инженерные методы расчета устойчивости откосов и склонов

Инженерные методы расчета устойчивости откосов и склонов

Основным недостатком рассмотренных выше методов является то, что они относятся только к однородным по физико-механическим свойствам массивам грунтов. В случае искусственных откосов насы­пей такое положение встречается достаточно часто.

Однако при устройстве глубоких выемок и особенно при оценке устойчивости природных склонов обычно приходится иметь дело с существенной неоднородностью грунтовых массивов. Кроме того, в отдельных случаях потенциальные поверхности скольжения в массиве могут быть ярко выраженными и не совпадать с предсказываемыми те­орией предельного равновесия (наличие слабых прослоев, поверх­ности ранее имевших место оползневых смещений и т. п.). Во многих случаях в приведенных выше методах не удается учесть сложные схемы нагружения, влияние сейсмических, фильтрацион­ных сил и ряда других воздействий. Поэтому в проектной практике применяются инженерные методы расчета устойчивости, содержа­щие различного рода упрощающие предположения. Наиболее рас­пространенные из них подробно рассмотрены в «Справочнике про­ектировщика» (1985). Ограничимся здесь широко используемым методом круглоцилиндрических поверхностей скольже­ния, относящимся к схеме плоской задачи.

Этот метод был впервые применен К. Петерсоном в 1916 г. для расчета устойчивости откосов и долгое время назывался «ме­тодом шведского геотехнического общества». В дальнейшем он получил развитие в работах многих ученых, и к настоящему времени имеется несколько его модификаций, одна из которых рассматривается ниже.

Предположим, что потеря устойчивости откоса или склона, представленного на рисунке, может произойти в результате вращения отсека грунтового массива относительно некоторого цен­тра О. Поверхность скольжения в этом случае будет представлена дугой окружности с радиусом г и центром в точке О. Смещающийся массив рассматривается как недеформируемый отсек, все точки которого участвуют в общем движении. Коэффициент устойчивости принимается в виде.

Для определения входящих в формулу моментов отсек грунтового массива разбивается вертикальными линиями на отдельные элементы. Характер разбивки назначается с учетом неоднородности грунта отсека и профиля склона так, чтобы в пределах отрезка дуги скольжения основания каждого г-го элемента прочностные характери­стики грунта были постоянными. Вычисляются силы, действующие на каждый элемент: вес грунта в объеме элемента Pg. и равнодейству­ющая нагрузки на его поверхности Pq. При необходимости могут быть также учтены и другие воздействия (фильтрационные, сейсмические силыи т. д.). Равнодействующие сил Pg + Pq считаются приложенными к основанию элемента и раскладываются на нормальную.

Принимается, что удерживающие силы в пределах основания каждого элемента обусловливаются сопротивлением сдвигу за счет внутреннего трения и сцепления грунта.

Поэтому обычно проводит­ся серия таких расчетов при различных положениях центров враще­ния и значениях. Чаще всего наиболее опасная поверхность сколь­жения проходит через нижнюю точку откоса или склона. Однако если в основании залегают слабые грунты с относительно низкими значениями прочностных характеристик, то это условие может не выполняться.