом устойчивости k.

Модель для расчета устойчивости (предпосылки и допущения) 1) Задача, исходя из линейности земляного полотна, решается как плоская, в двухмерной постановке. 2) Все формы поверхностей возможного смещения в расчетных схемах сводятся к трем основным: а) произвольной формы, определяемой литологическим строением (предопределённая поверхность) - наиболее общая модель и применяется для оценки устойчивости на оползневых склонах; б) круговая кривая (круглоцилиндрическая) - принимается при расчете устойчивости откосов, из глинистых грунтов, имеющих силы сцепления; в) линейная (плоская) - возникает в сыпучих грунтах. 3) Предполагается, что массив смещающегося грунта при деформации перемещается как единое целое, без разделения на части и образования трещин (гипотеза «затвердевшего клина»). 4) Внешние нагрузки от веса ВСП рвс и подвижного состава рп заменяются фиктивными столбами грунта расчетного удельного веса  высотою .

Общий случай расчета устойчивости (модель проф. Шахунянца) Массив грунта блока смещения с внешними нагрузками условно вертикальными плоскостями делится на отдельные части (отсеки) так, чтобы в пределах отсека поверхность возможного смещения можно было бы заменить плоскостью с длиной li. Устойчивость возможного блока смещения в данной модели определяется из условия равновесия сил удерживающих от сдвига к силам, стремящимся его сдвинуть.

Равновесие одного i–го отсека блока смещения. Схема действующих на отсек внешних и внутренних сил

Уравнения равновесия в схеме Шахунянца Уравнения предельного равновесия отсека: равенство нулю сумм проекций всех сил на поверхность возможного смещения I-I и на нормаль к ней II-II Ti = cili + fiRi + (Ei  Ei-1) cos i (3.1); Ni = Ri  (Ei  E i-1) sin i (3.2). Выразив Ri во втором уравнении и подставив его в первое, после несложных преобразований можно получить Ti = cili + fi Ni + (Ei  Ei-1) (4) Данное уравнение является условием предельного равновесия отсека, а для того, чтобы имело место устойчивое равновесие, необходимо, чтобы правая часть уравнения, представляющая собой сумму удерживающих сил, была бы в k раз больше левой его части – сдвигающей силы Ti . Поэтому в условии предельного равновесия (4) необходимо увеличить сдвигающую силу Ti в k раз и тогда k Ti = cili + fi Ni + (Ei  Ei-1) (5)

Уравнения равновесия в схеме Шахунянца (продолжение) Уравнение (5) является условием устойчивого равновесия для i-го отсека блока смещения. В нем неизвестна сила Ei. Сила Ei-1 определяется из равновесия предыдущего блока. Эта сила называется оползневой и находится из уравнения устойчивого равновесия Ei = ( k Ti  cili  fi Ni ) + Ei-1 (6) Величина силы для последнего отсека получается, если записать уравнения последовательно для всех отсеков, с подстановкой значения Ei-1 из предыдущего уравнения и считая, что E0=0 Eп = ( k Ti  cili  fi Ni ) (7) Если откос свободный, то Eп = 0 и тогда искомый коэффициент устойчивости определяется из уравнения (7) (8)

Нормативные коэффициенты устойчивости Полученное в расчетах устойчивости минимальное значение коэффициента kmin сравнивается с допускаемым значением [k], нормирование которого производится в СП 238.132600.2015