Расчетные значения угла внутреннего трения и удельного сцепления глинистых грунтов (по Н.Н. Маслову, 1968 г.)
Метод расчета устойчивости оползней, имеющих наклонную поверхность скольжения Этот метод применим для консеквентных оползней с плоской, плоско-ступенчатой или волнистой наклонной поверхностью скольжения. Расчетная схема для таких оползней представлена на схематическом рисунке 1. Рис. 1. Условия равновесия оползня по плоскости скольжения I - I будут определяться уравнением: T = N tgφ + CL, где Т – составляющая силы тяжести (общего веса пород (Р), слагающих оползень), стремящаяся сдвинуть оползень, Т = Р*sin α, тс (тонна-сила (русское обозначение: тс; международное: tf): 1 тс = 103 кгс = 9806,65 Н); N – составляющая силы тяжести, стремящаяся удержать оползень в равновесии, N = Р*cos α, тс; tgφ – расчетный коэффициент внутреннего трения пород, образующих поверхность скольжения или из зоны, прилегающей к этой поверхности; С – расчетное удельное сцепление пород, образующих поверхность скольжения или слагающих зону, прилегающую к этой поверхности, тс/м2; L – длина поверхности скольжения I - I, м; α – угол наклона поверхности скольжения. Расчет обычно ведут не для всего объема оползня, а для массива пород, шириной 1 м, выделяемого по линии расчетного геологического разреза. Определив по геологическому разрезу площадь S (м2) и соответственно объем V (м3) выделенного массива, определяют его вес: P = V * γ, где V – объем выделенного массива, V = S*h, м3; γ; – расчетный объёмный вес горных пород, слагающих оползень, тс/м3. Затем определяют величины составляющих сил Т и N и составляют уравнение равновесия, а также определяют коэффициент устойчивости оползня. Если оползень находится в предельном равновесии, коэффициент устойчивости η должен быть равным единице. Если удерживающие силы превалируют над сдвигающими, оползень имеет запас устойчивости, коэффициент η в этом случае больше единицы. Расчет устойчивости оползня усложняется, если поверхность скольжения имеет плоско-ступенчатую форму (примерная расчетная схема показана на Рис. 2). Рис. 2. При неоднородном наклоне поверхности скольжения I - I, оползневый массив на геологическом разрезе разбивают на блоки 1, 2, 3, . . ., i с таким расчетом, чтобы в пределах каждого блока наклон поверхности скольжения был однороден. Затем определяют вес каждого блока Р1, Р2, Р3, . . ., Рi, после чего определяют величину каждой составляющей: N = Р1 cos α1 + Р2 cos α2 + Р3 cos α3 + ... + Рi cos αi; T = Р1 sin α1 + Р2 sin α2 + Р3 sin α3 + ... + Рi sin αi;, откуда коэффициент устойчивости оползня: Если нижняя часть оползня затоплена и испытывает гидростатическое взвешивание, то при определении веса соответствующих блоков пород, находящихся под водой, надо брать не γ, а γ’, так как объёмный вес пород под водой равна γ’ = (γ - 1)*(1 - n). Как следует из рисунка ниже, вес (тс) первого и второго блоков будет равен: Р1 = V1 * γ + V1’ * γ’. Если оползень испытывает действие гидродинамического давления от фильтрационного потока, устойчивость его снижается. Как показано выше, суммарная составляющая силы тяжести увеличивается на величину гидродинамического давления. Согласно теоретическим основам механики горных пород (Н. Н. Маслов, 1955г., Н. А. Цытович, 1963г.; И. В. Федоров, 1962г.; Г. Л. Фисенко, 1905г.) фильтрационные силы в этом случае распределяются перпендикулярно к поверхности скольжения в пределах каждого расчетного блока и соответственно уменьшают нормальное давление. Поэтому в уравнении, определяющем коэффициент устойчивости оползня, нормальная составляющая записывается с учетом величины гидродинамических сил, которая равна: где γв - объёмный вес воды; hi - действующий напор в пределах расчетного блока, равный Hi - Yi; ωi - площадь основания расчетного блока, равная ai/cos αi; Hi - средний напор в пределах расчетного блока, отсчитанный от произвольной горизонтальной прямой А-А (Рис. 3); Yi - средняя ордината кривой скольжения в пределах расчетного блока, отсчитанная также от линии А-А; ai - ширина блока, м; αi - угол наклона касательной к поверхности скольжения в середине основания расчетного блока. Рис. 3. Отсюда коэффициент устойчивости оползня с учетом действия гидродинамического давления: СПРАВОЧНОЕ ПОСОБИЕ ДЛЯ ОБРАБОТКИ МАТЕРИАЛОВ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ Москва– 2005 http://files.stroyinf.ru/data2/1/4293841/4293841862.htm Нормативные значения удельного сцепления cn, кПа (кгс/см2), угла внутреннего трения φn, град и модуля деформации Е, МПа (кгс/см2), песчаных грунтов четвертичных отложений [1] Песчаные грунты Обозначения характеристик грунтов Характеристики грунтов при коэффициенте пористости e, равном 0,45 0,55 0,65 0,75 Гравелистые и крупные cn 2 (0,02) 1 (0,01) - - φn 43 40 38 - E 50 (500) 40 (400) 30 (300) - Средней крупности cn 3 (0,03) 2 (0,02) 1 (0,01) - φn 40 38 35 - E 50 (500) 40 (400) 30 (300) - Мелкие cn 6 (0,06) 4 (0,04) 2 (0,02) - φn 38 36 32 28 E 48 (480) 38 (380) 28 (280) 18 (180) Пылеватые cn 8 (0,08) 6 (0,06) 4 (0,04) 2 (0,02) φn 36 34 30 26 E 39 (390) 28 (280) 18 (180) 11 (110)
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Расчетные значения угла внутреннего трения и удельного сцепления глинистых грунтов (по Н.Н. Маслову, 1968 г.)
|
|
|
| Консистенция | Глина | Суглинок | Супесь | |||
| φ° | с* | φ° | с* | φ° | с* | |
| Твердая | 22 | 100/1,0 | 25 | 60/0,60 | 28 | 20/0,20 |
| Полутвердая | 20 | 60/0,60 | 23 | 40/0,40 | 26 | 15/0,15 |
| Тугопластичная | 18 | 40/0,40 | 21 | 25/0,25 | 24 | 10/0,10 |
| Мягкопластичная | 14 | 20/0,20 | 17 | 15/0,15 | 20 | 5/0,05 |
| Текучепластичная | 8 | 10/0,10 | 13 | 10/0,10 | 18 | 2/0,02 |
| Текучая | 6 | 5/0,05 | 10 | 5/0,05 | 14 | 0/0,00 |
* в числителе - кПа, в знаменателе - кгс/см2.
Значения угла внутреннего трения и удельного сцепления щебнисто-глинистых грунтов [4]
| Наименование заполнителя | Консистенция заполнителя | Х-ка грунтов | Характеристика грунтов при содержании щебня и дресвы, % | |||||||
| 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | |||
| Супесь | 0 < В < 0,75 | с | 12 (0,12) | 10 (0,10) | 9 (0,09) | 7 (0,07) | 6 (0,06) | 5 (0,05) | 4 (0,04) | 4 (0,04) |
| φ | 36 | 40 | 43 | 45 | 46 | 47 | 48 | 48 | ||
| Суглинок | 0 < В < 0,25 | с | 44 (0,44) | 37 (0,37) | 32 (0,32) | 27 (0,27) | 24 (0,24) | 20 (0,20) | 17 (0,17) | 12 (0,12) |
| φ | 23 | 31 | 36 | 39 | 42 | 45 | 47 | 48 | ||
| 0,25 < В < 0,5 | с | 23 (0,23) | 19 (0,19) | 16 (0,16) | 14 (0,14) | 12 (0,12) | 10 (0,10) | 8 (0,08) | 6 (0,06) | |
| φ | 20 | 28 | 34 | 38 | 41 | 44 | 46 | 47 | ||
| 0,5 < В < 0,75 | с | 13 (0,13) | 11 (0,11) | 10 (0,10) | 8 (0,08) | 7 (0,07) | 6 (0,06) | 5 (0,05) | 3 (0,03) | |
| φ | 18 | 26 | 32 | 36 | 40 | 43 | 45 | 47 | ||
| Глина | 0 < В < 0,25 | с | 53 (0,53) | 46 (0,46) | 39 (0,39) | 34 (0,34) | 29 (0,29) | 25 (0,25) | 21 (0,21) | 17 (0,17) |
| φ | 15 | 21 | 27 | 33 | 37 | 41 | 44 | 46 | ||
| 0,25 < В < 0,5 | с | 26 (0,26) | 24 (0,24) | 21 (0,21) | 18 (0,18) | 15 (0,15) | 13 (0,13) | 12 (0,12) | 8 (0,08) | |
| φ | 13 | 19 | 25 | 31 | 35 | 39 | 43 | 46 | ||
| 0,5 < В < 0,75 | с | 16 (0,16) | 14 (0,14) | 12 (0,12) | 10 (0,10) | 9 (0,09) | 8 (0,08) | 7 (0,07) | 7 (0,07) | |
| φ | 11 | 17 | 23 | 29 | 34 | 38 | 42 | 45 | ||
Примечание 1. Содержание щебнистых и дресвяных включений (в %) устанавливается по результатам определения зернового состава щебенисто-глинистого грунта. При этом частицы крупнее 2 мм относятся к включениям, частицы менее 2 мм к заполнителю.
Примечание 2. Показатели величины удельного сцепления в кПа, в скобках - в кгс/см2.
Нормативные значения удельного сцепления cn, кПа (кгс/см2), угла внутреннего трения, град, и модуля деформации E, МПа (кгс/см2), пылевато-глинистых нелессовых грунтов четвертичных отложений [1]
| Наименование грунтов и пределы нормативных значений их показателей текучести | Х-ка грунтов | Характеристики грунтов при коэффициенте пористости e, равном | |||||||
| 0,45 | 0,55 | 0,65 | 0,75 | 0,85 | 0,95 | 1,05 | |||
| Супеси | 0 ≤ IL ≤ 0,25 | cn | 21 (0,21) | 17 (0,17) | 15 (0,15) | 13 (0,13) | - | - | - |
| φn | 30 | 29 | 27 | 24 | - | - | - | ||
| 0,25 < IL ≤ 0,75 | cn | 19 (0,19) | 15 (0,15) | 13 (0,13) | 11 (0,11) | 9 (0,09) | - | - | |
| φn | 28 | 26 | 24 | 21 | 18 | - | - | ||
| Суглинки | 0 < IL ≤ 0,25 | cn | 47 (0,47) | 37 (0,37) | 31 (0,31) | 25 (0,25) | 22 (0,22) | 19 (0,19) | - |
| φn | 26 | 25 | 24 | 23 | 22 | 20 | - | ||
| 0,25 < IL ≤ 0,5 | cn | 39 (0,39) | 34 (0,34) | 28 (0,28) | 23 (0,23) | 18 (0,18) | 15 (0,15) | - | |
| φn | 24 | 23 | 22 | 21 | 19 | 17 | - | ||
| 0,5 < IL ≤ 0,75 | cn | - | - | 25 (0,25) | 20 (0,20) | 16 (0,16) | 14 (0,14) | 12 (0,12) | |
| φn | - | - | 19 | 18 | 16 | 14 | 12 | ||
| Глины | 0 < IL ≤ 0,25 | cn | - | 81 (0,81) | 68 (0,68) | 54 (0,54) | 47 (0,47) | 41 (0,41) | 36 (0,36) |
| φn | - | 21 | 20 | 19 | 18 | 16 | 14 | ||
| 0,25 < IL ≤ 0,5 | cn | - | - | 57 (0,57) | 50 (0,50) | 43 (0,43) | 37 (0,37) | 32 (0,32) | |
| φn | - | - | 18 | 17 | 16 | 14 | 11 | ||
| 0,5 < IL ≤ 0,75 | cn | - | - | 45 (0,45) | 41 (0,41) | 36 (0,36) | 33 (0,33) | 29 (0,29) | |
| φn | - | - | 15 | 14 | 12 | 10 | 7 | ||
ВАРИАНТЫ
| № варианта | Литологическая разновидность горных пород | Длина поверхности скольжения, (L) м | Угол наклона поверхности скольжения α о | Объёмный вес горных пород, слагающих оползень, (γ) г/см3
 Мы поможем в написании ваших работ! | ||||||