Расчет устойчивости склона методом круглоцилиндрических поверхностей скольжения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Высокогорный геофизический институт

Расчет устойчивости склона методом круглоцилиндрических поверхностей скольжения

Шерхов Анзор Хамидбиевич

Изучение устойчивости склонов имеет первостепенное значение для своевременного предупреждения тяжелых последствии при оползнях. При оценке устойчивости склонов необходимо иметь геологические, гидрологические, а также физико-механические характеристики основания и тела оползневого массива. Устойчивость откоса, сложенного грунтами, обладающими трением и сцеплением, рассчитывается следующими методами: решение методом В. В. Соколовского, приближенный метод критического круга скольжения Терцаги, метод круглоцилиндрической поверхности. склон скольжение грунт автодорога

Метод широко описан в технической литературе [1], однако, каждым автором трактуется по-разному. Этот метод целесообразно применять, когда откос сложен однородными грунтами. Метод предполагает, что сползание грунта может произойти лишь в результате вращения оползающего массива вокруг центра (рис.1). Степень устойчивости склона оценивается различными методами («Метод площадей», «Метод круга трения» и т.д.). Принципиально наиболее простым из них и одновременно наиболее распространенным в нашей стране является метод моментов, сущность которого заключается в следующем.

Оползающий массив находится под воздействием двух моментов: момент Мвр., вращающего массив, и момент Муд., удерживающего массив. Коэффициент устойчивости склона Ку определяется отношением этих моментов, т.е.

При этом коэффициент устойчивости будет равен:

где ?N -- сумма нормальных сил, действующих радиально относительно поверхности скольжения;

f=tgц -- коэффициент трения;

с -- удельная сила сцепления в пределах участка дуги поверхности скольжения;

l -- длина дуги поверхности скольжения;

?T -- сумма сдвигающих сил, действующих по касательным к поверхности скольжения.

Рис 1. Схема расчета устойчивости склона и откоса, сложенных однородными породами

Силы, удерживающие N и сдвигающие Т, будут найдены соответственно:

В результате исследований получена формула (5) по определению оптимального радиуса скольжения для рассматриваемого расчетного склона при следующих физико-механических свойствах грунта: грунт - суглинок, высота оползневого склона Hск.=60 м, угол внутреннего трения ц=27?, удельное сцепление С=4,7 т/м2 [2], заложение склона m=1,25.

R=75Чm (5)

Подставляя в зависимость (5) m=1,25 получаем оптимальный радиус поверхности скольжения, R=75Ч1,25= 93,75 м принимаем R=100 м.

Область, ограниченную поверхностью склона (откоса) и кривой скольжения разбивают вертикальными линиями на отсеки шириной bi=0,1R. Нулевой отсек размещают под центром кривой скольжения, остальные отсеки нумеруют порядковыми номерами вправо. Далее составляют уравнение моментов сил, действующих на отсеки относительно центра кривой скольжения. Силы бокового давления грунта, действующие на вертикальные грани отсека, не учитываются, так как они являются внутренними.

Общий коэффициент устойчивости свободного склона определяется по формуле [3,4,5 и др.]

где ri - плечи соответствующих гидродинамических сил потока грунтовых вод.

Расчет коэффициента устойчивости рассматриваемого откоса (рис. 2) проведен в табличной форме (см. табл.1). В таблице 1 приведен расчет устойчивости склона при наличии грунтовой воды в теле оползневого массива в частности при hв=3. Также приводится расчет коэффициента устойчивости склона по разработанной нами программе ЭВМ результаты которой дают совпадения с расчетами по табличной форме с допустимой погрешностью до 2%.

Таблица 1 Расчет устойчивости оползневого склона графоаналитическим методом

Рис.2. Расчетная схема устойчивости

Расчеты показали, что при повышении высоты высачивания грунтовых вод на оползневом склоне коэффициент устойчивости откоса уменьшается в частности начиная при hв=3 м, коэффициент k становится меньше 1(рис. 2) [6].

На участке автодороги Карасу-Безенги имеется действующий оползневой массив. В ходе обследования установлено, что высота оползневого склона составляет Hск=82 см. Грунт оползневого склона покрыт делювиальным суглинком, характеристики прочности которых равны: ц=27?, цн=20?, f=tgц=0,51 fн=tgцH=0,364, С=8,0 т/м2, Сн=3 т/м2. В момент обследования оползневого склона высота высачивания грунтовых вод составила hв=15 м. Заложение восстановленного естественного склона составляет m=1,20 придерживаясь при этом площади пространства, которое сползло с площадью при естественном уклоне склона. По указанным данным составлена расчетная схема оползневого склона в масштабе. Расчет коэффициента устойчивости произведен в табличной форме (таб. 2) и по программе ЭВМ (рис. 3)[7].

Таблица 2 Расчет устойчивости оползневого склона на автодороге Карасу-Безенги графо-аналитическим методом

Рис.3 Расчетная схема устойчивости в районе автодороги Карасу-Безенги

В результате исследования и расчетов установлено, что коэффициент устойчивости оползневого массива в районе автодороги Карасу-Безенги составил k=0.88, то есть меньше 1, что свидетельствует о неустойчивости склона.

Список литературы

1. Рекомендации по выбору методов расчета коэффициента устойчивости склона и оползневого давления. // УКРСПЕЦСТРОЙПРОЕКТ, ЦБНТИ, М., 1986, 79 с.

2. Волков И.М. и др. Гидротехнические сооружения.// М., «Колос», 1968, 464 с.

3. Емельянова Е.П. Основные закономерности оползневых процессов. //М., «Недра», 1972-308 с.

4. Рассказов Л.Н. и др. Гидротехнические сооружения 2.1.// М., Строй издат, 1996- 440 с.

5. Попов М.А., Румянцев И.С. Специальные природоохранные объекты. Учебное пособие// М.- 2002, 350 с.

6. Анахаев К.Н. Совершенствование конструкций, методов расчетного обоснования и проектирования противофильтрационных устройств грунтовых плотин. Докторская диссертация// Нальчик-Москва: КБГСХА?МТУП-1997? 521 с.

7. Научно-технический отчет «Разработка научно-методических рекомендаций к прогнозу формирования селевых потоков на основе аналитических методов морфометрических характеристик селевого бассейна и противоселевым мероприятиям» руководитель К.Н. Анахаев// Нальчик: ГУ ВГИ, 2009 - 241с.

Аннотация

В данной статье на основе метода круглоцилиндрической поверхности вычислен коэффициент устойчивости склона и построена расчетная схема устойчивости в районе автодороги Карасу-Безенги.

Ключевые слова: склон, грунт, оползневой массив.

In this article, is calculated the slope stability coefficient on the basis of the circle-cylindrical method and is constructed the settlement scheme of stability in the area of the Karasu-Bezengi highway.

Key words: slope, priming, landslide massif.

Размещено на Allbest.ru