Критерий оценки устойчивости

Количественная оценка устойчивости откосов и склонов основана на требованиях СНиП 2.02.01-83*. Критерием устойчивости является коэффициент запаса устойчивости, который должен быть больше нормативного:

(1)

Коэффициент запаса устойчивости характеризует соотношение сил (моментов) удерживающих М_уд и опрокидывающих М_опр рассматриваемого объема грунта. При этом предполагается, что оползневой массив грунта жестко смещается по поверхности скольжения.

Устойчивость откосов и склонов

Наиболее простым является метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения (Рис. 7). На рис. 7 показана расчетная схема для определения коэффициента запаса устойчивости склона методом круглоцилиндрических поверхностей скольжения с учетом сил инерции (сейсмики) Q_c и фильтрации Q_ф (аb – поверхность скольжения; cd – депрессивная кривая). Коэффициент устойчивости определяется следующим выражением:

(2)

где - угол наклона основания отсека к горизонту.

Инерционные (сейсмические) силы учитываются на основе принципа квазистатических сил, т.е. , где - коэффициент сейсмичности, определяемый в зависимости от балльности. При этом следует выбирать наиболее неблагоприятное направление действия сейсмических сил.

В фильтрующих откосах необходимо также учитывать фильтрационные силы, действующие на каждый элементарный объем, т.е. , где - удельный вес воды, - компоненты гидравлического градиента в горизонтальном и вертикальном направлениях.

Рис. 7.

Суммарные силы фильтрации определяются путем интегрирования по площади фильтрующего массива:

(3)

Причем равнодействующая фильтрационная сила определяется по формуле:

(4)

где F – площадь между круглоцилиндрической поверхностью и депрессивной кривой.

Метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения позволяет оценить длительную устойчивость склонов и откосов путем учета изменчивости во времени прочностных свойств грунтов, гидрологических условий и влажностного режима. В этом случае коэффициент длительной устойчивости имеет вид:

, (5)

где переменными параметрами являются угол внутреннего трения , сцепление , поровое давление , а также фильтрационные силы и силы сейсмики.

Реологические процессы в грунтах

Реология (от греческого - течь) – учение и течении материалов. Грунты оснований при весьма длительном действии нагрузок проявляют свойства деформирования во времени (ползучести) или изменения во времени их напряженного состояния (релаксация). Реологические процессы в грунтах – это релаксация напряжений и деформации ползучести. Основные факторы, обуславливающие протекание реологических процессов во времени, это перестройка структуры грунтов (с разрывом старых и образованием новых структурных связей) и возникновение и развитие микротрещин.

Ползучесть откосов и склонов

Прогнозирование деформаций ползучести откосов и склонов продиктовано необходимостью обеспечения нормальных условий эксплуатации сооружений, построенных на склонах.

Наиболее простой является реологическая модель Н.Н. Маслова вида:

(6)

где - коэффициент вязкопластического течения при сдвиге (Па*с). Согласно этой модели при , а при .

Более сложная реологическая модель учитывает, что деформации в грунтах развиваются и при . Поэтому начальный участок кривой следует учитывать при составлении реологического уравнения. Это можно сделать с помощью билинейной зависимости вида

, (7)

где - коэффициент вязкого течения при сдвиге.