Основы расчета общей устойчивости откосов земляной плотины
ЛЕКЦИЯ 12 Нарушение общей устойчивости низового откоса земляной плотины, представленное на рис. 12.1, сопровождается довольно сложными деструктивными процессами, к числу которых можно отнести отсутствие четко выраженной поверхности сдвига, наличие областей пластических деформаций, неодновременное нарушение прочности грунта призмы обрушения и т. п. Рис. 12. 1. Схема обрушения низового откоса плотины Указанные процессы довольно сложны и имеют вероятностный характер, в связи с чем используют различные модели наступления предельного равновесия: 1. Локальные модели; 2. Модели повсеместного предельного равновесия. Согласно первой модели во всех точках некоторой наиболее опасной поверхности сдвига одновременно наступает предельное равновесие, причем в этих точках удовлетворяется уравнение Кулона: , где — касательное напряжение по поверхности сдвига; — нормальные напряжения; — угол внутреннего трения; — удельное сцепление, Указанные величины являются критическими, т. е. относятся к моменту предельного равновесия. Вторая модель довольно сложна, поскольку в ней возникает множество поверхностей предельного равновесия с одновременным расползанием грунтового массива. Указанная модель несет с собой трудности при выполнении математических расчетов, а ее адекватность в виду сложности описания процесса подчас вызывает сомнение. В практике широко используется модель локального предельного равновесия, которую применяют в следующей последовательности: 1. Действительные характеристики грунта откоса и мысленно снижают до критических значений, при которых откос переходит в состояние предельного равновесия; 2. Воображаемую схему предельного равновесия подвергают расчету, применяя формулу Кулона, при этом определяются критические значения характеристик грунта и ; 3. Вычисляют коэффициент запаса устойчивости по соотношениям: . Таким образом, задача расчета устойчивости заключается в отыскании значений и для множества возможных поверхностей сдвига, которые могут быть криволинейными, прямолинейными и описанными по ломанной, состоящей обычно не более трех отрезков. Рассмотрим наиболее распространенную схему представления обрушения откосов — по круглоцилиндрическим поверхностям. Проверка устойчивости грунтовой плотины по методу круглоцилиндрических Минимально возможный профиль земляной плотины представляет собой трапецию с откосами не круче 1:1,5. Вес плотины такого профиля настолько значителен, что сдвиг ее по основанию под действием горизонтальных сил невозможен. Именно поэтому нет необходимости в выполнении проверки земляной плотины на плоский сдвиг. Неустойчивыми могут оказаться откосы сами по себе или совместно с основанием недостаточной прочности. В 1916 г. шведские инженеры, исследуя работу морских набережных, обнаружили, что поверхности их обрушения в грунте криволинейны и могут быть приблизительно приняты цилиндрическими. В поперечном сечении поверхность обрушения представляет собой дугу круга. При наличии гидродинамической сетки фильтрации в плотине расчет устойчивости откосов необходимо выполнять в следующей последовательности. Рассматривается 1 п. м плотины (рис. 12.2). Рис. 12.2. К расчету устойчивости земляной плотины при наличии гидродинамической сетки фильтрационного потока Из произвольной точки О проводится окружность радиусом r. На любой отсек площадью действуют силы: Сила тяжести: где — плотность грунта естественной влажности для отсеков выше кривой депрессии; плотность грунта во взвешенном состоянии — ниже кривой депрессии. Сила гидродинамического давления воды: — для отсеков ниже кривой депрессии; = 0 — для отсеков выше кривой депрессии. Геометрическим сложением сил и находим их равнодействующую Ri, которая переносится по линии ее действия на кривую скольжения в точку М. Далее раскладываем Ri на две составляющие: Ni — нормальную к поверхности скольжения и Тi — касательную в точке М. Сдвигающей является сила Тi, удерживающими — сила трения, вызываемая нормальной составляющей Ni, и сила сцепления для связных грунтов. Тогда для всего массива обрушения условие равновесия будет выглядеть следующим образом:
где — коэффициент сочетания нагрузок, для основного сочетания равен 1,0; — коэффициент условий работы, равный 0,95; — коэффициент надежности по ответственности сооружения. — момент сдвигающих сил i-ого элемента относительно точки О; — момент удерживающих сил трения i-ого элемента по поверхности скольжения относительно точки О; — момент удерживающих сил сцепления относительно точки О по всей длине поверхности скольжения; При определении и необходимо также учитывать коэффициент надежности по нагрузке . Чаще всего зависимость (1) представляют следующим образом:
Так как центр окружности точки O взят произвольно, то и коэффициент запаса не обязательно будет минимальным, поэтому назначают несколько точек — центров окружностей и несколько радиусов r. В некоторых справочниках, например в «Справочнике гидротехника», 1955 г., разработаны рекомендации по назначению центров окружностей круглоцилиндрических поверхностей обрушения. После выполнения серии расчетов находят минимальное значение k и в случае, если оно не удовлетворяет условию, необходимо увеличить устойчивость откосов, устроив, например, более пологие откосы.
Популярное: Как вы ведете себя при стрессе?: Вы можете самостоятельно управлять стрессом! Каждый из нас имеет право и возможность уменьшить его воздействие на нас... Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три... Почему двоичная система счисления так распространена?: Каждая цифра должна быть как-то представлена на физическом носителе... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (491)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |