Введение к работе
Актуальность темы.
При проектировании и строительстве подходных дорожных насыпей к мостам и путепроводам в ряде случаев возникает необходимость армирования земляного полотна геосинтетикой в целях обеспечения общей устойчивости откосов, имеющих часто крутизну, которая оказывается выше значений, принимаемых обычно для типовых конструкций.
В инженерной практике при расчете общей устойчивости однородных или слоистых откосов используется широко известный метод круглоцилиндрической поверхности скольжения (КЦПС). При этом обоснованно считается, что откос, в том числе и армированный, обладает необходимым запасом общей устойчивости, если получаемый при этом коэффициент общей устойчивости Ку оказывается не менее требуемой величины, равной обычно #^=1,3-1,5. Однако решение задачи по
повышению устойчивости откоса насыпи с помощью армирования в рамках данной расчетной схемы приводит, во-первых, к необходимости равномерного армирования откоса на всю его высоту и, во-вторых, к уменьшению требуемой длины самих армоэлементов по мере увеличения глубины откоса, что противоречит общим представлениям о характере развития бытовых давлений грунтовой среды с глубиной.
Вместе с тем очевидно, что той или иной фиксированной степени общей устойчивости любого откоса соответствует свое, вполне определенное, напряженно-деформированное его состояние (НДС), которое определяет локальный (или точечный) запас прочности грунта в каждой точке его массива и, безусловно, неоднородно. Отсюда следует, что и состояние предельного равновесия откоса достигается далеко не одновременно по всей области откоса, или фиксированной поверхности скольжения, определяемой по методу КЦПС, а концентрируется в ограниченной его зоне, указывая на необходимость армирования откоса
PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro
именно в этой зоне. Данный вывод свидетельствует о наличии определенных недостатков существующей методики проектирования армированных откосов дорожных насыпей и на необходимость дальнейшего совершенствования ее теоретических основ.
Поэтому, учитывая актуальность данной проблемы как в России, так и во Вьетнаме, целью настоящей диссертационной работы является разработка теоретических и методических основ индивидуального проектирования армированных дорожных насыпей на основе учета особенностей их напряженно-деформированного состояния (НДС).
В соответствии с этой целью были определены следующие задачи исследований.
Обобщить накопленный опыт отечественного и зарубежного транспортного строительства в области обеспечения устойчивости обычных и армированных откосов.
Проанализировать физические основы и условия формирования НДС откосов отсыпанных земляных массивов.
Разработать блоки компьютерного программного комплекса оценки НДС и определения степени общей и локальной устойчивости свободных и армированных откосов.
Исследовать особенности развития показателей локальной устойчивости в откосной области и их взаимосвязь со степенью общей устойчивости.
Обосновать степень локализации областей необходимого армирования и разработать общие рекомендации по практическому применению разработанного программного
PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro
комплекса по проектированию армированных откосов дорожных насыпей с учетом их НДС.
Научная новизна работы состоит в том, что на основе выполненных исследований:
выявлены основные закономерности развития вертикальных, горизонтальных и касательных напряжений, а также локальных коэффициентов устойчивости грунта в массиве однородных откосов с учетом их геометрических параметров (высота и крутизна) и прочностных (угол внутреннего трения и сцепление) характеристик грунта;
в активной зоне массива откоса выявлена область точек с минимальными в них коэффициентами запаса локальной устойчивости грунта, причем, самая минимальная величина этих коэффициентов расположена на уровне подошвы откоса;
установлено, что для однородных откосов с их различной высотой, крутизной и характеристиками грунта, обобщенно имеется устойчивая линейная взаимосвязь минимальных величин локальных коэффициентов устойчивости грунта и коэффициентов запаса их общей устойчивости, найденных по методу кругло-цилиндрической поверхности скольжения (КЦПС);
установлена рациональная область локального армирования
откоса с учетом его напряженно-деформированного состояния
(НДС) с целью повышения его общей устойчивости, и
предложены критерии для определения требуемой длины
армирующих элементов на каждом горизонте.
Практическая ценность работы заключается в возможности более обоснованного подхода к расчету и индивидуальному проектированию дорожных насыпей на подходах к мостам и путепроводам, за счет учета НДС
PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro
и необходимости армирования не всего массива откоса, а только наиболее его слабой, локальной зоны, что приводит к сокращению расхода армирующего материала (геотекстиль, металл) и снижению общей стоимости строительства.
На защиту выносятся:
закономерности развития вертикальных, горизонтальных и
касательных напряжений, а также локальных коэффициентов устойчивости грунта в массиве однородных откосов с учетом их геометрических параметров (высота и крутизна) и прочностных (угол внутреннего трения и сцепление) характеристик грунта;
закономерности взаимосвязи минимальных величин локальных коэффициентов устойчивости грунта и коэффициентов запаса их общей устойчивости;
принципы и критерии определения размеров области требуемого локального армирования откоса насыпей с учетом их напряженно-деформированного состояния (НДС);
программный комплекс для расчета устойчивости армированных откосов дорожных насыпей и рекомендации по его практическому использованию.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, 4 глав и общих выводов. Основной текст диссертации содержит 170 стр. печатного текста, 124 рисунков, 9 таблиц и 2 приложения. Библиография состоит из 72 наименований использованных литературных источников.
Апробация работы:
-
Промежуточные этапы работы докладывались на 75 научно-технической конференции (МАДИ).
-
По материалам работы опубликованы 3 научные статьи в периодических изданиях, рекомендованных ВАК.
PDF создан с пробной версией pdfFactory Pro