гідрогеологічні вишукування, що проводяться на зсувних ділянках, з метою отримання даних про рівні, режими, напрями руху підземних вод, а також визначення гідравлічного градієнта, коефіцієнту і показників швидкості фільтрації.
Найважливішими матеріалами, що отримуються в результаті проведення інженерно-геологічних вишукувань на зсувних і зсувонебезпечних ділянках, є план підстильної поверхні зсуву (план поверхні ковзання зсуву) і розрахункові значення фізико-механічних властивостей ґрунтів. Ці матеріали є початковими вихідними даними, на основі яких виконуються всі подальші розрахунки щодо оцінки стійкості зсувних схилів і визначення зсувного тиску на підпірні стіни і утримуючі споруди у ґрунті.
Методика визначення фізико-механічних властивостей ґрунтів для розрахунку підпірних стін на схилах і протизсувних утримуючих конструкцій наведена у додатку А.
Підпірні стіни, зовнішні стіни підвалів, постійні кріплення котлованів і інші утримуючі споруди необхідно розраховувати на дію горизонтальних і вертикальних зовнішніх навантажень на призми обвалення біля тильних поверхонь і випори перед лицьовими поверхнями, включаючи навантаження від рухомого складу залізничного і автомобільного транспорту, технологічного устаткування, складованих матеріалів і виробів, величин зсувного тиску, сейсмічних чи динамічних впливів.
Тимчасове характеристичне навантаження від рухомого транспорту при русі його уздовж підпірної стіни згідно з ДБН В.2.3-26 слід приймати приведеним до еквівалентного рівномірно розподіленого (смугового) навантаження інтенсивністю q по смузі шириною Ьо.
Характеристичне вертикальне навантаження від рухомогоо складу на автомобільних дорогах промислових підприємств, де передбачений рух автомобілів загального призначення з особливо великою вантажопідйомністю і на які не поширюються обмеження для них вагових і габаритних параметрів, слід приймати у вигляді колон двовісних автомобілів.
Значення коефіцієнта надійності за навантаженням yf при розрахунку за першою групою граничних станів повинні прийматися згідно з ДБН В.1.2-2. При розрахунку конструкцій на стійкість положення приймають yf = 0,9, зважаючи на те, що зменшення постійного навантаження може погіршити умови роботи утримуючої конструкції.
Динамічний коефіцієнт надійності для тимчасового навантаження (рухомий склад залізничних доріг і автомобільного транспорту) приймають рівним за одиницю.
Горизонтальні і поперечні навантаження від відцентрових сил на криволінійних ділянках дороги в розрахунку підпірних стін не враховують.
За відсутності конкретних навантажень на призму обвалення підпірні стіни (окрім розташованих на схилах) розраховують з врахуванням умовного тимчасового характеристичного рівномірно розподіленого навантаження інтенсивністю 10 кПа, яке включає навантаження від автомобіля.
При визначенні тиску ґрунту на підпірні стіни слід брати до уваги їх конструктивні особливості (жорсткість, нахил і шорсткість поверхонь, звернених до ґрунту), властивості ґрунтових нашарувань, що взаємодіють із стінами, величини і напрям переміщень, поворотів і прогинів стін, наявність привантаження на поверхні за стінами.
При визначенні тиску на огорожувальні конструкції для розрахунку стійкості підпірних конструкцій слід враховувати три основних випадки тиску ґрунту виходячи з умов граничної рівноваги в станах: активному, пасивному і спокою.
Слід враховувати, що для реалізації активного тиску потрібне відносне переміщення стіни від ґрунту (в бік котловану) ylh, яке дорівнює приблизно 0,002.
Для досягнення пасивного тиску потрібне відносне переміщення стіни на ґрунт (від котловану) ylh, що дорівнює приблизно 0,01.
На рисунку 7.1 показані схеми зміщення стіни і якісні залежності величин тиску ґрунту від відносних деформацій.
Рисунок 7.1 - Зміни тиску ґрунту на стіну при її різних зміщеннях
Якщо на підпірні стіни діє бічний тиск ґрунту засипки (порушеного складу), характеристики цих ґрунтів допускається встановлювати через характеристики тих же ґрунтів в природному стані.
Значення характеристик ґрунтів природного (непорушеного) складу слід встановлювати на основі їх безпосереднього випробування в польових або лабораторних умовах і статистичної обробки результатів випробувань згідно з вимогами ДБН А 2.1-1.
Значення питомої ваги ґрунту у для практичних розрахунків приймають з урахуванням показника точності її середнього значення.
Для ф і с приймають лише їх мінімальні значення.
Значення характеристик ґрунтів засипки, ущільнених згідно з коефіцієнтом ущільнення ку не менше ніж 0,95 від їх щільності в природному стані, приймають на основі встановлених співвідношень.
Співвідношення між характеристиками ґрунтів засипки і ґрунтів природного складу приймають наступні:
у'і = 0,95 у і', ф) = 0,9 ф/і с'і = 0,5с/, але не більше ніж 7 кПа;
у'п =0,95 уц ф)/ =0,9 ф//; с'ц = 0,5cz/, але не більше ніж 10 кПа,
де у і', ф,; с,; у if, (pif, Сц- відповідно питома вага, кут внутрішнього тертя і питоме зчеплення ґрунтів природного (непорушеного) стану для розрахунків за першою і другою групами граничних станів.
Примітка. Для споруд з глибиною закладання 3 м і менше граничні значення питомого зчеплення ґрунту засипки с'/ слід приймати не більше ніж 5 кПа, а с'ц не більше ніж 7 кПа. Для споруд заввишки менше ніж 1,5 м с) слід приймати за нуль.
Коефіцієнти надійності за навантаженням при розрахунку за першою групою граничних станів повинні прийматися згідно з нормами на навантаження і впливи, а при розрахунку за другою групою такими, що дорівнюють одиниці.
При розрахунку підпірних стін необхідно враховувати вимоги до обмежень в частині осідань і зміщень споруд, розташованих на поверхні в межах зон зрушення. За відсутності таких обмежень розрахунок виконується на активний тиск. Якщо ж зрушення стін і осідання поверхні строго лімітуються, то потрібно брати до уваги стан спокою.
З урахуванням згинальних деформацій огороджувальних конструкцій і наявності зусиль попереднього напруження в анкерах слід приймати менші значення розпору (між <та(Ра) і ст0(Р0)) і відпору (між ст0(Р0) і <5р(Рр)) або вести складніші розрахунки на базі поєднання теорій граничної рівноваги і пружних (місцевих або загальних) деформацій.
Підпірні стіни слід розраховувати на навантаження від тиску ґрунту засипки з урахуванням тимчасових навантажень, розташованих на призмі обвалення, включаючи навантаження від рухомого складу залізничних доріг і автомобільного транспорту.
Інтенсивність горизонтального активного тиску ґрунту від власної ваги Ру на глибині у (у позначеннях СНиП 2.09.03) згідно з посібником до СНиП 2.09.03 визначають за формулою:
Р„ =^yyfhk-с^К-[+К2у^у I h , (7.1)
де КА - коефіцієнт, що враховує зчеплення ґрунту по площині ковзання призми обвалення, нахиленої під кутом 0О до вертикалі;
К2 - те саме по площині, нахиленій під кутом є до вертикалі.
К-! = 2Xcos0qcose/sin(0o+е) ; (7.2)
К2 = X[sin(90 -e)cos(0o +р)/sin0ocos(p-s)sin(0o +e)] + tgs , (7.3)
де £ - кут нахилу розрахункової площини до вертикалі;
р - те саме поверхні засипки до горизонту;
0О - те саме площини ковзання до вертикалі, визначають з умови;
tgOo =(cosp-r]cos(p)/(sinp-r)sin(p) (7.4)
де Г] = COS(fi-р) / л/Х COSE .
X - коефіцієнт горизонтального тиску ґрунту визначають за формулою (7.9) зважаючи, що в позначеннях цього стандарту: X те саме, що Ка; а - те саме, що є; р - те саме, що р.
За відсутності зчеплення ґрунту по стіні К2 = 0.
При горизонтальній поверхні засипки р = 0, вертикальній стіні є = 0 і відсутності тертя і зчеплення зі стіною S = 0, К2 = 0 коефіцієнт бічного тиску ґрунту X, коефіцієнт інтенсивності сил зчеплення і кут нахилу площини ковзання 0О визначають за формулами:
X = tg20o '
К
(7-5)
у= 2л/х І,При р = 0, 5^0, е^О значення кута нахилу площини ковзання до вертикалі 0О визначають виходячи з умови:
tg0o = (coscp-Vx)/зіпер . (7.6)
Інтенсивність горизонтального тиску ґрунту від рівномірно розподіленого навантаження q, розташованого на поверхні призми обрушення, слід визначати за формулами:
при суцільному і фіксованому розташуванні навантаження
Pq=qyfX; (7.7)
при смуговому навантаженні
Pq =qYfX/(1+2tg0oya/bo). (7.8)
Відстань від поверхні ґрунту засипки до початку епюри інтенсивного тиску ґрунту від навантаження уа визначають за залежністю уа= а / (tgOo + tgc).
Протяжність епюри інтенсивності тиску ґрунту по висоті уь при фіксованому навантаженні приймають yb= h - уа.
При смуговому навантаженні протяжність епюри тиску по висоті уь= (Ьо + 2 tg 60ya)/(tg е + tg 0О), але приймають не більше ніж величина уь< Ь- уа.
У загальному вигляді (рисунок 7.2) у ґрунтовому масиві з різними властивостями шарів і горизонтальною поверхнею без зовнішнього навантаження на ній напруження від їх власної ваги становлять:
вертикальні оv: oyV, = ^Уі^і
горизонтальні = К/^у/Ь/- =К,стуМ-
де у,-, hj, Kj- відповідно: питома вага, товщина, коефіцієнт горизонтального тиску для /-го шару ґрунту.
П
а - від власної ваги і тиску ґрунту; б - від рівномірно-розподіленого навантаження; в - від фіксованого навантаження; г - від смугового навантаження
Рисунок 7.2 - Схема до визначення тиску ґрунту на підпірну стіну
7.31 Коефіцієнт активного горизонтального тиску ґрунту визначають за формулою: г -12
Ка
cos ( ф - а )
' I sin (ер + 3) sin (<р - р) cos а 1+ т У
ycos(a +3)cos(a -р)
При гладкій вертикальній стінці з горизонтальною поверхнею ґрунту (а = р = 5 = 0°):
Ка
(7-9)
(7-Ю)
2
(7.11)
Ка= cos ip
Коефіцієнт пасивного тиску сипучого ґрунту при горизонтальній його поверхні (р = 0°) визначають за формулою:
г -|2
c
КР
(7.12)
os ( ф - а )I sin (ф-т 5)sin ф
cos а 1-
ycos(a +5)cosa
21 ф
В окремому випадку при а = 5 = р вираз (7.10) набуває вигляду: Кр= tg 45°+ —
У формулах 7.9, 7.12 - 5-кут тертя грунту на контакти з розрахунковою площиною (для гладкої стіни, дрібних водонасичених пісків і при дії вібрації -5 = 0, для шорсткої стіни 5 = 0,5ф, підвищеної жорсткості або ступінчастої 5 = ф)
Коефіцієнт горизонтального тиску для сипучого ґрунту у стані спокою при a = 5 = р визначають у відповідності із залежністю:
Ко = 1 — sin ф (7.13)
Слід брати до уваги, що в ідеально пластичних ґрунтів при ф = 0° за аналогією з водою (закон Паскаля - рівність горизонтального і вертикального тисків) значення коефіцієнтів тисків ґрунту активного, пасивного і спокою дорівнюють одиниці.
Сумарні горизонтальні складові тиску ah у зв'язних ґрунтів у випадку нахиленої поверхні під кутом р з її привантаженням інтенсивністю q і при a = 5 = 0° складають: для активного стану vah
° ah =^h+q)KaKp (7.14)
для пасивного стану &ph
я ph =(yh+q)KpKfi+2с^Кр, (7.15)
для стану спокою ст0/,
<т о/? = (y^+Q)^p +2Сд/Ко , (7.16)
де Кр = 1 + tgp.
Вертикальна складова бічного тиску ґрунту з урахуванням наявності кутів тертя між поверхнею стіни і ґрунтом 5, а також нахилом задньої грані стіни до вертикалі а (рисунок 7.2а) буде дорівнювати
ov=o/)tg(a+5) (7.17)
Горизонтальні і вертикальні складові (відповідно Eh і Ev) від трикутних епюр складових бічного тиску ґрунту визначають за залежностями:
для незв'язного ґрунту (с = 0)
Eh(v) = О.ᥲСТ h(v) (7.18)
для зв'язного ґрунту (с Ф 0)
Точки прикладання горизонтальних складових тиску ґрунту при трикутних епюрах розташовуються від їх низу на відстані Л/З (рисунок 7.2а).
Точки прикладання горизонтальних складових при прямокутних епюрах розташовуються від їх низу на відстані 0,5/7 (рисунок 7.2 б, в).
Інтенсивність додаткового горизонтального тиску ґрунту, обумовленого наявністю підземних вод <zw(Pw) на відстані hw(yw) від верхнього рівня підземних вод (рисунок 7.2а) визначають за формулою:
°w=hw {1О-КЛ [у-16,5/(1+£)]}(7.20) або те саме в позначеннях СНиП 2.09.03 Pw = yw{l0-л[у -16,5/ (1 +є)]} yf, де е - коефіцієнт пористості ґрунту;
f - коефіцієнт надійності за навантаженням, приймають рівним 1,1.
