2.6. Расчет устойчивости откосов насыпи.

Внешние нагрузки (p_п и p_вс) заменяются фиктивными столбами грунта удельного веса у высотою соответственно:

(2.38)

Для того чтобы рассчитать устойчивость откосов насыпи, необходимо определить коэффициент устойчивости насыпи.

Графоаналитическим методом:

1) Строим расчетную схему для определения коэффициента устойчивости в масштабе 1:100.

2) На поперечном профиле земляного полотна находим точки А и В, соединяем их, находим середину отрезка и проводим из нее перпендикуляр. Проводим линию от левого верхнего угла под углом 36° до пересечения с перпендикуляром и получим точку О. Из точки О проводим окружность радиусом ОВ=ОА.

3) Обозначим расчетный горизонт воды и проводим его пунктиром до оси земляного полотна, получаем точку С.

4) Из точки С с уклоном i₀=45‰ проводим линию до пересечения с откосом.

5) От точки С откладываем высоту капиллярного поднятия а_кап=0,6 м, получаем следующую точку и из нее строим линию параллельную предыдущей до пересечения с откосом.

6) В итоге получим 4 зоны (оползающие части насыпи):

I – зона сухого грунта насыпи,

II – зона влажного грунта насыпи,

III – зона водонасыщенного грунта насыпи,

IV – зона водонасыщенного грунта основания.

7) Оползневая часть насыпи делится на отсеки по следующим критериям:

• Переломы профиля;

• Характеристика грунта по кривой обрушения должна быть постоянной;

• Вертикальный радиус является границей отсека.

8) Производим нумерацию отсеков.

9) Производим расчет характеристик грунта в зонах:

I зона – сухой грунт:

II зона – капиллярно насыщенный грунт:

е принимают равным e₀=0,688, а γ_в=10 кН/м³ – плотность воды.

Для этой зоны считают, что:

III зона – влажный грунт насыпи:

В этой зоне грунт насыпи считается водопроницаемым и взвешенным в воде, поры грунта считаются полностью заполненными и характеристики грунта определяются как:

IV зона – влажное основание:

Грунт зоны считается водопроницаемым и испытывающим взвешивающее действие воды.

Коэффициент пористости принимается равным коэффициенту пористости основания в точке a.

Расчет производится на один линейный метр массива.

(2.39)

Для удобства расчетов составляют таблицу 2.6, в которую заносят:

– расстояние от середины отсека до вертикального радиуса x_i;

– синус и косинус угла между векторами веса отсека и тангенциальной и нормальной его составляющими, определяемыми как:

(2.40)

; (2.41)

– площади с чертежа соответствующие зоне состояний грунта (сухой, капиллярно насыщенный, водонасыщеный грунт насыпи, водонасыщеный грунт основания);

– вес соответствующей зоны грунта

; (2.42)

– касательные сдвигающие и удерживающие силы:

(2.43)

– нормальные составляющие веса грунта для определения сил трения отсека грунта по поверхности скольжения:

(2.44)

Силы трения и силы сцепления грунта по поверхности определяются как:

(2.45)

(2.46)

где f_i – коэффициент трения грунта по грунту определяется для каждой зоны в зависимости от влажностного состояния грунта;

C_i – удельное сцепление, также зависящее от влажностного состояния грунта:

l_i – длина кривой скольжения в пределах отсека.

При прекращении паводка, вода заполнившая поры грунта отступает и этим самым создает дополнительное усилие D которое учитывается как:

Коэффициент устойчивости рассчитываем по суммам соответствующих граф таблицы 2.6.

На основании полученного расчета можно сделать вывод о том, что пойменная насыпь находится в состоянии устойчивости, т.е. при ее эксплуатации не требуется постоянный контроль за состоянием ее откосов и выполнение мер предупреждающих их оползание в период межсезонья.

Таблица 2.6.

Номер опыта	хi	sinβi	cosβi	ωi				Qi					Ti		Ni	fi	Nifi	li	Ci	liCi
				ωI	ωII	ωIII	ωIV	QI	QII	QIII	QIV	∑Q	Tсдв	Туд
1	31,15	0,75	0,66	17,55	-	-	-	333,00	0,00	0,00	0,00	333,00	248,75		221,39	0,42	92,98	4,40	22,00	96,8
2	29,30	0,70	0,71	3,64	-	-	-	69,09	0,00	0,00	0,00	69,09	48,54		49,16	0,42	20,65	1,00	22,00	22
3	28,20	0,68	0,74	6,79	-	-	-	128,87	0,00	0,00	0,00	128,87	87,15		94,94	0,42	39,87	1,90	22,00	41,8
4	26,40	0,63	0,77	12,18	-	-	-	231,18	0,00	0,00	0,00	231,18	146,36		178,95	0,42	75,16	2,80	22,00	61,6
5	24,25	0,58	0,81	11,88	0,30	-	-	225,48	5,90	0,00	0,00	231,38	134,56		188,23	0,42	79,06	2,50	22,00	55
6	22,00	0,53	0,85	10,76	1,44	1,68	-	204,22	28,31	16,24	0,00	248,77	131,25		211,34	0,33	69,74	2,80	13,20	36,96
7	19,65	0,47	0,88	6,90	1,38	4,60	-	130,96	27,13	44,46	0,00	202,56	95,45		178,66	0,33	58,96	2,60	13,20	34,32
8	17,75	0,43	0,90	3,00	0,90	4,05	-	56,94	17,69	39,15	0,00	113,78	48,43		102,96	0,33	33,98	1,70	13,20	22,44
9	15,50	0,37	0,93	4,50	1,80	11,40	-	85,41	35,39	110,19	0,00	230,99	85,86		214,44	0,33	70,77	3,30	13,20	43,56
10	12,50	0,30	0,95	4,95	1,80	14,10	-	93,95	35,39	136,29	0,00	265,63	79,63		253,41	0,33	83,63	3,15	13,20	41,58
11	9,65	0,23	0,97	2,97	1,62	14,31	-	56,37	31,85	138,32	0,00	226,54	52,42		220,39	0,33	72,73	2,75	13,20	36,3
12	7,20	0,17	0,98	0,18	1,01	12,65	-	3,42	19,86	122,27	0,00	145,55	25,13		143,36	0,33	47,31	2,20	33,00	72,6
13	4,10	0,10	1,00	-	-	19,60	0,80	0,00	0,00	189,45	8,53	197,98	19,47		197,02	0,33	65,02	4,02	33,00	132,66
14	1,05	0,03	1,00	-	-	7,14	0,89	0,00	0,00	69,02	9,49	78,50	1,98		78,48	0,33	25,90	2,10	33,00	69,3
15	0,95	0,02	1,00	-	-	4,56	0,76	0,00	0,00	44,08	8,10	52,18		1,19	52,17	0,33	17,21	1,90	33,00	62,7
16	3,85	0,09	1,00	-	-	3,71	0,78	0,00	0,00	35,86	8,31	44,18		4,08	43,99	0,33	14,52	3,90	33,00	128,7
∑													1204,97	5,27	∑		867,47	∑		958,32