книги / Механика грунтов

В случае, если грунт обладает незначительным углом внут­ реннего трения (например, около 5—7°) и ниже основания отко­ са на некоторой глубине е залегает плотный грунт (рис. 153,6), то расчет производится в предположении выпирания основания, причем значения коэффициентов А и В берутся по табл. 34 для величины е, соответствующей положению кровли пласта плот­ ного грунта. При незначительном угле внутреннего трения грун­ та величиной [А в формулах (108') и (108") можно пренебречь. Во всех других случаях необходимо пользоваться значениями таблицы для кривой, проходящей через нижнюю кромку откоса (рис. 153,а).

В случае если грунт неоднороден или откос сверху нагружен равномерно распределенной нагрузкой, производят вычисление приведенных высот соответствующих слоев, умножая высоту каждого слоя на соотношение объемных весов. Для величин же с и / определяют их средневзвешенные значения

Отметим, что значения расчетных характеристик необходимо выбирать с учетом возможного увлажнения грунтов, а величину коэффициента устойчивости при расчете по Гольдштейну прини­ мать примерно равной 1,5-^-2.

Подставив в формулу (108") значения коэффициентов Л и В из табл. 34 для случая прохождения кривой скольжения через нижнюю кромку откоса

П р и м е н е н и е в с п о м о г а т е л ь н ы х г р а ф и к о в во многих случаях может оказаться полезным, так как при помощи таблицы Гольдштейна определяются лишь значения высоты от­ коса Н и коэффициента устойчивости у\. Решение же обратной задачи, т. е. нахождение устойчивого заложения откоса а при заданной высоте А, по таблице невозможно и требуется приме­ нение громоздкого общего метода или специальных графиков.

Следует отметить, что было сделано немало предложений (Г. И. Тер-Степановым, М. М. Сокольским, Д. Тейлором, П. Д. Лобасовым, Г. М. Ломизе и др.), позволяющих решать и эту за­ дачу главным образом при помощи графиков. Приведем, как одно из удачных решений, график Г. М. Ломизе1, составленный на основании результатов аналитического решения задачи об

1 Г. М. Л о м и з е . Нахождение опасной поверхности скольжения при расчете устойчивости откосов. «Гидротехническое строительство» № 2, 1954.

В частном случае, когда фиксированная поверхность сколь­ жения всего оползня 'плоская, величина расчетного оползневого давления для любого отсека определяется выражением

где С} — вес всей сползающей призмы; Ь — длина следа плоскости скольжения.

Формулы (109') и (109") широко применяются при расчете подпорных сооружений, поддерживающих прислоненные откосы.

О мерах борьбы с оползнями

Рассмотренные выше методы определений размеров земля­ ных сооружений, удовлетворяющих условию устойчивости, могут быть полностью использованы при возведении различных соору­ жений, например при устройстве дорожных насыпей, земляных плотин, рытье котлованов и пр. При проверке же устойчивоеги естественного оползневого участка грунта (берег реки или моря, горный склон и пр.), если коэффициент устойчивости оказывает­ ся близким к единице, необходимо предусмотреть меры, увели­ чивающие устойчивость массива грунта. Вследствие чрезвычай­ ного разнообразия природных условий, обусловливающих ополз­ невые явления, мероприятия по борьбе с оползнями могут быть весьма различными. Часто для увеличения устойчивости того или иного оползневого участка применяют ряд весьма дорогостоя­ щих технических мероприятий, которые, однако, не всегда дают должный эффект. Объясняется это обстоятельство главным об­ разом неизученностью причин возникновения оползней на дан­ ном участке: отсутствием данных глубокого бурения, съемки оползневого участка, данных о физико-механических свойствах грунтов и пр., причем мероприятия по укреплению оползневой зоны проектируются без проверки их геотехническими расчета­ ми. Такое положение дела следует признать недопустимым.

Для составления проекта противооползневых мероприятий прежде всего необходимо подробно обследовать оползневой уча­ сток и установить причины, вызывающие оползень. При обсле­ довании должны быть выполнены следующие работы: съемка оползня (план в горизонталях с достаточным числом поперечных

и продольных профилей), бурение на глубину, превышающую мощность оползающего клина грунта, полевые и лабораторные исследования грунтов (объемный вес, влажность, удельный вес, коэффициент внутреннего трения и сцепление) для всех харак­ терных слоев; при этом существенное значение имеет правиль­ ный выбор величины расчетных характеристик грунтов1.

На основании результатов обследования грунтов оползневого участка составляются расчетные профили оползня, по которым и проверяется устойчивость массива. Если устойчивость массива недостаточна, то составляют проект противооползневых меро­ приятий, причем эффективность основных мероприятий (напри­ мер, уположивание откосов, понижение уровня грунтовых вод, устройство подпорных стен и пр.) проверяется расчетом масси­ ва на устойчивость.

Одним из самых существенных вопросов при исследовании оползневых процессов является вопрос о гидрогеологических условиях оползневого участка, а при разработке мер борьбы с оползнями — регулирование их водного режима.

Необходимо отметить следующие общие мероприятия по борьбе с оползнями, применение которых в каждом частном случае должно быть увязано с местными геологическими усло­ виями и обосновано соответствующими геотехническими расче­ тами.

явлений часто являются размывы берегов, уничтожение естест­ венного упора при рытье выемок и пр. В этих случаях могут быть полезны мероприятия по укреплению берегов, волнобойные сооружения, устройство подпорных стен, прошивка оползне­ вого участка сваями и пр.

2. О с у ше н и е о п о л з н е в о г о у ч а с т к а . Это мероприя­ тие является наиболее .распространенным при борьбе с оползня­ ми. Осушение может быть осуществлено как поверхностным от­ водом воды, так и путем устройства глубокого дренажа (дре­ нажные галереи-, дренаж из керамиковых или бетонных труб, вертикальный дренаж в глинах, воздушный дренаж с естествен­ ной или искусственной вентиляцией и пр.), а также путем сов­

улучшающее устойчивость массивов грунта, непосредственно со­

откоса осуществляется на основании вышеизложенных расчетов устойчивости, «причем расчеты будут давать реальные результа­ ты лишь в случае использования экспериментально найденных величин: объемного веса и коэффициентов трения и сцепления грунта.

§ 4. ТЕОРИЯ ДАВЛЕНИЯ ГРУНТОВ НА ОГРАЖДЕНИЯ

Основные понятия

одной из первых инженерных теорий, нашедших широчайшее применение на практике.

Если откос массива грунта имеет крутизну больше предель­ ной, то произойдет нарушение равновесия массива и возникнет оползень. Удержать массив в равновесии можно при помощи искусственного ограждения — п о д п о р н о й с т енки . Под­ порные стенки являются весьма распространенными инженер­ ными сооружениями. Набережные, крепления котлованов, стены подвалов и других «подземных сооружений работают как под­ порные стенки. Подпорные стенки приходится использовать при устройстве дорожного полотна на косогорах и при возведении зданий на горных склонах. При расчете такого рода сооружений прежде всего возникает вопрос о величине и направлении дав­ ления грунта на стенки. Особыми видами ограждений являются крепи п о д з е м н ы х в ы р а б о т о к (в туннелях, штольнях щ т. п.), размеры которых также могут быть определены лишь при известной величине передающегося на них давления.

Вопросами давления грунтов на ограждения занимаются уже давно, с конца XVIII в., когда Кулоном были сформулированы основные положения т е о р ии с ып у ч и х тел. В дальнейшем методы расчета совершенствовались: были разработаны графи* ческие способы определения давления грунтов на подпорные стенки, составлены дифференциальные уравнения равновесия грунта, находящегося в фазе сдвигов за подпорной стенкой, найдены решения для отдельных частных случаев и, наконец, бы­ ли разработаны способы учета сил сцепления. Строгое решение за­ дачи о давлении грунтов на ограждения, как указывалось во

т е о р и й предельного равновесия: аналитического1 и графиче-

ского2.

В настоящее время вопросам давления грунтов на огражде­ ния посвящено огромное число отдельных работ (более 300), изложение и анализ которых потребовали бы многотомного труда. Не ставя перед собой такой задачи, мы ограничимся рассмотрением лишь важнейших положений теории давления грунтов на ограждения и их приложений к расчету давления грунтов на подпорные стенки в свете новейших данных меха­ ники грунтов.

П о д п о р н ы е с т е н к и применяются во всех тех случаях, когда необходимо поддержать массив грунта в равновесии.

На рис. 156 изображены некоторые случаи применения под* парных стенок: подпорная стенка как упор откоса грунта, равно­ весие которого невозможно без ограждения (рис. 156,а), подпор­ ная стенка как набережная (рис. 156,6), подпорная стенка как ограждение подвального помещения здания (рис. 156,в). Во всех отмеченных случаях, а также и в ряде других (шпунтовые стен­ ки, крепления котлованов и пр.) ограждения, удерживающие слои грунта в равновесии и воспринимающие его давление, ра­ ботают как подпорные стенки.

Допустим, что стенка поддерживает в равновесии массив грунта (рис. 157,а). Давление грунта стремится опрокинуть стен­ ку вокпуг ее переднего ребра, причем подпорная стенка должна