9 Расчет устойчивости насыпей и выемок Общие положения

9.1 Устойчивость насыпей и выемок зависит от несущей способности их оснований, прочности грунтов насыпи, высоты и крутизны откосов насыпей и выемок, гидрологических условий и крутизны природных склонов.

Различают общую и местную устойчивость откоса.

9.2 В результате нарушения общей устойчивости происходит смещение значительных по размерам массивов грунта, слагающего откос. Основные формы нарушения общей устойчивости: скольжение, расползание, выдавливание.

9.3 Нарушения местной устойчивости возникают на поверхности откоса, непосредственно подверженной воздействию погодно-климатических факторов, вызывающих циклические процессы набухания-высушивания, промерзания-оттаивания и связанных с ними нарушения сплошности и снижения прочности грунта (выветривание). Основные формы нарушения местной устойчивости: сплывы, размывы и т.п, эрозийные разрушения поверхности откоса.

Мероприятия по обеспечению местной устойчивости откосов приведены в разделе 8 настоящего Пособия.

9.4 Расчет устойчивости насыпей, сооружаемых на слабых водонасыщенных грунтах, приведен в разделе 10 настоящего Пособия.

Расчет устойчивости земляного полотна на склонах (косогорах)

9.5 В сильнопересеченной местности земляное полотно может располагаться на склоне (косогоре). При крутизне склона до 1:3 (угол наклона до 18^о), т.е. для пологих склонов, конструкцию земляного полотна принимают по типовым решениям (приложение Г). При крутизне склона более 1:3 (угле наклона более 18^о) необходимо произвести расчеты устойчивости склона до устройства земляного полотна и после его устройства.

9.6 Проектирование земляного полотна на склоне ведут в следующей последовательности:

— по топографическим данным намечают вероятную трассу дороги, исходя из требований к плану и продольному профилю;

— на участках склона, пересекаемых трассой, выполняют подробные инженерно-геологические изыскания, захватывая весь склон сверху донизу;

— выбирают расчетные поперечники, в число которых включаются такие, где имеет место наиболее неблагоприятное сочетание факторов, от которых зависит устойчивость склона (инженерно-геологические и гидрогеологические условия), тип земляного полотна и его параметры (предварительные);

— для расчетных поперечников проводят геотехнические оценки путем расчета устойчивости:

— склона в природном состоянии;

— склона в целом после сооружения земляного полотна (системы склон-земляное полотно);

— верховой части склона после устройства земляного полотна в виде выемки или полувыемки;

— низовой части склона в случае наличия насыпной части склона;

— откосов насыпи и выемки;

— насыпи на поверхности склона;

— по результатам этих расчетов определяют участки конструкции, для обеспечения устойчивости которых требуется принимать соответствующие инженерные решения (смещение полотна, применение специальных удерживающих или поддерживающих конструкций, уположение и укрепление откосов и др.).

9.7 Расчет устойчивости склона в природном состоянии, системы склон-земляное полотно в целом, верховой части склона после устройства земляного полотна в виде выемки или полувыемки, низовой части склона, в случае наличия насыпной части склона, производится по формуле Маслова-Берера, построенной на гипотезе плоских поверхностей скольжения (ППС), рисунок 9.1

К^к_уст = , (9.1)

где К^к_уст — коэффициент устойчивости к-го элемента склона или земляного полотна;

Q_i — вес расчетных блоков, т;

N_i, Т_i — нормальная и сдвигающая составляющие от веса (Q_i) расчетного блока грунта, т;

а_i — угол наклона к горизонту поверхности скольжения в пределах i-го блока, град;

с_i, φ_i — сцепление, МПа, и угол внутреннего трения грунта, град, на поверхности скольжения в пределах i-го блока;

l_i — длина i-го блока по поверхности скольжения, м;

j — индекс, указывающий границы расчетных блоков в пределах склона;

к — индекс, указывающий оцениваемый расчетом элемент склона или земляного полотна/

1  5 — номера расчётных блоков

Рисунок 9.1  Расчётная схема к определению устойчивости земляного полотна на склоне (косогоре)

9.8 На основе расчетов по формуле (9.1) при К _уст = 1,3 в таблице 9.1 приведены рекомендуемые диапазоны размещения земляного полотна на склонах (косогорах) в зависимости от их крутизны.

Таблица 9.1 — Рекомендуемые диапазоны размещения земляного полотна на склоне

Крутизна склона	Конструкция земляного полотна на склоне	Возможности устройства выемки и насыпи на склоне, % от общей ширины
До 15о включ.	Насыпь Выемка	До 100 “ 100
Св. 15о “ 20о “	Насыпь Выемка	Не более 30—40 Не менее 60—70
“ 20о “ 25о “	Насыпь Выемка	Не более 20—30 Не менее 70—80
“ 25о “ 30о “	Насыпь Выемка	Не более 15—20 Не менее 80—85
“ 30о “ 35о “	Насыпь Выемка	Не более 5—10 Не менее 95—100
“ 35о “ 40о “	Насыпь Выемка	Не рекомендуется 100

9.9 При проектировании земляного полотна автомобильных дорог I категории при уклонах косогора менее 30^о наиболее выгодным решением является расположение проезжих частей уступами в разных уровнях (рисунок 9.2).

9.10 Ступенчатое расположение проезжих частей позволяет существенно снизить объем земляных работ, повысить безопасность движения и устойчивость откосов насыпи, улучшить согласование дороги с элементами рельефа местности.