Содержание к диссертации
Введение
Глава I. Анализ некоторых методов расчета устойчивости откосов и сил оползневого давления грунта
1.1. Методы, базирующиеся на принципе блочного строения призмы обрушения
1.1.1. Метод проф. Г.Н. Шахунянца
1.1.2. Метод проф. А.Л. Можевитинова
1.1.3. Метод Маслова-Берера (метод горизонтальных сил)
1.1.4. Методы М.Н.Гольдштейна и А. Г. Дорфмана
1.2. Методы, основанные на анализе напряженного состояния грунтового массива
1.2.1. Метод С.Н. Никитина
1.2.2. Методы В.К. Цветкова и А.Н. Богомолова
1.2.3. Способ, основанный на анализе напряженного состояния приоткосной зоны методом конечных элементов
1.3. Методы расчета сил оползневого давления
1.3.1. Метод расчета сил оползневого давления, основанный на гипотезе разрывных блоков
1.3.2. Метод А.Г.Дорфмана
1.3.3. Метод М.Н.Гольдштейна
1.3.4. Метод Л.К.Гинзбурга
1.3.5. Метод, разработанный Кан Тхе Саном
1.3.6. Метод, разработанный М.А.Суворовым
1.3.7. Метод Е. Спенсера
1.3.8. Метод А.Н.Богомолова Выводы по главе I
Глава II. Определение напряжений и результаты анализа последствий их распределения в приоткосной области. Постановка задачи
2.1. Математико-механическая модель однородного откоса и переменные расчетные параметры
2.2. Анализ перераспределения напряжений в приоткосной области и его влияние на устойчивость однородного откоса
2.2.1. Диапазон изменения величины коэффициента бокового давления
2.2.2. Влияние величины коэффициента бокового давления грунта на распределение напряжений в приоткосной области
2.2.3. Влияние величины коэффициента бокового давления грунта на положение и форму наиболее опасной линии скольжения.
2.2.4. Влияние величины коэффициента бокового давления грунта на величину коэффициента запаса устойчивости откоса
2.3. Постановка задачи исследования
Выводы по главе II
Глава III. Инженерный метод расчета сил оползневого давления
3.1. Расчетная модель, расчетные схемы и переменные расчетные параметры
3.2. Инженерный метод расчета сил оползневого давления
3.2.1. Распределение удерживающих и сдвигающих сил вдоль оси вертикального сечения откоса
3.2.2. Построение эпюры сил оползневого давления
3.2.3. Расчет сил оползневого давления при оє [0,3-0,75]. Компьютерная программа
Выводы по главе III
Глава IV. Сопоставление результатов расчетов сил оползневого давления, выполненных предлагаемым методом, с результатами, полученными нами и другими авторами для реальных оползневых склонов
4.1. Расчет устойчивости и сил оползневого давления в реальном однородном откосе, описанном в работе [65]
4.2. Расчет устойчивости и сил оползневого давления в реальном однородном откосе, описанном в работе [67]
4.3. Анализ причин активизации оползня на Федеральной автомобильной дороге города Сочи, расчет и проектирование мероприятия по его стабилизации
4.3.1. Состояние склона и причины активизации оползневых явлений
4.3.2. Расчет устойчивости склона и сил оползневого давления
4.4. Расчет устойчивости, сил оползневого давления для разработки мероприятий по стабилизации оползня на участке строительства железной дороги в г. Сочи
4.4.1. Геологические и гидрогеологические особенности оползневого участка
4.4.2. Расчет устойчивости склона и сил оползневого давления
4.5. Мероприятия по стабилизации оползня
Выводы по главе IV
Основные выводы
Список использованной литературы
Приложения
- Метод проф. Г.Н. Шахунянца
- Анализ перераспределения напряжений в приоткосной области и его влияние на устойчивость однородного откоса
- Инженерный метод расчета сил оползневого давления
- Расчет устойчивости и сил оползневого давления в реальном однородном откосе, описанном в работе [67]
Введение к работе
Актуальность темы диссертационной работы. Освоение оползнеопасных территорий с целью сооружения жилых и промышленных зданий и сооружений предполагает проведение инженерных мероприятий, направленных на обеспечение устойчивости естественных склонной и техногенных откосов с целью предотвращения их разрушения, которое может вызвать катастрофические последствия. Одним из наиболее часто применяемых противооползневых мероприятий является устройство удерживающих сооружений различных конструкций. Это могут быть подпорные стенки, свайные и шпунтовые ряды, габионы и т. д.
При использовании любого из этих видов конструкций для их расчета необходимо знать величину давления, которое будет оказывать грунтовый массив в случае его сползания по наиболее опасной поверхности скольжения.
Поэтому задача о разработке инженерного метода оценки величины этого давления является актуальной.
Целью диссертационной работы является разработка инженерного метода оценки величины оползневого давления на основе анализа напряженного состояния грунтового массива с учетом всего многообразия физико-механических свойств грунтов, в том числе коэффициента бокового давления грунта.
Для достижения поставленной цели необходимо:
-
Провести анализ наиболее часто употребляемых методов расчета устойчивости откосов и базирующихся на них методов определения сил оползневого давления, и выбрать из них в качестве инструмента исследования тот, который в наибольшей степени отвечает условиям поставленной задачи.
-
Разработать механико-математическую модель исследуемого объекта.
3.Определить, обосновать и установить пределы изменения параметров, оказывающих влияние на величину оползневого давления, в том числе коэффициента бокового давления грунта. Составить расчетные схемы и отработать накладываемые на них граничные условия.
-
-
Провести численные эксперименты по определению напряженного состояния грунтового массива грунта, положения, формы и характеристик наиболее опасных и локальных восходящих линий скольжения, соответствующих значений площадей эпюр удерживающих и сдвигающих сил и величин коэффициентов запаса устойчивости при различных значениях коэффициента бокового давления грунта.
-
Обобщить полученные результаты, построить графические зависимости и записать соответствующие аналитические аппроксимации, позволяющие определять численные значения величин необходимых для построения эпюры оползневого давления; разработать соответствующую процедуру. Подразумевая под совокупностью этих величин базу данных, составить компьютерную программу, в которой формализована процедура
построения эпюры оползневого давления.
6. Провести сопоставительные расчеты величин сил оползневого давления. Выработать рекомендации по применению предлагаемого метода.
Достоверность результатов исследований, выводов и рекомендаций диссертационной работы обусловлены:
-
-
-
Теоретическими предпосылками, опирающимися на фундаментальные положения линейной теории упругости (методы теории функций комплексного переменного и метод конечных элементов), теории пластичности, механики грунтов и инженерной геологии.
-
Использованием верифицированных компьютерных программных продуктов при проведении теоретических исследований.
-
Сопоставлением результатов теоретических расчетов с поведением оползнеопасных объектов в натуре.
-
Результатами внедрения предложенного инженерного метода оценки сил оползневого давления в практику строительства.
Научная новизна диссертационной работы состоит в следующем:
-
-
-
-
В предлагаемой диссертационной работе использована методика, которая в отличие от традиционно применяемых, исключает процедуру разбиения призмы скольжения на отдельные блоки, положение и форма наиболее опасной линии скольжения не считаются заранее известными, а зависят от напряженного состояния, геометрических параметров и физико- механических свойств грунтового массива.
-
Величина коэффициента бокового давления грунта оказывает существенное влияние на распределение горизонтальных напряжений и, как следствие, на положение и форму наиболее опасной линии скольжения, величины удерживающих и сдвигающих сил, что, по всей видимости, впервые учтено при разработке инженерного метода расчета величины сил оползневого давления.
-
Получены графические зависимости и записаны соответствующие аналитические аппроксимации, позволяющие отыскивать величины оползневого давления при всех возможных сочетаниях переменных расчетных параметров, принятых в настоящем диссертационном исследовании.
-
Теоретически показано, что коэффициент бокового давления грунта оказывает существенное влияние на величину коэффициента запаса устойчивости однородного ненагруженного откоса и сил оползневого давления и его необходимо учитывать при проведении соответствующих расчетов.
Практическая значимость работы. Диссертационная работа является частью научных исследований, проведенных на кафедре «Гидротехнические и земляные сооружения» ВолгГАСУ в 2009-2012г.г.
Результаты, полученные в процессе работы над диссертацией могут быть использованы для:
- предварительной оценки устойчивости однородных откосов грунтовых сооружений промышленного, транспортного и гидротехнического
строительства;
-
вычисления сил оползневого давления в однородных грунтовых откосах (компьютерная программа);
-
вычисления сил оползневого давления, возникающих в грунтовых массивах с любым очертанием дневной поверхности и любого геологического строения при условии, что положение наиболее вероятной поверхности скольжения заранее не обусловлено какими-либо факторами;
-
прогноза изменения степени надежности противооползневых сооружений вследствие влияния природных и техногенных факторов на физико-механические свойства грунта и изменения внешних нагрузок;
-
проведения учебных занятий (курсового и дипломного проектирования) на соответствующих кафедрах строительных и дорожных вузов.
Апробация работы. Основные научные результаты, полученные при работе над диссертацией, докладывались, обсуждались и опубликованы в материалах ежегодных научно-технических конференций ВолгГАСУ (20092012 гг.); Международной научно-технической конференции «Фундаменты глубокого заложения и проблемы освоения подземного пространства» (Пермь, 2011г.); International Practical Conferences on the subject «The mutual activities of the local executive power and municipalities in the preparation of the people, economy and environment for the protection» (Baku, 2011); V Международной научно-технической конференции «Надежность и долговечность строительных материалов, конструкций и оснований фундаментов (Волгоград, 2011г.); международных научно-технических конференций «Модернизация и научные исследования в транспортном комплексе» (Пермь, 2012г.); International Practical Conferences on the subject «Modern problems struggle against emergency situation in connection with globalization» (Baku, 2012); Международных научно-технических конференций «Инженерные проблемы строительного материаловедения, геотехнического и дорожного строительства» (Волгоград, 2012г.); «Геотехнические проблемы проектирования зданий и сооружений на карстоопасных территориях (Уфа, 2012г.); «Механика грунтов в геотехнике и фундаментостроении» (Новочеркасск, 2012); Всеукраинском научно- практическом семинаре с иностранным участием «Современные проблемы геотехники», посвященном 50-летию геотехнической научной школы Полтавского национального технического университета имени Юрия Кондратюка (Полтава, 2012). А также в Волгоградском центре научно- технической информации (2009-2012гг.); научно-методических семинарах кафедр ГТиЗС и СКОиНС ВолгГАСУ (2010-2012гг.).
Личный вклад автора заключается в:
-
анализе существующих методов расчета устойчивости откосов и, базирующихся на их основе, методов расчета сил оползневого давления;
-
разработке механико-математической модели объекта исследования, составлении расчетных схем метода конечных элементов и отработке накладываемых на них граничных условий;
-
проведении вычислительных операций, обработке и систематизации полученных результатов, включающих построение графических зависимостей, запись аппроксимирующих выражений и анализ влияния различных факторов на величину оползневого давления;
-
непосредственном участии в создании базы данных и разработке компьютерной программы для расчета сил оползневого давления;
-
проведении сопоставительных расчетов и анализе полученных результатов.
На защиту выносятся .
-
-
Механико-математическая модель исследуемого объекта и расчетные схемы МКЭ.
-
Результаты аналитических исследований, включающие в себя графические зависимости и соответствующие аналитические аппроксимации, позволяющие проводит вычисление и построение эпюр оползневого давления для широкого диапазона переменных расчетных параметров.
-
Выявленные особенностей влияния величины коэффициента бокового давления грунта на распределение напряжений в приоткосной области, положение и форму наиболее опасной линии скольжения, величину коэффициента запаса устойчивости и оползневого давления.
-
Инженерный метод расчета величины оползневого давления, включающий удобные для использования простые формулы и графики;
-
Компьютерная программа и соответствующая база данных для расчета сил оползневого давления;
-
Результаты сопоставительных расчетов и внедрения рекомендаций диссертационной работы.
Результаты научных исследований внедрены. ФКУ ДСД «Черноморье» при разработке рабочих проектов противооползневых мероприятий на объектах «Строительство центральной автомагистрали г. Сочи «Дублер Курортного проспекта» и «Капитальный ремонт участка автомобильной дороги Подъезд к с. Агуй-Шапсуг в Туапсинском районе».
Публикации. Автор имеет всего 20 научных работ. Основные положения диссертации опубликованы в 13 работах, 4 из которых в ведущих рецензируемых научных изданиях, входящих в перечень ВАК РФ.
Структура и объем работы. Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, общих выводов, списка литературы из 167 наименований и приложений, общим объемом 175 страницы, включает в себя 72 рисунка и 21 таблицу.
Метод проф. Г.Н. Шахунянца
Этот метод основан иа гипотезе о том, что критический угол устойчивого откоса а равен углу сопротивления сдвигу грунта срр при нормальном напряжении Iіп, отвечающем заданному условию. Он дает возможность аналитическим или ірафичсским способом определить величину активного давления грунта в пределах каждого блока иа подпорную стенку с вертикальным абсолютно гладким (трение отсутствует) задним ребром.
Положение и форма линии скольжения определяются по данным инженерно-геологических изысканий, геодезического мониторинга и визуальных наблюдений и может иметь практически любую форму, не противоречащую геологическому строения грунтового массива.
При решении задачи об устойчивости откосов данным методом рассмаїриваегся призма обрушения, расчлененная на вертикальные элементы. Линия скольжения может иметь произвольную форму, а положение ее считается известным. Составляется система дифференциальных уравнений равновесия для плоского элемента призмы, включающая в себя помимо активных сил, четыре неизвестные функции: вертикальную и горизонтальную компоненты силы взаимодействия между элементами по границе раздела, ее момент и реактивную силу по поверхности сдвига, определяемую при критических значениях прочностных характеристик грунта.
Предполагается, что откос может иметь любую конфигурацию, поверхность разрушения проходить по контакту оползневого массива и ненарушенных плотных пород. Выполняются уравнения проекций. Массив разбивается вертикалями на ряд отсеков так, чтобы в пределах отсека участок поверхности разрушения был плоским.
Под руководством проф. М.П.Гольдштейна Л.Г.Дорфмаиом разработаны методы расчета устойчивости откосов, которые сводится к исследованию па экстремум коэффициента устойчивости как функционала, зависящего от положения и формы поверхности скольжения, геометрических параметров расчетной схемы и физико-механических свойств грунта. К сожалению, необходимо отмстить, что в расчет принимается только вертикальная составляющая напряжения а, (компоненты стх и ги не учитываются так же как и величина коэффициента бокового давления f0)-Для однородного откоса эти способы сводятся к следующему.
1. Призма обрушения делится па вертикальные отсеки, взаимодействие между которыми учитывается. Блоки считаются упругими телами. Выполняются три уравнения статики (плоская система сил). Найденное значение соответствует критической кривой скольжения, для которой / = К, где К- искомый критический коэффициент устойчивости. 1.2. Методы, основанные на анализе напряженного состояния грунтового массива
Нам представляется, что одним из первых новаторов, предложивших методику построения поверхности скольжения па основе анализа напряженно-деформированного состояния грунтового массива, был С.И.Никитин 113;114.
2. Так напряжения в приоткосной области вычисляются по формулам (1.1), полученным для весомого полубесконечного клина, то исключается влияние подошвы откоса на распределение напряжений, т.е. игнорируется известный факт возникновения концентрации напряжений в области перехода откоса в подошву.
3. При подстановке в формулы (1.1) значения х — y\%fi имеем, что х №УУ &у W 5 xv 0 Такие численные значения напряжений возможны лишь в точках однородной и изотропной полуплоскости с горизонтальной границей, что не соответствует условиям рассматриваемой задачи. 4. Принимается, что поверхность скольжения зарождается в точке перехода откоса в подошву, что, отнюдь, не является обязательным.
5. Положение и форма части поверхности скольжения, расположенной ниже отметки -//0, определяется значениями напряжений и угла внутреннего трения грунта ср, но не зависит от величины удельного сцепления С, что возможно лишь в предельном состоянии и т.д.
Анализ перераспределения напряжений в приоткосной области и его влияние на устойчивость однородного откоса
Известно 7-8;32;39;47;55-56;90;94;1511, что па распределение напряжений в грунтовом массиве оказывает влияние величина коэффициента бокового давления 0. В результате многочисленных экспериментальных и теоретических исследований 68;94;95; 107-112;121;123;125; 147; 149; 150; 159; 166, выполненных как зарубежными, так и российскими учеными, установлено, что для глинистых грунтов величина этого коэффициента может меняться в очень широком интервале.
Так, например, широко известна формула В.А.Флорина [150], согласно которой величина коэффициента бокового давления определяется в зависимости от величины угла внутреннего трения грунта (2.1)
В нашей работе [39] приведен график, по которому можно определить величину коэффициента бокового давления в слое грунта бесконечной толщины, находящегося в предельном состоянии (рис. 2.3). Анализ данных, приведенных в таблице 2.1, показывает, чю соответствующие коэффициенты бокового давления имеют практически одинаковые значения.
Нел и считать, что величина угла внутреннего трения глинистых грунтов заключена в интервале рє5-35, то величина его коэффициента бокового давления (),27 0 0,82, что согласуется с данными других ученых, например, С.С.Вялова 63).
Ниже будет показано, что в однородном грунтовом откосе при всех прочих равных условиях численные значения напряжений зависят от величины коэффициента бокового давления грунта (см. раздел 2.2.2), поэтому решать задачи об определении величины коэффициента запаса устойчивости откоса и нахождении сил оползневого давления необходимо с учетом многообразия значений 0 2.2.2. Влияние величины коэффициента бокового давления грунта на распределение напряжений в нриоткоеной области
Это обстоятельство обязательно должно оказать влияние на положение и форму наиболее опасной линии скольжения, величины удерживающих и сдвигающих сил, действующих в точках приоткосиой области, которые соответственно равны числителю и знаменателю формулы (1.18), а, значит, и па величину коэффициента запаса устойчивости откоса в целом.
Согласно методике построения наиболее опасной линии скольжения (Правильно говорить «следа поверхности скольжения», ведь на практике разрушение откоса происходит по некоторой поверхности. В диссертационном исследовании рассматривается задача об устойчивости откосов в плоской постановке. Па чертежах мы изображаем и видим кривую линию - след поверхности скольжения, за которым в технической литературе закрепился термин «линия скольжения») се положение и форма определяются численными значениями напряжений и физико-механических свойств грунта (см. формулы (1.19; 1.20) главы 1).
Для иллюстрации этого положения при помощи компьютерной программы 61 проведены вычисления координат точек линий скольжения и построены их графические изображения для однородных прямолинейных откосов с углами /2=30; 45; 60 при О"св=0,3 и =15 для двух значений величины коэффициента бокового давления грунта 0 0 75; 0,4.
Из формулы (2.2) следует, что чем больше величина коэффициента бокового давления грунта о, тем больше, при всех прочих равных условиях, величина его коэффициента запаса устойчивости. Например, при уменьшении величины cfo от 0,75 до 0,3, коэффициент запаса устойчивости уменьшается па 34%.
Диалогичные результаты получены и нами при вычислении коэффициентов запаса устойчивости прямолинейных однородных откосов при различных значениях углов их заложения и физико-механических свойств фунта 5;33-35;37;43;45-47). Из рис. 2.8 видно, что данные зависимости практически линейны (погрешность аппроксимации не превышает 12%); из них следует, что с увеличением величины коэффициента бокового давления грунта 0 ПРИ всех прочих равных условиях возрастает и величина коэффициента запаса устойчивости откоса К. 2.3. Постановка задачи исследования
Оползни наносят много миллиардный экономический ущерб по всему миру. Например, в Японии он колеблется от $4 млрд. до $6 млрд. в год. Чаще всего оползни случаются в Азии, но европейские - самые дорогостоящие. Устранение последствий одного-единственного оползня в среднем обходится Европе в $23 млн. Между тем, за последние 50 лет число их выросло почти в шесть раз [1].
Сооружения из длинных свай (железобетонные столбы глубокого заложения, буронабивные сваи) применяются в случаях значительной мощности оползневых грунтов. Наиболее эффективным является применение свайных рядов для создания механического сопротивления движению оползневой массы.
Из всего выше сказанного следует, что задача об определении сил оползневого давления на основе анализа напряженного состояния потенциально оползнеопасного грунтового массива с учетом максимального количества факторов его определяющих, в том числе и коэффициента бокового давления грунта 0, является актуальной.
1. Разработана механико-математическая модель однородного прямолинейного откоса и определены численные значения переменных расчетных параметров для решения задачи об определении сил оползневого давления іруита.
2. Величина коэффициента бокового давления грунта 0 оказывает существенное влияние па распределение горизонтальных ах напряжений в приоткосной области, которое увеличивается по мере уменьшения уїла заложения откоса (і При уменьшении величины 0 от 0,75 до 0,4 в области подошвы откоса возникают зоны растягивающих горизонтальных напряжений, которые отрицательно сказываются на его устойчивости.
3. Положение и форма наиболее опасной линии скольжения, определяющие мощность сползающей оползневой толщи, находятся в зависимости от геометрических параметров откоса, численных значений физико-механических свойств грунта, включая коэффициент бокового давления.
4. Учитывая выше сказанное, цель настоящего диссертационного исследования сформулирована следующим образом: используя предложенную механико-математическую модель на основе результатов анализа напряженного состояния однородного грунтового откос, разработать инженерный метод расчета сил оползневого давления грунта на удерживающие элементы противооползневой конструкции с учетом величины коэффициента бокового давления оползневого массива.
Инженерный метод расчета сил оползневого давления
Для создания инженерного метода расчета сил оползневого давления и соответствующей базы данных для откосов с углами ff=25 ; 45 ; 60 при всех возможных сочетаниях численных значений переменных расчетных параметров проделаны процедуры, подробное описание которых приведетю в параграфе 1.2.7 главы I. Тщательная проработка вопроса о том, какие дополнительные данные еще необходимы для решения поставленной задачи, позволила установить, что такими данными являются: а) мощность сползающей толщи грунта (толщина призмы скольжения) dcl в сечении, совпадающем с осью удерживающего сооружения ОС (см. рис. 3.1); б) координата точки пересечения оси противооползневого сооружения с наклонной поверхностью откоса Zoc; в) угол а наклона к горизонту касательной, проведенной к наиболее опасной линии скольжения в точке ее пересечения с осью удерживающего сооружения Zoyc.
Массив этих данных также определялся при проведении вычислений координат и графических построений наиболее опасных линий скольжения и эпюр удерживающих и сдвигающих сил в вертикальных сечениях откосов. При этом принималось, что координате Zoc поочередно присваивались значения Хос 0,ЗП; 0,511; 0,711 (см. рис. 3.1).
На рисунке 3.1 схематически изображен прямолинейный грунтовый огкос с обозначениями всех перечисленных выше величин. Здесь же показаны наиболее опасная (вероятная) линия скольжения IIBJIC и локальные восходящие наиболее вероятные линии скольжения.
Па рисунках 3.2 - 3.4, в качестве примеров, приведены г пюры удерживающих и сдвигающих сил, действующих вдоль осей удерживающих сооружений при /=25; =0,75 и хсв=0,05; 0,15; 0,3, которые построены по резульїаіам вычислений.
В резулыатс проведения анализа всего многообразия эпюр удерживающих и сдвигающих сил, построенных по результатам вычислений,
Пели в формулы (3.1) подставить значения соответствующих коэффициентов а; Ь; с; d, а вместо Zovc - сначала 0, а затем значение мощности сползающей толщи призмы скольжения dcl, то легко построить эпюры удерживающих Fy:i (со знаком «плюс», па рисунках 3.2-3.4 заштрихованы) и сдвигающих /;,сл (со знаком «минус») сил, действующих в рассматриваемом сечении откоса.
Построенные эпюры, как отмечалось выше, будут наклонными. Найти их горизонтальную и вертикальную составляющие можно, используя численные значения угла а - усредненного угла наклона касательных к наиболее опасной линии скольжения и восходящим локальным линиями скольжения в точках их пересечения с осью Zoyc.
Расчет устойчивости и сил оползневого давления в реальном однородном откосе, описанном в работе [67]
В работе 67] рассмотрен однородный откос высотой П=20м с углом заложения р=20, физико-механические свойства грунта имеют следующие значения у=1,8т/м3; ф=И); С=0,02М11а при у іт/м3; h,«0,5hcw; коэффициент динамичности рМ). Величина 7 =1,05. «Материалами инженерно-геологических изысканий лишь предположительно установлена одна из наметившихся поверхностей скольжения 3 (пунктирная линия). Путем построения различных возможных поверхностей скольжения и определения для каждой из них коэффициента устойчивости....установлена наиболее опасная из них», для которой К=0,991 [67]. Для этой поверхности скольжения построена эпюра оползневого давления, величина которого в сечении (5) (см. рис. 4.4а) равна /ІО,7 7072,4КІ 1/м. Из рисунков ААа;б видно, что она практически совпадает со следом потенциально опасной поверхности скольжения (3), выявленной на основе инженерно-геологических изысканий. Вычисления выполнены без учета гидравлического напора, так как вся призма скольжения находится выше уровня грунтовых вод, что вытекает из заданного условия h,»0,5ht.M/. Расчетное значение коэффициента запаса устойчивости оказалось равным /Г= 1,248.
Па рис. 4.4в изображена наиболее опасная линия скольжения (след наиболее опасной поверхности скольжения), имеющая размеры и форму, установленные в работе (67J (см. рис. 4.4 я, линия 2). Для этой линии при помощи компьютерной программы (611 определена величина коэффициента запаса устойчивости при о=0,75, которая с учетом гидравлического напора оказалась равной /Г= 1,261, т.е. больше, чем для первой линии скольжения.
Считаем необходимым отметить следующее. Если использовать данные и масштаб, в котором выполнен рис. 4.4 в работе [67], и определить вес грунта Ргр части призмы скольжения, расположенной выше расчетного сечения (5), то окажется, что Ргр=594т/м, на 21% меньше силы оползневого давления Еоп=720,94т/м. Полученный результат противоречит здравому смыслу.
Как отмечено в нашей работе [49] в процессе эксплуатации автомобильной дороги М-27 Джубга - Сочи на ПК 196км активизировались оползневые подвижки грунта и деформации подпорных стен, построенных в 70-х годах прошлого столетия для инженерной защиты трассы.
Возникновение чрезвычайной ситуации обусловило необходимость проведения мероприятий, в состав которых включены: инженерное обследование склона, выявление и анализ причин активизации оползня; расчет значений коэффициентов запаса устойчивости К склона, величин сил оползневого давления, соответствующих расчетным значениям коэффициента запаса; проектирование и расчет прочности противооползневых конструкций, призванных обеспечить стабилизацию склона; восстановление поврежденных участков дорожного полотна. В результате проведения визуального обследования и анализа его результатов установлено (см. рис. 4.5): 1. На подпорных стенах образовались многочисленные вертикальные и горизонтальные трещины с раскрытием до 10см (рис. 4.5а); 2. Произошло разрушение облицовки стен из природного камня, раскрытие деформационных швов, смещение секций существующих степ в сочетании с креном - отклонение от вертикали до 20см (рис. 4.56,в); 3. На проезжей части автомобильной дороги образовалась просадка основания полотна глубиной до 30см с раскрытием продольных и поперечных трещин шириной от Зсм и более (рис. 4.5г); 4. Полностью разрушен водоотводной лоток па обочине автодороги, внутренний водоотвод застойного пространства полностью перекрыт бентонитовым раствором, частичный выход которого наблюдается через дренажные отверстия (рис. 4.5с)); 5. Грунт в верховой части склона деформирован (рис. 4.5е). Данные инженерно-геологических изысканий [118; 124; 144J говорят о том, что на исследуемом участке протекают неблагоприятные физико-геологические процессы: медленно текущий оползень, мощностью до 15м; плоскостной смыв грунта в период сильных осадков; физическое выветривание коренных пород в откосах искусственных выемок, выработанных под строительство шоссе и др. Подготовка и формирование оползня произошли в результате комплексного воздействия неблагоприятных природных факторов, связанных со структурным строением склона, экзогенной и тектонической трещиноватостыо массива, циркуляцией подземных вод по системе трещин и напластованийю
Виды проявления оползневой активности: деформации существующей подпорной стены, смещение секций и нарушение целостности облицовки подпорной стенки (а); деформации существующей подпорной стены в вертикальном и горизонтальном направлениях (б,в); деформации полотна автомобильной дороги (г); выход бурового раствора из дренажных отверстий (д); деформации грунта верховой части склона (е)
В результате анализа аварийной ситуации и изучения архивных данных [118; 124] установлено, что основной причиной активизации оползневых процессов на рассматриваемом участке является строительство газопровода «Джубга-Лазаревское-Сочи» методом горизонтально-направленного бурения. В нормативных документах, регламентирующих данную технологию, говорится, что при прокладке груб методом горизонтально-направленного бурения поверхностные препятствия (дороги и ландшафты), не должны нарушаться, а подземная инфраструктура не должна затрагиваться.
Похожие диссертации на Определение величины оползневого давления на основе анализа напряженного состояния грунтового массива
-
-
-
-
-
-
-
