- •Лабораторна робота №1 з дисципліни «Комп’ютерна обробка гідрогеологічних та інженерно-геологічних даних»
- •Лабораторна робота №2 з дисципліни Комп’ютерна обробка гідрогеологічних та інженерно-геологічних даних
- •Лабораторна робота №3 з дисципліни Комп’ютерна обробка гідрогеологічних та інженерно-геологічних даних
- •Лабораторна робота №4 з дисципліни Комп’ютерна обробка гідрогеологічних та інженерно-геологічних даних
Лабораторна робота №4 з дисципліни Комп’ютерна обробка гідрогеологічних та інженерно-геологічних даних
Мета. Визначення коефіцієнта запасу стійкості ґрунтового схилу.
Робота виконується у середовищі MathCad. В результаті виконання роботи опрацьовуються такі засоби написання програм.
1. Використання масивів.
2. Програмування простих циклів (знаходження мінімувма, максимума).
3. Розв’язання системи двох нелінійних рівнянь.
4. Побудова одновимірних графіків з представленням точкових даних.
Математична модель.
Відомо, що в однорідних ґрунтах, яким властиві тертя і зчеплення, розвиваються зсуви обертання, які є результатом зсуву масиву ґрунту по поверхні, близькій до круглоциліндричної. Перевірочні розрахунки схилів для зсувів, які вже відбулись, показали, що метод круглоциліндричних поверхонь ковзання дає деякий запас.
Сутність
цього методу полягає у визначенні
коефіцієнта надійності
як відношення моменту утримуючих сил
до моменту сил, що зрушують
:
.
(1)
Для
цього задаються центром обертання
схилу
(рис. 1) і проводять слід круглоциліндричної
поверхні радіусом
через точку
.
Призму зрушення
ділять
вертикальними лініями на
відсіків. Підсумовують силу ваги кожного
відсіку з його зовнішнім навантаженням
і зносять рівнодіючу на поверхню
ковзання. Цю силу
для кожного відсіку розкладають на дві
складові:
,
що діє нормально до заданої поверхні
ковзання, і
,
дотичну до цієї поверхні. Крім того,
враховують зчеплення ґрунту по всій
поверхні ковзання і тертя по цій поверхні.
Таким чином, якщо у виразі (1) скоротити , то в остаточному вигляді отримаємо:
,
(2)
де
,
-
відповідно коефіцієнт внутрішнього
тертя і питоме зчеплення на
-
тій ділянці поверхні ковзання;
- довжина дуги поверхні ковзання на
-
тій ділянці;
- дотична складова, спрямована проти
руху призми зрушення;
- дотична складова, спрямована по ходу
руху призми зрушення;
- число відсіків, що приводять до сил,
що зрушують.
Рис.1. Схема до визначення стійкості укосу методом круглоциліндричних поверхонь ковзання
Через точку А можна провести безліч круглоциліндричних поверхонь. Однак, при розрахунку цікавить мінімальне значення коефіцієнта надійності. Для встановлення координат центра найбільш небезпечної кривої ковзання x0 и z0 використовується діаграма Янбу (рис. 2).
Порядок виконання.
1. Дотримуючись відповідності горизонтального та вертикального масштабів побудувати геометричний профіль ґрунтового укосу з кутом нахилу до горизонту α .
2. За допомогою діаграми Янбу згідно заданих параметрів міцності визначити положення центру обертання для круглоциліндричної поверхні ковзання з мінімальним значенням коефіцієнта надійності.
3. В межах визначеної призми зсуву з урахуванням кількості розрахункових блоків задати координати їх вершин xi і zi.
4. Ввести значення координат блоків і виконати розрахунок коефіцієнту запасу стійкості схилу K .
5. Повторюючи п.п. 1-4 виконати розрахунки коефіцієнту запасу стійкості схилу K при різних значеннях параметрів α, С, φ.
Ґрунтовий схил висотою Hs = 20 м, довжиною а і кутом нахилу до горизонту α складений однорідною породою питомою вагою γs = 18 кН/м3. Задані параметри зчеплення Сs і кут внутрішнього тертя φs. Визначити коефіцієнт запасу стійкості схилу K при різних значеннях параметрів α, С, φ. Результати розрахунків представити у вигляді таблиці; зробити висновки.
Фізико-механічні властивості |
K |
||
α1 = 20° |
α2 = 25° |
α3 = 30° |
|
C1φ1 |
|
|
|
C2φ2 |
|
|
|
C3φ3 |
|
|
|
Вихідні дані.
C1 = 10 + j/10 кН/м2, C2 = 12 + j/10 кН/м2, C3 = 15 + j/10 кН/м2;
φ1 = 10 + j/10 град, φ2 = 15 + j/10 град, φ3 = 18 + j/10 град.
Рис. 2. Графік Ямбу для встановлення координат центра найбільш небезпечної круглоциліндричної поверхні сковзання
