Расчет устойчивости склонов

Схема к расчету устойчивос­ти склона по круглоцилиндрической по­верхности скольжения.

1. 

Расчет устойчивос­ти склона по круглоцилиндрической по­верхности скольжения применяется для исследования устойчивости склонов (откосов), сложенных однородными грунтами. При наличии на склоне сооружений весом Р_с и выше поверхности скольжения потока грунтовых вод коэффициент устойчивости склона определяется по формуле (1), где:

— вес грунта в пределах расчетного і-того элемента

=S₁+S₂, Н/м;

α_і— угол наклона поверхности скольжения к горизонту в пределах расчетного элемента, град;

Р_с — вес сооружения, Н/м;

α_с — угол между вектором силы и направлением от поверхности скольже­ния к центру кривой скольжения, град;

— угол внутреннего трения на поверхности скольжения, град;

удельное сцепление грунта на поверхности скольжения в пределах расчетного элемента, Па;

— длина элемен­та, м;

R — радиус кривой скольжения, м;

S₁ — площадь сечения расчетного элемента, где грунт имеет естественную влажность, м²;

S₂ — площадь сечения рас­четного элемента, занятая фильтрационным потоком, м²; е — плечо действия силы (веса грунта расчетного элемента) относительно центра кривой скольжения, м;

—плотность грунта естественной влажности, кг/м³;

а , d — плечи действия горизонтальной силы и веса Р_с относительно центра кривой скольжения, м;

— горизонтальная сила, приложенная к сооружению, Н/м;

— гидравлический градиент

— плечо действия фильтрационного давления в і-том элементе, м;

плотность грунта, взвешенного подземными водами, кг/м³.

Силовое воздействие на оползневые блоки зависит от сейсмического коэффициента сотрясений:

– наибольшее сейсмическое ускорение для принятого района, м/с².

Сейсмическая инерционная сила определяется через вес P_i оползневых масс, ограниченных поверхностью скольжения и дневной поверхностью склона:

Поиск центра наиболее опасных поверхностей скольжения проводят в двух взаимоперпендикулярных направлениях, по которым откладывают вычисленные значения . Если в разрезе склона имеется прослойка слабых пород, положение кривой скольжения выбираем так, чтобы большая ее часть приходилась на слабые породы.

Расчет устойчивости склонов по поверхности скольжения

Схема к расчету устойчивости

склона по плоской поверхности скольжения:

1— поверхность скольжения; 2 — оползневые грунты.

Во многих случаях массивы склонов имеют неоднородное строение, при кото­ром некоторые слои обладают пониженной сопротивляемостью сдвигу, или поверх­ность скольжения проходит по контакту пластов, тектоническим трещинам, разло­мам и т. д. Если поверхность скольжения имеет вид плоскости, выходящей на склон выше его подошвы (рис.), то коэффициент устойчивости равен:

, где

— вес грунтов, расположенных выше поверхности ослабления, Н;

α — угол наклона поверхности ослабления к горизонту, град;

φ — угол внутреннего трения, град;

с- удельное сцепление грунтов на поверхности скольжения, Па;

- длина поверхности скольжения, м.

Овраги

Овраги возникают на поверхности почвы. Почвенный слой разрушается ливневыми и талыми водами весной. Чем больше расход поверхностного стока и его скорость, тем интенсивнее разрушаются рыхлые породы.

Легче всего разрушаются слабопроницаемые глинистые породы, а сыпучие породы, хорошо пропускающие воду, разрушаются значительно слабее. Овраги разрушаются в пределах водосборной площади по направлению движения поверхностного стока: от устья бассейна стока до водораздельного гребня бассейна, когда частная водосборная площадь —► 0. С противоположной стороны смежной границы другого бассейна будут располагаться овраги, имеющие другое направление и формирование поверхности стока в пределах другой водосборной площади.

Между вершинами двух смежных оврагов остается неразрушимая седловина, и дальнейший рост оврагов останавливается.

Климатические условия оказывают влияние на состояние поверхности почвенного слоя при продолжительной холодной зиме, а также жарком и сухом лете на поверхности возникают трещины, которые при определенных условиях будут способствовать зарождению новых оврагов.

Зарождению и развитию новых оврагов способствует неправильная хозяйственная деятельность человека, в результате чего происходит нарушение почвенного покрова. Развивающиеся овраги имеют крутые и обрывистые склоны, лишенные растительности. Старые овраги (балки) имеют пологие склоны, поросшие травой, кустарником и молодым лесом.

Дно оврагов является естественной осушительной дреной. На заовраженной территории уровень подземных вод значительно понижен, а колонные колодцы для забора питьевой воды имеют большую глубину заложения.

Разрушительная деятельность оврагов наносит значительный ущерб, сокращает площади, пригодные для развития сельского хозяйства, приводит к обмелению рек, в результате выноса в реки продуктов эрозии, тем самым, снижая ценность территорий.

В зависимости от характера предполагаемого использования заовраженной территории, составляют проект его благоустройства. Меры по приспособлению территории для городской застройки сводится к предотвращению дальнейшего роста оврагов, а также к возможному уменьшению площади существующих оврагов путем частичной их засыпки.

Неглубокие овраги - до 2,5+5 м засыпают и получаются площади, используемые для городской территории. При засыпке более глубоких оврагов, их площадь используется для водоемов, а также устройства ввода железнодорожных линий и автомобильных дорог, с удобным устройством пересечений и разъездов, располагаемых в разных уровнях.

Крутые склоны сохраняемых оврагов уполаживают и благоустраивают.

В благоприятных инженерно-геологических условиях - песках, суглинках и супесях, крутизна откосов высотой до 12 м принимают заложением 1:1,5 (высота откоса: заложение).

В верховьях неглубоких оврагов удобно располагать здания, имеющие подвалы, торговые помещения, а также устраивать подземные гаражи и автостоянки. После устройства подземных частей сооружения, прилегающую к зданию площадь засыпают в соответствии с проектом вертикальной планировки территории.

В более глубокой части оврага располагают парки и устраивают водоемы.

Овраги удобно использовать для размещения торговых улиц. Для предупреждения дальнейшего развития оврагов склоны и верховые участки оврагов защищают от поступления поверхностного стока.

В городских условиях вдоль верхней бровки откоса оврагов устраивают дороги или пешеходные аллеи с устройством на них развитой сетки водостоков.

В загородных условиях для приема и отвода поверхностного стока вдоль верхней бровки откоса устраивают ограждающие каналы. Крутые склоны оврагов уполаживают, благоустраивают и озеленяют.

При засыпке оврагов уровень подземных вод повышается, поэтому для сохранения существующего положения по дну оврага устраивают дренаж.

Прокладывание подземных коммуникаций по дну глубоких оврагов не рекомендуется.

При большой разности отметок прилегающей поверхности и дна оврагов, условия присоединения разводящей сети к магистральных коммуникациям усложняется, ухудшается условия эксплуатации сети, особенно в зимнее время.

В связи с возрастанием общей глубины заложения подземных коммуникаций, увеличивается глубина смотровых колодцев. Для пешеходных и транспортных связей 2^х противоположных сторон оврага устраивают земляные дамбы или строят специальные сооружения типа виадуков, в конструкциях которых размещают подземные коммуникации, пропускаемые с одной стороны оврага на другую.

Меры по борьбе с образованием оврагов разделяют на 2 стадии:

1. профилактические - предусматривающие предупреждение увеличения размеров оврага.

2. комплексные инженерные работы по благоустройству оврагов.

Главная защитная мера - это организация поверхностного стока на склонах и в верхней части оврага, а также озеленение и благоустройство дна оврагов.