механика грунтов, конспект лекций. Лекция 4 Основные понятия курса. Цели и задачи курса. Состав, строение, состояние и физические свойства грунтов. 4

• Название: Лекция 4 Основные понятия курса. Цели и задачи курса. Состав, строение, состояние и физические свойства грунтов. 4
• Анкор: механика грунтов, конспект лекций.doc
• Дата: 09.04.2017
• Размер: 2.19 Mb.
• Имя файла: механика грунтов, конспект лекций.doc
• Тип: Лекция; #4663
• страница: 13 из 15

4.4.4. Устойчивость вертикального откоса в грунтах, обладающих трением и сцеплением (ϕ ≠0; с≠0)

При и , используя полное выражение условия предельного равновесия получим:



Нетрудно заметить, что учет внутреннего трения грунта приводит к некоторому увеличению предельной высоты вертикального откоса.

4.5. Инженерные методы расчёта устойчивости откосов и склонов

В проектной практике применяются инженерные методы, содержащие различные упрощения.

4.5.1. Метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения

Предполагается, что потеря устойчивости откоса (склона) может произойти в результате вращения отсека грунтового массива относительно некоторого центра О (рис. 4.5, а).

Суть метода заключается в анализе устойчивости склона против сдвига по ряду возможных поверхностей скольжения, представленных дугой окружности с радиусом r и центром в т. О.

Отсек грунтового массива, ограниченный свободной поверхностью и поверхностью скольжения, разбивается вертикальными линиями на nэлементов таким образом, чтобы можно было принять основание каждого отсека плоским, а прочностные характеристики постоянными.

Смещающийся массив рассматривается как недеформируемый отсек, все точки которого участвуют в общем движении.

Коэффициент устойчивости принимается в виде:

, где М_sr и M_sa – моменты относительно центра вращения О всех сил, соответственно удерживающих и смещающих отсек.

Порядок вычислений:

1. 
   Грунтовый массив разбивается на отдельные элементы.
   
2. 
   Вычисляются вертикальные силы, действующие на каждый элемент: собственный вес грунтаP_gi и равнодействующая нагрузки на его поверхности P_qi.
   
3. 
   Равнодействующая сил P_gi+P_qi раскладывается на нормальную N_i и касательную T_i составляющие. ; .
   
4. 
   Находим c и l_i – длину дуги.
   

Момент сил, вращающих отсек вокруг т. О, определится как:

.

n – число элементов в отсеке.
удерживающие силы обуславливаются сопротивлением сдвигу за счет внутреннего трения и сцепления грунта.

Сила трения:



При наличии внешних вертикальных нагрузок они включаются в величину веса блока (призмы).



α – угол между нормалью к основанию i-го элемента и вертикалью.

- длина основания i-го элемента, где b_i – ширина i-го отсека.

φ_{I i} и c_{I i} – расчетные значения характеристик прочности грунта в пределах основания i-го элемента.



Соотносительно:

При k_st ≥ k^н_st устойчивость откоса относительно выбранного центра вращения т.О обеспечена.

- Основная сложность при практических расчетах заключается в том, что положение центра вращения О и выбор радиуса r, соотносящие наиболее опасному случаю, неизвестны.

- Обычно проводится серия таких расчетов при различных положениях центров вращения и значениях r.

- Чаще всего наиболее опасная поверхность скольжения проходит через нижнюю точку откоса (склона). Кроме слабых грунтов с минимальными φ и с.