1.5 Құламалардың орнықтылығын есептеу
Жер бөгеті құламаларының орнықтылығын есептеу орнықтылығы ең аз есептік және нормативтік коэффициенттерін салыстыру арқылы есептеледі.
ҚР ҚНжЕ 3.04-02-2008 сәйкес IV класс бөгеттері үшін орнықтылық коэффициенті 1.1 кем емес; III класс үшін – 1.15 кем емес; II класс үшін - 1,2 кем емес; I класс үшін 1,25 кем емес болуы тиіс.
Есепті дөңгелек цилиндрлі бет әдісі бойынша графоаналитикалық әдіспен жүргіземіз.
Мысал. Жер бөгетінің төменгі құламасының жылжуына қарсы орнықтылықтың қорын анықтау. Бөгет денесінің және негізінің топырағы –қалқанды. . Берілді: Нб = 15,3 м; m2 =2,0 ; bб = 10 м; Т =3,5м; кеуектілік п = 0,34 ; топырақ тығыздығы γт =2,68т/м3; топырақ ылғалдылығы W = 13 %; жаратылыс күйдегі топырақ үшін φ=28° және с1=0,42 т/м2; суға қаныққан топырақ үшін φ2=26° және с2=0,27т/м2; бөгет табанының топырақ үшін φ3=22° және сз =0,2т/м2. Құрылымның класы –III.
Есепті дөңгелек цилиндрлі бет әдісі бойынша графоаналитикалық әдіспен жүргіземіз. Көлденең және тік масштабтардың теңдігін сақтай отырып, бөгеттің көлденең пішінін сызамыз. А'В төменгі құламасының орташа сызығын жүргіземіз. Пішінге бөгет денесіндегі сүзу ағынының депрессиялық бет қисық сызығын түсіреміз.
Орнықтылық қор коэффициенті ұстау күштер сәттерінің қосындысыны қозғалту күштерінің сәттеріне қатынасы ретінде анықталады.
(1.14)
Әрекеттегі күштерді төмендегі ретпен анықтаймыз.
В. В. Фандеев жылжу қисық сызықтарынының орталарын ДЖЖ'Д тікбұрышында орнатуды ұсынды. Бұл тікбұрышты құру үшін құламаның ортасынан (Б нүктесі) құламаға қарай 85°бұрышпен тік (вертикаль) және сызық жүргіземіз. БД және БЖ радиустарын шығарамыз және ДД' , ЖЖ доғаларын жүргіземіз.
ДЖЖ'Д'секторында О жылжу орталығын таңдаймыз, одан кейін R радиусымен АГ сырғу қисық сызығын сызамыз, ол бөгет осі мен бөгеттің төменгі құламасының жиегінің арасынан өтуі керек.
Бөгет құламасындағы барлық әрекеттегі күштерді анықтау үшін АА'В'ГА массивін ені b = 0,1 R тік жолақтарға бөлеміз. Жолақтарға бөлуді тігінен екі жаққа қарай орналасқан, АГ жылжу қисық сызығының қиылысуына дейін түсірілген О нүктесінен бастаймыз.
Әсер ететің күштерді санауды кестеге түсіреміз, оны толтыру реті төмендегідей: қарастырылатын жолақ үшін sіп α 10-ға бөлінген оның реттік номеріне сәйкес болады.
Нольдік
жолақтан солға қарай орналасқан жолақтар
үшін sіп
α
—
оң,
ал оң жақта орналасқан жолақтар үшін
– теріс. Бірінші және соңғы жолақтар
үшін
sіп α
жолақтың
оның толық еніне қарай қатынасына қарай
алынады. Соs
α
формуласы бойынша есептейміз..
Жолақ осі бойынша оның орташа биіктігін өлшейміз. Бөгет құламасының бетінен депрессия сызығына дейін топырақ табиғи ылғалдылықта болады, сондықтан бұл шектерде жолақтың орташа биіктігі hес құрайды. Депрессия сызығынан жылжу сызығына дейін топырақ суға қаныққан, сондықтан бұл зонада жолақтың орташа биіктігі hқаң деп белгіленеді.
Жолақтың келтірілген биіктігін төмендегі формула бойынша анықтаймыз:
(1.15)
Табиғи ылғалдылықта топырақтың көлемдік массасын γкан=(1—п)γт k - формуласы бойынша шығарамыз. Өлшенген және суға қаныққан топырақтың көлемдік салмағын формуласы бойынша анықтаймыз.
γқ=(1—0,34)(2,68 -1) =1.11 (1.16)
мұнда п – топырақтың қатыстық кеуектілігі, γт - топырақ тығыздығы, γс — судың тығыздығы; k — топырақ ылғалдылығына тәуелді коэффициент (W=12—18% болса, коэффициент k =1,12 ÷ 1,18).
φ ішкі үйкеліс бұрышы және с үлестік ілінісу зоналар бойынша топырақтардың қалпына және физика-техникалық сипатамаларына сәйкес алынады. Мысалы, жылжу қисық сызығының А-дан М -дейін өту зонасында φ1с1; М-дан К-ға дейін, φ2с2 ; К-дан Г-ға дейін φ3с3дейін алынады.
Жылжудың қисық сызығы доғасының ұзындығын формуласы бойынша есептейміз:
(1.17)
Мұнда
R – жылжудың
қисық сызығының радиусы;
- АМКГ доғасының орталық бұрышы.
5 - кестені толтырып, қосу нәтижесінде 5, 7, 11, 14 бағандары бойынша мәліметтерді аламыз, оларды орнықтылық қорының коэффициентін анықтау үшін кеңейтілген формула бойынша қолданамыз:
(1.18)
мұнда
—
үйкеліс
күші;
—
ілінісу күші;
—
өз
салмағының қозғалтқыш
күші;
—
сүзу
ағынының гидродинамикалық қысымының
қозғалтқыш
күші;
r — күш иығы.
Жылжу массиві зонасындағы сүзу ағынының ауданы:
;
бұл
зонадағы орташа градиент
,
мұнда
және
—
жылжу массиві зонасындағы сүзу ағыны
градиентінің
параметрлері.
Жылжу қисық сызықтарының ең қауіпті орталықтар орналасқан ДД'ЖЖ' секторын құру үшін радиустардың келесі мәндері бар:
БД
= k1Hпл
= 0,75*15.3
11.5м;
БЖ
= k2Hпл
= 1.75*15.3
26.78
м.
Бөгет пішінін, жылжу қисық сызығын және жылжу массивін графикалық құрастырудың нәтижесінде шыққаны: R = 28.8 м; b=0,1 r=26м, жолақтардың саны -14.
3-кестенің мәліметтері бойынша шамаларды есептеу жолымен шыққаны:
=150.3;
=
107.3 кН;
=30.58;
=
м2;
I =
0,11;
гидродинамикалық қысымның күш иығы - r =28.8 м.
Табиғи күйдегі топырақтың көлемдік салмағы:
=(1—0,34)2,68·1,13=2.0
т/м3;
қанығу және өлшеу бойынша
=(1—0,34)
(2,68-1,0) = 1,11 т/м3.
Жолақтың
келтірілген орташа биіктігі
.
Мысалдан көретініміз, бөгеттің төмені құламасының орнықтылық коэффициенті ІІІ класс құрылыстарының қалыпты жағдайларына толығымен сай келеді, бірақ ең аз болып табылмайды.
Кесте 3.
Жолақтың номері |
|
|
Hқұр |
Hқан |
Hал |
Hал |
Hал |
φ |
tgφ |
Hал tgφ |
с |
|
|
9 |
0.9 |
0.44 |
3.0 |
- |
3.6 |
3.24 |
1.58 |
280
260
220 |
0.53
0.49
0,4 |
0.84
2.19
3.2
∑=26.09 |
0,42
0,27
0.2
|
7.5
11.0
22.9
|
3.15
3.0
4.58
∑=107.3 |
8 |
0.8 |
0.6 |
7.0 |
- |
7.6 |
6.08 |
4.56 |
||||||
7 |
0.7 |
0.71 |
8.6 |
- |
9.2 |
6.44 |
6.53 |
||||||
6 |
0.6 |
0.8 |
5.4 |
0.3 |
5.6 |
3.36 |
4.48 |
||||||
5 |
0.5 |
0.87 |
8.2 |
1.8 |
9.2 |
4.6 |
8.004 |
||||||
4 |
0.4 |
0.92 |
7.0 |
3.0 |
8.7 |
3.48 |
8.004 |
||||||
3 |
0.3 |
0.95 |
5.8 |
3.8 |
7.9 |
2.37 |
7.51 |
||||||
2 |
0.2 |
0.98 |
4.6 |
4.4 |
7.04 |
1.41 |
6.9 |
||||||
1 |
0.1 |
0.99 |
3.4 |
4.6 |
5.95 |
0.6 |
5.89 |
||||||
0 |
0 |
1 |
2.2 |
4.6 |
4.4 |
0 |
4.4 |
||||||
-1 |
-0.1 |
0.99 |
1.0 |
4.4 |
3.4 |
-0.34 |
3.37 |
||||||
-2 |
-0.2 |
0.98 |
- |
4.0 |
2.22 |
-0.44 |
2.18 |
||||||
-3 |
-0.3 |
0.95 |
- |
1.2 |
0.67 |
-0.2 |
0.64 |
||||||
-4 |
-0.4 |
0.98 |
- |
0.2 |
0.11 ∑=75.59 |
-0.022 ∑=30.58
|
0.11 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|||||||||||||
,
кН