Приложение Г. Расчет общей и местной устойчивости скальных склонов (откосов)

Приложение Г

Расчет общей и местной устойчивости скальных склонов (откосов)

Г.1 Расчет общей устойчивости

Г.1.1 Расчет устойчивости склонов (откосов) при бытовом (природном), проектном и промежуточных очертаниях следует производить по первому предельному состоянию - несущей способности (по условиям предельного равновесия).

Для определения устойчивости скальных откосов и склонов использован метод предельного равновесия. Расчет устойчивости заключается в оценке дефицита устойчивости S (разности между сдвигающими и удерживающими силами) как для всего откоса или склона запроектированной (имеющейся) конфигурации в целом, так и для отдельных его блоков или отсеков и соответствует условию:

(Г.1)

где - коэффициент сочетания нагрузок;

Т - расчетное значение обобщенной активной сдвигающей силы, определенное с учетом коэффициента перегрузки, кН/м;

m - коэффициент условий работы;

- коэффициент надежности, учитывающий степень ответственности сооружения, его капитальность и значимость последствий при нарушении устойчивости;

R - расчетное значение обобщенной силы предельного сопротивления сдвигу, определенное с учетом коэффициента безопасности по грунтам, кН/м.

Г.1.2 Значение коэффициента перегрузки принимают для грунтов в природном залегании 1,1.

Г.1.3 Значения коэффициента безопасности по грунтам устанавливают согласно статистической обработке результатов определения физических и механических характеристик грунтов при их испытаниях по ГОСТ 20522.

Г.1.4 Коэффициент надежности Кн принимают равным для сооружений:

1-го класса - 1,25;

2-го класса - 1,20;

3-го класса - 1,15;

4-го класса - 1,10.

Г.1.5 Коэффициент условий работы т при расчетах естественных и искусственных откосов и склонов принимают равным 1.

Г.1.6 Коэффициент учитывает вероятность неблагоприятного сочетания временных нагрузок или воздействий и должен вводиться при наличии двух или более временных воздействий. Поскольку при расчетах устойчивости скальных откосов, как правило, все действующие нагрузки (собственный вес, фильтрационное давление, нагрузки от внешних сил) являются постоянно действующими, а временная нагрузка только одна - сейсмическое воздействие, то коэффициент сочетания нагрузок в этом случае принимают равным 1.

Г.1.7 С учетом Г.1.5 и Г.1.6 условие устойчивости (Г.1) записывается в виде

(Г.2)

При S > 0 откос или склон рассматриваемого очертания является неустойчивым. В этом случае необходимо или перепроектировать его или предусмотреть укрепление, т.е. приложить дополнительное удерживающее усилие величиной S.

Г.1.8 При сопоставлении различных решений за критерий оценки устойчивости может быть принят коэффициент устойчивости, определяемый при условии S < 0.

. (Г.3)

Г.1.9 Расчет общей устойчивости скальных откосов и склонов необходимо начинать с установления положения поверхности обрушения (скольжения).

Г.1.10 Под благоприятным залеганием поверхностей ослабления понимается их расположение:

- наклонное в сторону массива (запрокинутое);

- наклонное в сторону откоса под углом, меньшим угла внутреннего трения по поверхности ослабления;

- вкрест простирания поверхности откоса, за исключением тех случаев, когда поверхности ослабления пересекают поверхности откосов под углами менее 30° и одновременно имеют угол падения в направлении откоса, превышающий угол внутреннего трения по поверхности ослабления.

Г.1.11 Под неблагоприятным залеганием поверхностей ослабления понимается их расположение, наклонное в сторону откоса под углом, превышающим угол внутреннего трения, а также расположение вкрест простирания с поверхностью откоса, когда поверхность ослабления пересекает поверхность откоса под углом менее 30° и одновременно имеет угол падения в направлении откоса, превышающий угол внутреннего трения по поверхности ослабления.

Г.1.12 При оценке общей устойчивости скальных откосов рекомендуется руководствоваться расчетными схемами, приведенными на рисунке Г.1.

Силы Т и R вычисляют по формулам:

, (Г.4)

, (Г.5)

где G - вес рассматриваемого массива*, кН/м;

- угол падения трещины, град.;

- коэффициент сейсмичности;

- угол наклона сейсмической силы к горизонту (принимается наиболее невыгодным для устойчивости - обычно вектор берется параллельным поверхности смещения), град.;

и - силы гидростатического давления, воды соответственно на боковую и низовую грани рассматриваемого массива, кН/м;

Q - сумма проекций на направление смещения приложенных к откосу внешних сил, кН/м;

- угол внутреннего трения по системе трещины

Р - сумма проекций на нормаль к плоскости смещения приложенных к откосу внешних сил, кН/м.

- сцепление по системе трещины

L - размер рассматриваемого участка трещин, м.

Устойчивость откосов можно считать обеспеченной, если при всех возможных значениях L, м, условия, определяемые условиями (Г.1) и (Г.2), удовлетворяются.

Для откосов, находящихся под действием только сил собственного веса, требуемую для расчета глубину трещины отрыва вычисляют по выражению

(Г.6)

Ее расстояние от бровки откоса вычисляют по выражению

(Г.7)

При полученных значениях и в максимально допустимая высота откоса составляет

, (Г.8)

где - угол наклона откоса, град.;

- удельный вес скального грунта, .

Г.2 Расчет местной устойчивости

Г.2.1 Для расчета местной устойчивости грунты, слагающие откосы и склоны, следует классифицировать по их устойчивости к выветриванию во времени.

Г.2.2 Расчет местной устойчивости для грунтов групп I-III и IV-V следует осуществлять по двум методам, что обусловливается разным характером выветривания грунтов этих групп под воздействием природных факторов.

Грунты групп I-III после вскрытия массива практически не выветриваются или выветриваются преимущественно до состояния каменисто- щебенисто-дресвяных фракций. Грунты групп IV-V выветриваются до состояния глинисто-пылевато-песчаных фракций характеризуются повышенной интенсивностью выветривания во времени и отличаются значительной мощностью выветрелой зоны, в пределах которой в перспективе их можно считать рыхлыми грунтами. Поэтому на грунты групп IV-V при расчетах устойчивости (как общей, так и местной) распространены те же рекомендации, которые приняты для рыхлых грунтов.

Г.2.3 Расчет местной устойчивости для грунтов групп I-III сводится к определению интенсивности поступления продуктов выветривания (объема осыпи) с единицы поверхности откоса и величины отступления бровки откоса во времени.

Г.2.4 Проверка местной устойчивости откосов и склонов в грунтах групп IV-V заключается в определении возможности образования на них поверхностных сплывов выветрелого до состояния мелкозема грунта.

______________________________

* Здесь и далее предполагается, что вес скальных откосов (отсеков) определен с учетом коэффициента перегрузки п.