Проблемы методики оценки устойчивости грунтовых массивов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Проблемы методики оценки устойчивости грунтовых массивов

К.А. Лужецкий, И.А. Садовенко, Национальный горный университет

Анотація

У статті розглянуті особливості виникнення зсувів у міських регіонах. Автори намагалися провести аналіз існуючих методик визначення стійкості схилів та відкосів. Як виявилося, усі методи, що використовуються сьогодні, не дають точних результатів, а результати моделювання визнаються точними при багатьох припущеннях. У цьому контексті зроблено акцент на необхідності розробки особливих методів моделювання, заснованих на урахуванні усіх факторів, які впливають на стійкість схилу, у тому числі і термодинамічної складової.

Аннотация

В статье рассматриваются особенности возникновения оползней в городских районах. Авторы попытались провести анализ существующих методик определения устойчивости склонов и откосов. Как оказалось, все, используемые сегодня методы, не дают точных результатов и результаты моделирования признаются точными при многих допущениях. В этом контексте сделан акцент на необходимость разработки особых метод моделирования, основанных на учете всех факторов, воздействующих на устойчивость склона, в том числе и термодинамической составляющей.

Abstract

In this article are considered features of occurrence of landslips in city areas. Authors have tried to lead the analysis of existing techniques of definition of stability of slopes and slopes. As appeared, everything used today methods, do not give exact results and results of modelling admit exact at many assumptions. In this context the accent on necessity of development special a method of the modelling, all factors based on the account influencing stability of a slope, including is made by a thermodynamic component.

При решении различных инженерно-геологических задач чаще всего приходится сталкиваться с осадочными породами, которые залегают, в основном в верхних слоях земной коры. Эти породы представляют собой многофазные глинистые грунты. Деформируемость и прочность многофазных грунтов существенно отличается от деформируемости и прочности однофазных грунтов и скальных пород, и поэтому трудности чаще всего возникают при решении прикладных задач, связанных с использованием их в качестве основания или среды для различных сооружений.

Под многофазными грунтами понимаются природные минерально-дисперсные образования, поры которых заполнены водой и газом в растворенном и нерастворенном состоянии. Деформирование и прочность такого образования существенным образом зависит от его минерального и гранулометрического состава, исходной плотности, влажности, соотношения твердой минеральной, жидкой и газообразной фаз, а также от истории его формирования, т.е. исходного напряженно деформированного состояния.

Основными силами, влияющими на формирование исходного напряженного состояния, являются силы гравитации, тектоники, фильтрации и др. Сформированное в массиве грунта исходное напряженное состояние является одним из существенных факторов, влияющим на возникновение одного из наиболее опасных геомеханических процессов - оползневого процесса на склонах и откосах.

Для количественного прогнозирования оползня в пространстве и во времени необходимо выбрать определенные критерии, характеризующие состояние склона в данный момент и в заданный период времени (например, критерий, характеризующий состояние устойчивости и деформации склона - кратковременную и длительную устойчивость склона).

Под кратковременной устойчивостью склонов понимается устойчивость массива грунта в целом и прочность в отдельных его частях на данный момент времени. Целью данной статьи является оценка основных расчетных схем и методов для характеристики устойчивости склонов и откосов во взаимодействии с сооружениями, обоснование нового метода для их совершенствования

Кратковременная устойчивость оценивается следующими наиболее известными методами [1]: круглоцилиндрической поверхности скольжения; предельного напряженного состояния; допредельного напряженного состояния, основанного на модели линейно-деформируемой среды.

Метод круглоцилиндрической поверхности скольжения - наиболее простой метод, широко использующийся в инженерной практике для предварительных расчетов. Сущность метода заключается в определении отношения сил, удерживающих и сдвигающих массив грунта относительно некоторого центра круглоцилиндрической поверхности, выбранного произвольно.

Весь массив грунта разбивается на блоки, и вес каждого блока прикладывают к центру скольжения, а силами взаимодействующими по вертикальным плоскостям блоков пренебрегают, полагая, что давление от соседних отсеков равны по величине и противоположны по направлению. Раскладывая далее силы веса на нормальные и тангенциальные составляющие поверхности скольжения , определяют величины сил трения на поверхности скольжения и сцепления (где - длина дуги скольжения, в пределах i-го отсека).Коэффициент устойчивости в этом случае определяется следующим образом [2] :

(1)

где ; Ti; ; - угол наклона основания отсека к горизонту.

Главный недостаток метода заключается в том, что он не учитывает взаимное влияние отдельных секций и их деформируемость в процессе скольжения. Однако, благодаря простоте, метод позволяет рассчитывать коэффициент запаса устойчивости для массивов грунтов неоднородного сложения, любой формы, а также учитывать силы фильтрации, сейсмики. Точность оценок следует признать ориентировочной.

Метод предельного напряженного состояния - в основе метода лежит теория равновесия грунтовой среды, получившая плодотворное развитие в работах В.В. Соколовского [3]. Согласно этой теории нарушение устойчивости грунта в точке объясняется проявлением деформаций сдвига или пластических деформаций, а нарушение устойчивости массива грунта - развитием этих деформаций в некоторой области получившей название пластической зоны .