Работа №5 - нахождение критической поверхности смещения
На предыдущих занятиях, была проанализирована только одна поверхность смещения, и на ее основе выполнялся анализ устойчивости откоса. Однако необходимо исследовать широкий диапазон потенциальных поверхностей смещения. Среди них, необходимо найти поверхность с минимальным запасом прочности. Эта специфическая поверхность смещения называется критической поверхностью смещения. В программе SLOPE/W для этого используются опции Grid and Radius (Сетка и Радиус) для поверхностей скольжения, как показано на рисунке 1.10.
SLOPE/W анализирует 6 потенциальных круглоцилиндрических поверхностей смещения для каждого из 36 пересечений, которые указаны на сетке вращения, в результате общее количество исследованных поверхностей смещения, которые будут рассчитаны, составит 216.
На рисунке 1.11 показана критическая поверхность смещения, которая была найдена. Полный минимальный запас прочности 1.291 (по методу Бишопа). Минимальные запасы прочности, найденные по всем другим центральным точкам сетки были очерчены в виде изолиний, чтобы помочь с интерпретацией и представлением результатов.
Обратите внимание, что минимальное значение коэффициента запаса находится внутри сетки. Полученный контур свидетельствует, что минимальный запас прочности найден, и что он не лежит внутри диапазона проанализированных поверхностей смещения.
Положение критической поверхности смещения зависит от свойств грунта. Если сцепление грунта нулевое, критическая поверхность смещения будет иметь тенденцию быть параллельной откосу. Если угол внутреннего трения грунта (Phi) является нулевым, но сцепление большее чем ноль (то есть, нет дренирования), критическая поверхность смещения будет иметь тенденцию быть очень глубокой.
Это упражнение для экспериментирования с различными комбинациями грунтовых параметров, чтобы исследовать как буду влиять изменение параметров грунта на положение критической поверхности смещения.
Положение критической поверхности смещения будет наиболее реальным, если для расчетов используются реальные значения параметров грунтов.
Заключение
1. Критическая поверхность смещения определяется, путем анализа широкого диапазона потенциальных поверхностей смещения и нахождения единственной с минимальным запасом прочности.
2. Когда критическая поверхность смещения находится внутри сетки, это - признак того, что минимальный запас прочности найден, и что истинный минимум не лежит вне диапазона проанализированных поверхностей смещения.
3.Положение критической поверхности смещения зависит от прочностных свойств грунта.
6. Работа №6 - метод спенсера (spencer)
В методе Спенсера рассматриваются и нормальные, и вертикальные силы между отсеками, и одновременно удовлетворяются равновесие сил и равновесие моментов сил. Особенностью метода Спенсера является допущение, что отношение сдвигающих (вертикальных) сил к нормальным силам между отсеками является константой, и - поэтому оно одинаково для каждой отсека.
В программе SLOPE/W вычисляется один запас прочности относительно равновесия момента (Fm) и второй запас прочности относительно горизонтального равновесия сил (Ff) для различных отношений вертикальных сил к нормальным. Это отношение в SLOPE/W называется (лямбда). Процесс расчета продолжается до тех пор, пока Fm и Ff не станут близки друг другу. Когда они будут находиться в пределах установленного допуска, решение сводится к определению коэффициенту запаса прочности по методу Спенсера.
На рисунке 1.12 показано окно программного модуля SOLVE (РЕШЕНИЕ) SLOPE/W, когда метод Спенсера используется, чтобы проанализировать задачу работы №5. Для метода Спенсера, значение для Fm равно 1.294, а значение для Ff равно 1.302. Различие между коэффициентами запаса составляет 0.008, который находится в пределах допустимого допуска 0.01. Значение Fm - фактически очень близко к значению коэффициента запаса по методу Бишопа.
Если используется команда Draw Slip Surfaces (Рисование Поверхностей Смещения) в программном модуле CONTOUR (КОНТУР) SLOPE/W, можно увидеть что значение лямбда равно 0.4262. Это означает, что вертикальные силы между отсеками составляют 0.4262 от нормальных сил между отсеками.
Можно выполнить проверку, рассматривая силы между отсеками графически в виде функции силы между отсеками, как показано на рисунке 1.13. Указанная функция (между отсеками) - константа 1.0 для каждой отсека (это подразумевается в методе Спенсере), и фактически примененная функция - постоянная величина 0.4262.
На рисунке 1.14 показана типичная диаграмма сил, действующих на отсек и силовой многоугольник для анализа по методу Спенсера.
Заметим, что теперь действуют одновременно, и вертикальные (сдвигающие) и нормальные силы на сторонах отсека. На левой стороне, отношение сдвига к нормальному составляет 12.996/30.496 = 0.426 и на правой стороне отношение - 15.135/35.514 = 0.426.
Другое важное наблюдение состоит в том, что закрытие силового многоугольника является теперь почти полным. Это означает, что силы, приложенные к отсеку, приводят отсек в почти совершенно полное равновесие.
Заключение по методу Спенсера
1. Метод Спенсера рассматривает, и нормальные силы, и вертикальные силы между отсеками, при этом одновременно обеспечивается равновесию сил и равновесие моментов сил.
2. Особенностью метода Спенсера состоит в том, что отношение вертикальных сил (сдвига) к нормальным силам между отсеками является константой, и - поэтому одинаково для каждой отсека.
3. Закрытие силового многоугольника по методу Спенсера почти точно указывает, что силы, приложенные к каждому отсеку приводят отсек в почти полное равновесие.