6. Понятия общей и местной устойчивости земляного полотна. Расчет устойчивости в обычных условиях.

Все многообразие природных явлений, связанных с нарушением устойчивости, можно свести к следующим трем моделям:

а) поверхность смещения или возможного смещения имеет произвольную форму, т.е. она предопределена литологическим строением откоса или склона;

б) поверхность смещения круглоцилиндрическая (в плоской задаче круговая кривая) (в однородных связных грунтах);

в) поверхность смещения плоская (в сыпучих грунтах).

Устойчивость откоса или склона количественно можно оценить с помощью коэффициента k. В общем виде k представляет собой отношение факторов, сопротивляющихся смещению, к факторам, его вызывающим.

Расчет устойчивости выполняется графоаналитическим методом.

При круглоцилиндрической поверхности возможного смещения приняты следующие допущения:

– смещение блока рассматривается как вращение его вокруг оси круглого цилиндра (т. О);

– силами взаимодействия между отсеками E_i и E_i-1 пренебрегают;

– силы веса и внешние воздействия Q_i приложены к основанию (а не в центре тяжести) отсека, т.е. принимается, что r ≈ R.

– внешние нагрузки (р_п и р_вс) заменяются фиктивными столбиками грунта удельного веса γ высотою соответственно

Расчет производится на один линейный метр массива.

7. Расчет устойчивости пойменной насыпи. Понятие критической кривой смещения и равноустойчивости откосов.

Расчет пойменной насыпи на устойчивость предполагает, что после достижения паводком горизонта высоких вод (ГВВ) и насыщения грунта насыпи ниже этого уровня водой происходит быстрый спад воды на пойме и гравитационная фильтрация воды из насыпи к откосам. Поверхность фильтрационного потока характеризуется кривой депрессии данного грунта.

Расчет устойчивости выполняется графоаналитическим методом.

Устойчивость откоса насыпи оценивается коэффициентом устойчивости, который определяется делением моментов сил, удерживающих грунт откоса от смещения, на моменты сил, вызывающих сдвиг грунта. Расчет коэффициента устойчивости выполняется по формуле

где ∑М_уд,i – сумма моментов удерживающих сил, кНм; ∑М_сдв,i – сумма моментов сдвигающих сил, кНм; ∑F_i и ∑C_i – суммарные силы соответственно внутреннего трения и сцепления грунта, действующие по поверхности смещения, кН; ∑T_уд,i – сумма тангенциальных составляющих веса отсеков, направленных противоположно сдвигу, кН; ∑М_сдв,i – то же, направленных в сторону сдвига, кН; Д – гидродинамическая сила, кН; n – число отсеков, на которые разбит сползающий массив грунта.

Обычно расчет устойчивости насыпи выполняется по нескольким поверхностям сдвига. Из этих поверхностей на какой-то коэффициент устойчивости окажется минимальным. Эта поверхность называется критической. Укрепление откоса проектируется с учетом критической поверхности сдвига.

Равноустойчивыми откосами проектируемых насыпей и выемок являются такие, у которых любые части откосов имеют примерно одинаковые самые наименьшие из всех возможных коэффициенты устойчивости k_{min min} и при этом выполняется условие, что все k_{min min} ≈ [k]. В этом случае устойчивость откосов по всей их высоте будет обеспечена, а объемы земляных работ будут минимальными.