При расчете устойчивости откосов по круглоцилиндрической поверхности обрушения рекомендуется использовать формулу проф. Г.М. Шахунянца
Рисунок Г.2 — Расчет устойчивости откосов в нескальных грунтах
где К — коэффициент устойчивости откоса;
fiNi. — сила трения;
fi = tg i — коэффициент внутреннего трения для основания i-го отсека;
cili — сила сцепления;
ci — удельное сцепление, Па;
li — длина плоскости возможного смещения в пределах i-го отсека;
Qi — равнодействующая всех сил;
Ni — нормальная составляющая сила;
Тi-уд — тангенциальная составляющая Тi направлена в сторону, обратную направлению возможного смещения блока, удерживающая отсек от возможного смещения;
Тi-cд — тангенциальная составляющая Тi, стремящаяся сдвинуть отсек по своему основанию.
Расчет устойчивости откосов скальных выемок [8]
Расчет общей устойчивости скальных откосов и склонов необходимо начинать с изучения решетки трещиноватости скального массива, с установления положения возможных поверхностей обрушения (скольжения), которые определяются ориентацией по отношению к проектируемому откосу поверхностей ослабления (трещиноватости, слоистости).
При оценке общей устойчивости скальных откосов рекомендуется руководствоваться расчетными схемами, представленными на рисунке Г.3. Условия применения указанных схем приведены в таблице Г.4.
Как правило, поверхности обрушения совпадают с существующими в массиве поверхностями ослабления, но в некоторых условиях этого не наблюдается.
Все приведенные на рисунке Г.3 формы поверхностей обрушения можно объединить в четыре группы:
плоские поверхности (схемы А, Б);
призматические и полигональные поверхности (схемы В, Г, Д, Е);
криволинейные и комбинированные поверхности (схемы Ж, 3, И, К);
объемные желобчатые поверхности обрушения (схема Л).
Порядок построения возможных поверхностей обрушения откосов, методика установления расчетных параметров, последовательность выполнения расчетов и расчетные формулы для определения обобщенных значений активной сдвигающей силы Т и силы предельного сопротивления сдвигу R представлены в Руководстве по проектированию противообвальных сооружений [8].
После выявления решетки трещиноватости для рассматриваемого объекта выбирается по рисунку Г.3 одна или несколько расчетных схем. Расчеты выполняются по всем выбранным схемам.
Оценка устойчивости скального массива производится по формулам Г.1, Г.2 настоящего приложения.
Решение об устойчивости откосов принимается на основании анализа результатов расчетов по всем рассмотренным схемам — по наименьшему из полученных значений.
1 — контур поверхности обрушения; 2 — трещины, расчленяющие массив возможного обрушения на блоки; 3 — выветрелый слой в схеме К; 1' — желобчатые поверхности обрушения
Рисунок Г.3 — Расчетные схемы общей устойчивости
Таблица Г.4
|
Расчетная схема |
Условия применения |
Расчетные параметры |
|
А |
Наличие системы трещин с неблагоприятным залеганием. Угол наклона откоса превышает угол наклона трещин ( > тр 0 > ) |
, Стр, тр, 0 |
|
Б |
Наличие двух систем трещин, одна из которых имеет неблагоприятное залегание (при этом 0 > ), а вторая падает в глубь массива |
, Стр, тр (по системе трещин, падающих в сторону откоса) |
|
В |
Наличие системы трещин с неблагоприятным залеганием. Угол наклона откоса меньше угла наклона трещин (2 > тр 0 > 2) |
1, 2, С, к, См, l0, Стр, тр, 0 |
|
Г |
Наличие двух систем трещин, падающих в сторону откоса, при этом 2 > |
1, 2, , , , , 0 |
|
Д |
Наличие полигональной поверхности скольжения (образуемой крупными отдельными трещинами, разломами и т.д.) |
Углы наклона отдельных участков поверхности скольжения, параметры прочности на сдвиг по ним 0 |
|
Е |
Наличие полигональной поверхности скольжения и наклонных трещин, расчленяющих оползающий скальный массив |
То же, что и в схеме Д, кроме того, ориентация и параметры прочности на сдвиг по наклонным трещинам |
|
Ж |
Наличие благоприятного расположения систем трещин, в том числе падающей в глубь массива |
Стр, C, к, См, l0, 0 |
|
3 |
Наличие благоприятного расположения систем трещин, в том числе пологопадающей в сторону склона ( < тр) |
, Стр, тр, C, , См, l0, 0 |
|
И |
Отсутствие выдержанных систем трещин |
С, к, Стр, См, l0, 0 |
|
к |
Наличие выветрелого слоя на поверхности откоса |
С, См (См = С), , 0 |
|
л |
Наличие двух пересекающихся систем трещин, падающих вкрест простирания откоса с образованием двугранного угла (желоба) |
А0, А1, А2, 0, 1, 2, Стр, тр, 0 |
|
Примечание — Значения расчетных параметров: — угол наклона трещин; 0 —угол наклона откоса; 1, 2 — углы наклона систем трещин; , — сцепление по соответствующим системам трещин, кН/м2; , — углы внутреннего трения по соответствующим системам трещин, град.; l0 — осредненная блочность пород в массиве, м. |
Примеры расчета устойчивости насыпей высотой 3—6—12 м
|
Грунт: суглинок |
n = 24; |
Сn = 3,1 тс/м2; |
d = 1,65 тс/м3 |
|
|
p = 21,8; |
Ср = 2,07 тс/м2; |
= 2,01 тс/м3 |
|
Изменение коэффициента устойчивости по высоте для насыпи Н = 12 м |
Минимальные значения коэффициента устойчивости насыпей высотой 3—6—12 м при заложении откосов |
||
|
а) |
б) до 6 — 1,5; ниже — 1,75 |
в) до 6 м — 1,75; ниже — 2,0 |
|
|
|
|
|
|
|
Расстояние от бровки по вертикали |
Высота насыпи |
Высота насыпи |
Пояснения к графикам
|
|
Исходные данные |
Результаты расчета |
|||||||||
|
Позиции рисунка |
Высота насыпи, Н, м |
Нагрузка от поезда |
Скорость поезда, V, км/ч |
Нагрузка от верхнего строения Рвс, тс/м |
Интегральный параметр I (рисунок Г. 1) |
Высота фиктивного слоя грунта, h, м (формула Г.5) |
Коэффициент надежности по нагрузке, f |
Номер кривой |
Минимальное значение, Kуст |
||
|
|
|
на ось, тс/ось |
в подрельсовом сечении Рр, тс/м2 |
Рп (формула Г.4), тс/м |
|
|
|
|
|
|
|
|
а — |
12 |
30 |
7,4 |
20,4 |
0 |
8,3 |
1 |
4,4 |
1,15 |
1 |
1,23 |
|
откосы |
12 |
30 |
7,4 |
20,4 |
0 |
8,3 |
1 |
4,4 |
1 |
1' |
1,27 |
|
до 6м, |
12 |
30 |
7,4 |
20,4 |
0 |
8,3 |
1,65 |
6,5 |
1,15 |
2 |
1,16 |
|
1:1,5, |
12 |
30 |
7,4 |
20,4 |
0 |
8,3 |
1,65 |
6,5 |
1 |
2' |
1,19 |
|
ниже |
12 |
30 |
12,5 |
34,5 |
120 |
8,3 |
1,65 |
10,0 |
1,15 |
3 |
1,06 |
|
1:1,75 |
12 |
30 |
12,5 |
34,5 |
120 |
8,3 |
1,65 |
10,0 |
1 |
3 |
1,08 |
|
б — |
3 |
30 |
7,4 |
20,4 |
0 |
8,3 |
1 |
4,4 |
1,15 |
4 |
1,70 |
|
откосы |
6 |
30 |
7,4 |
20,4 |
0 |
8,3 |
1 |
4,4 |
1,15 |
4 |
1,45 |
|
до 6 м, |
12 |
30 |
7,4 |
20,4 |
0 |
8,3 |
1 |
4,4 |
1,15 |
4 |
1,23 |
|
1:1,5, |
3 |
30 |
7,4 |
20,4 |
0 |
8,3 |
1,2 |
5,0 |
1,15 |
5 |
1,61 |
|
ниже |
6 |
30 |
7,4 |
20,4 |
0 |
8,3 |
1,4 |
5,7 |
1,15 |
5 |
1,34 |
|
1:1,75 |
12 |
30 |
7,4 |
20,4 |
0 |
8,3 |
1,65 |
6,5 |
1,15 |
5 |
1,16 |
|
|
3 |
30 |
12,5 |
34,5 |
120 |
8,3 |
1,2 |
7,6 |
1,15 |
6 |
1,32 |
|
|
6 |
30 |
12,5 |
34,5 |
120 |
8,3 |
1,4 |
8,7 |
1,15 |
6 |
1,16 |
|
|
12 |
30 |
12,5 |
34,5 |
120 |
8,3 |
1,65 |
10,0 |
1,15 |
6 |
1,06 |
|
в — |
3 |
30 |
7,4 |
20,4 |
0 |
8,3 |
1 |
4,4 |
1,15 |
7 |
1,75 |
|
откосы |
6 |
30 |
7,4 |
20,4 |
0 |
8,3 |
1 |
4,4 |
1,15 |
7 |
1,53 |
|
до 6м, |
12 |
30 |
7,4 |
20,4 |
0 |
8,3 |
1 |
4,4 |
1,15 |
7 |
1,34 |
|
1:1,75, |
3 |
30 |
7,4 |
20,4 |
0 |
8,3 |
1,2 |
5,0 |
1,15 |
8 |
1,66 |
|
ниже 1:2 |
6 |
30 |
7,4 |
20,4 |
0 |
8,3 |
1,4 |
5,7 |
1,15 |
8 |
1,43 |
|
|
12 |
30 |
7,4 |
20,4 |
0 |
8,3 |
1,65 |
6,5 |
1,15 |
8 |
1,27 |
|
|
3 |
30 |
12,5 |
34,5 |
120 |
8,3 |
1,2 |
7,6 |
1,15 |
9 |
1,37 |
|
|
6 |
30 |
12,5 |
34,5 |
120 |
8,3 |
1,4 |
8,7 |
1,15 |
9 |
1,23 |
|
|
12 |
30 |
12,5 |
34,5 |
120 |
8,3 |
1,65 |
10,0 |
1,15 |
9 |
1,16 |
|
Примечание — Увеличение нагрузки на земляное полотно за счет повышения скорости движения поездов принято на основании анализа опубликованных материалов [18]. |
ПРИЛОЖЕНИЕ Д
ХАРАКТЕРИСТИКИ БОЛОТНЫХ ОТЛОЖЕНИЙ
|
Разновидность |
Коэффициент пористости, е |
Степень разложения R, % |
Сопротивляемость сдвигу по крыльчатке Сусл., МПа |
Сжимаемость |
Типы болот, сложенных только данной разновидностью |
|||||
|
наименование грунта |
природная влажность в долях единицы |
|
|
|
модуль деформации при нагрузке Р, МПа |
модуль осадки lр, мм/м при нагрузке Р, МПа |
|
|||
|
|
|
|
|
в природном залегании |
после уплотнения под нагрузкой Р= 0,05 МПа |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
0,05 |
0,10 |
0,05 |
0,10 |
|
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
Осушенный (или уплотненный) |
< 3 |
< 5 |
< 25 25 - 40 > 40 |
>0,42 > 0,030 > 0,019 |
> 0,172 > 0,105 > 0,078 |
> 0,25 |
>0,33 |
< 200 (< 100) |
< 300 (< 200) |
I |
|
Маловлажный |
3-6 |
5-8 |
< 25 25-40 >40 |
0,049-0,022 0,030-0,016 0,008-0,026 |
0,250-0,090 0,125-0,056 0,036-0,073 |
0,25-0,15 |
0,33-0,23 |
200-350 (100-250) |
300-420 (200-370) |
I I II |
|
Средней влажности |
6-9 |
8-14 |
< 25 25-40 >40 |
0,026-0,016 0,017-0,011 0,005-0,013 |
0,136-0,066 0,060-0,035 0,036-0,021 |
0,15-0,11 |
0,23-0,19 |
350-450 (250-400) |
420-530 (370-500) |
I II |
|
Очень влажный |
9-12 |
14-20 |
< 25 25-40 >40 |
0,016-0,011 0,010-0,006 0,005-0,003 |
0,087-0,046 0,042-0,028 0,021-0,015 |
0,11-0,90 |
0,19-0,17 |
450-550 (400-470) |
530-600 (500-550) |
I II |
|
Избыточно влажный |
> 12 |
> 20 |
<25 25-40 |
0,011-0,005 |
0,062-0,020 |
0,090-0,085 |
0,17-0,15 |
550-600 (470-490) |
600-650 (550-570) |
II III |
|
Сапропель: маловлажный |
< 0,5 < 20 |
|
|
<0,02 |
|
|
|
|
|
I |
|
влажный сильновлажный |
0,5-5,5 2-10 |
|
|
0,02-0,05 |
|
|
|
|
|
II |
|
|
> 5,5 > 10 |
|
|
> 0,005 |
|
|
|
|
|
III |
|
Примечания 1 В графе 2 — в числителе указаны влажности органоминеральных сапропелей, в знаменателе — органических сапропелей. 2 В скобках — в графах 9 и 10 даны средние значения модулей осадки, без скобок — максимальные. |
