Geo5 расчет устойчивости откоса
Выполнение расчетов
Расчеты дорожной одежды
- выполнение расчетов конструкций дорожных одежд по методикам:
- ОДН 218.046-01 «Проектирование нежестких дорожных одежд» (Россия);
- МОДН 2-2001 «Проектирование нежестких дорожных одежд» (СНГ);
- СН РК 3.03-19-2006 «Проектирование нежестких дорожных одежд» (Казахстан).
- при расчетах величина нормативного давления колеса принимается равной 800 кПа для капитальных типов дорожных одежд и 600 кПа для облегченных и переходных в соответствии с п.4.2.3 ГОСТ 32960-2014 «Дороги автомобильные общего пользования. Нормативные нагрузки, расчетные схемы нагружения».
Расчеты выполняются в последних версиях программынх продуктов IndorPavement, Credo Радон или Topomatic Робур с предоставлением полных протоколов (отчетов).
|
|
|
| IndorPavement | Credo Radon | Topomatic Robur |
Расчеты земляного полотна
- устойчивости откосов в условиях подтопления, сейсмического воздействия;
- устойчивости откосов высоких насыпей и глубоких выемок;
- упруго-пластической осадки (также с учетом изменения порового давления в соответствии с теорией фильтрационной консолидации);
- времени консолидации земляного полотна;
- сдвига и выпирания слабых грунтов в основании (коэффициент стабильности);
- разработка проектов противодеформационных мероприятий в сложных инженерно-геологических условиях любой сложности;
- свайное основание с гибким или жестким ростверком;
- струйная цементация грунта (Jet grouting);
- облегченные насыпи;
- песчаные сваи в оболочках из геоматериалов.
Расчёты выполняются в программном комплексе ГЕО5.
|
| Программный комплекс Geo5 |
Расчеты армогрунтовых и гравитационных подпорных стен
Выполенение комплексного расчета подпорных стен осуществляется в соотсетвтсии с ОДМ 218.2.027-2012 «Методические рекомендации по расчету и проектированию армогрунтовых подпорных стен на автомобильных дорогах» и велючает в себя:
1. внешняя (общая) устойчивость:
- горизонтальное смещение армогрунтового блока;
- опрокидывание всего блока армированного грунта;
2. местная устойчивость:
- разрушение при разрыве отдельных армоэлементов
- разрушение при деформации (выдергивании) армирующих элементов;
3. общая устойчивость по общепринятым методам предельного равновесия.
Проверка устойчивости армогрунтового
блока на опрокидывание и сдвиг
Проверка устойчивости блоков облицовки на
опрокидывание и сдвиг по шву над блоком
Geo5 расчет устойчивости откоса
Ссылка для цитирования этой статьи:
Каменчуков А.В., Николаева Г.О., Горшков Н.И., Ловцов А.Д. Оценка устойчивости откосов системы «земляное полотно – дорожная одежда» с нарушенной структурой // Транспортные сооружения, 2020 №4, https://t-s.today/PDF/05SATS420.pdf (доступ свободный). Загл. с экрана. Яз. рус., англ. DOI: 10.15862/05SATS420
Оценка устойчивости откосов системы «земляное полотно – дорожная одежда» с нарушенной структурой
1 Каменчуков А.В., 2 Николаева Г.О., 1 Горшков Н.И., 1 Ловцов А.Д.
1 ФГБОУ ВО «Тихоокеанский государственный университет», Хабаровск, Россия
2 ФГБОУ ВО «Северо-Восточный федеральный университет имени М.К. Аммосова», Якутск, Россия
Автор, ответственный за переписку: Каменчуков Алексей Викторович, e-mail: 006641@pnu.edu.ru
Аннотация. В статье рассмотрены вопросы оценки устойчивости нестандартных грунтово-геологических систем в сложных условиях. Выполнен аналитический обзор современных методов и средств оценки устойчивости откосов насыпи. Рассмотрены особенности работы насыпи в районах распространения многолетнемерзлых грунтов. Отдельное внимание отдано вопросу устойчивости насыпей на талом основании. Изучены особенности проектирования насыпей на многолетнемерзлых грунтах при сохранении или частичном оттаивании мерзлых грунтов. Представлены два варианта расчетных статических схем поверхностей скольжения: основание – земляное полотно и основание – земляное полотно – дорожная одежда. Представлены основные причины приводящие к потере устойчивости грунтовых откосов. На основе результатов полевых исследований определены физико-механические характеристики грунтов насыпи и основания земляного полотна, которые стали основой для математического моделирования и оценки устойчивости откосов насыпи. В программных комплексах GeoStab (демо) и Geo5 (учебная лицензия), на основе метода конечных элементов и результатов полевых исследований, построены цифровые модели насыпей на слабом основании. Выполнен расчет устойчивости системы «основание – земляное полотно» под действием стандартной равномерно-распределенной нагрузки. Предложены два варианта усиления системы, для повышения ее устойчивости: армирование грунтовыми анкерами и геосинтетическими материалами. Так же проверена адекватность гипотезы о влиянии состояния покрытия дорожной одежды на устойчивость насыпи. Рассмотрены две модели системы и основание – земляное полотно – дорожная одежда: без трещин на полосе накати и с трещинами. Установлено что дефекты покрытия влияют на устойчивость системы только при наличии землетрясения средней силы и более сильных. Даны рекомендации по усилению откосов насыпей, работающих в сложных грунтово-геологических условиях.
Ключевые слова: автомобильная дорога; насыпь; дорожная одежда; деформация; физико-механические характеристики; напряженно-деформированное состояние; моделирование; устойчивость откосов
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.
ISSN 2413-9807 (Online)
Уважаемые читатели! Комментарии к статьям принимаются на русском и английском языках.
Комментарии проходят премодерацию, и появляются на сайте после проверки редактором.
Комментарии, не имеющие отношения к тематике статьи, не публикуются.
Geo5 расчет устойчивости откоса
· План гидротехнических сооружений. М1:1000;
· Технический отчет об инженерно-геологических изысканиях;
· Поперечные профили (сечения) откосов.
Для расчетного анализа приняты сечения 1-1 (у подходной дамбы) и 2-2 (берегоукрепление): отметка поверхности покрытия – 7,0 (высота откоса 2,08м), заложение откосов – 1:2, Ширина проезда по дамбе – 7,2м. Поверхность откоса укрепляется габионной конструкцией по слою щебня на каменной наброске с упором в основании. Рекомендуется применение армирующе-разделяющей прослойки из тканого геотекстиля прочностью 33 кН/м2 под конструкцией укрепления откоса и дорожной одеждой на границе с грунтом естественного основания. Ближайшие к сечениям скважины – №39, 40 (1-1) и № 8 (2-2) выбраны для моделей грунтового основания исходя из наиболее неблагоприятных геологических условий.
Наименование и мощность грунтов
Наименование и мощность грунтов в основании (скв. 39-40 у сечения 1-1):
1) ИГЭ-1 насыпные грунты: пески пылеватые средней плотности с гравием – 0,6÷1,8м;
2) ИГЭ-3 пески пылеватые средней плотности влажные и насыщенные водой – 4,3÷5,6м;
3) ИГЭ-2 пески мелкие средней плотности влажные и насыщенные водой – 1,5÷0м;
4) ИГЭ-8 супеси пылеватые пластичные – 3,1÷3,2м;
5) ИГЭ-14 супеси пылеватые пластичные с гравием, галькой, валунами – 4,1÷3,1м;
6) ИГЭ-15 супеси пылеватые твердые с гравием, галькой, валунами – 0÷1,4м;
7) ИГЭ-16 суглинки легкие пылеватые полутвердые с гравием, галькой – 5,2÷5,3м.
Наименование и мощность грунтов в основании (скв. 8 у сечения 2-2):
1) ИГЭ-3 пески пылеватые средней плотности влажные и насыщенные водой – 5,7м;
2) ИГЭ-9 Супеси пылеватые текучие – 3,6м;
3) ИГЭ-14 супеси пылеватые пластичные (Il 
Геотехнический расчет устойчивости и деформаций
Численный анализ деформаций и устойчивости насыпи выполнен при помощи программного комплекса геотехнических расчетов PLAXІS 2D по методу конечных элементов (МКЭ).
Применение численных методов расчета (МКЭ) регламентируется такими документами как: СП 16.13330.2012 «Инженерная защита территорий, зданий и сооружений от опасных геологических процессов. Основные положения» (Актуализированная редакция СНиП 22-02-2003) и ОДМ 218.2.006-2010 Рекомендации по расчету устойчивости оползнеопасных склонов (откосов) и определению оползневых давлений на инженерные сооружения автомобильных дорог.
При создании геометрической модели грунтовые кластеры разбиваются на сеть 15- узловых треугольных изопараметрических конечных элементов, в которых перемещения определяются во всех узлах, а напряжения (вычисляются по методу К.Терцаги) – в 6 точках. Вертикальные отметки в модели соответствуют предоставленным, за 0 по оси X принят край левой бровки откоса. Расчет деформаций модели в рассматриваемом случае ведется с учетом изменения (взаимных перемещений) координат узлов по обновляемой сети элементов и с перерасчетом взвешивающего давления вод (учитывается снижение эффективного веса грунтов в воде и изменение их объема). Грунтовая модель – упругопластическая, Кулона-Мора (для бетона – линейно-эластичная).
Геотехнические расчеты проводились в соответствии с положениями «Пособия по проектированию земляного полотна автомобильных дорог на слабых грунтах (к СНиП 2.05.02-85)» и ОДМ 218.5.003-2010. Постоянная нагрузка, учитываемая в расчетах – 45 кН/м 2 (для автомобильной дороги подходной дамбы, сечение 1-1), принята по ГОСТ Р 52748-2007 «Нормативные нагрузки, расчетные схемы нагружения и габариты приближения». У сечения 2-2 для проверки критических условий работы откоса в 0,4м от края бровки задана нагрузка 10 кН/м 2 длиной 7,0м (например, от толпы людей или проезда пожарной машины).
Из положений механики грунтов известно, что напряженное состояние в какой-либо точке грунта рассматривается как предельное в том случае, когда незначительное добавочное воздействие нарушает равновесие и приводит грунт в неустойчивое состояние. Разрушение грунта происходит в результате преодоления внутренних сил трения и сцепления между частицами по определенным поверхностям скольжения.
В общем виде устойчивость сооружения определяется коэффициентом безопасности, представляющим собой отношение максимально возможной прочности грунта τпред к минимальному значению, необходимому для обеспечения равновесия τдейств: Кбез = τпред / τдейств
Если формулу представить в виде стандартного условия Кулона, то она примет вид: Кбез = ( σ n ∙ tg φ’ + c ‘) / ( σ n ∙ tg φ r + cr),
где c ‘ и φ’ – исходные параметры прочности и σ n – фактическое нормальное напряжение; cr и φ r – параметры прочности, сниженные в ходе расчета до минимальных значений, достаточных для поддержания равновесия.
Метод снижения прочности (SRM – shear reduction method) по принципу расчета схож с методом Р.Р. Чугаева, известном в гидротехническом строительстве. Метод снижения прочности реализован в программах, работающих на основе метода конечных элементов и конечных разностей (Plaxis, GEO5, Phase2, FLAC). Прогноз разрушения осуществляется путем одновременного понижения обоих показателей сдвиговой прочности: cr = с / К уст и φ r = φ / К уст,
где Куст – коэффициент снижения прочности, соответствующий коэффициенту устойчивости в момент разрушения.
Последовательность расчета следующая: коэффициенту снижения прочности ( Куст) присваивается значение Куст=1. В ходе расчета Куст увеличивается, при этом сопротивление сдвигу и деформация оцениваются на каждом этапе до наступления разрушения. Результаты вычислений приводятся в виде графиков, на которых показано влияние коэффициента снижения прочности ( Куст) на смещение контрольной точки (узла сетки конечных элементов). Критерий разрушения модели определяется условием Кулона-Мора. Если в результате конечно-элементного расчета будет получено решение для последнего устойчивого состояния откоса, то график расчетов примет горизонтальное положение и коэффициент снижения прочности будет соответствовать коэффициенту устойчивости Куст.
Требуемый коэффициент устойчивости согласно разделу 5 СП116.13330.2012 следует определять по формуле: Ктр= γн ∙ ψ / γ d ,
где γн — коэффициент надежности по назначению сооружения – повышенный (класс сооружения КС-3), ввиду сложности объекта строительства (п.10 ГОСТ 27751-2014), минимальное значение γн = 1,1; ψ – коэффициент сочетания нагрузок, ψ = 1,0; γ d – коэффициент условий работы, учитывающий характер воздействий, возможность изменения свойств материалов со временем, степень точности исходных данных, приближенность расчетных схем, тип сооружения, конструкции или основания, вид материала и другие факторы, устанавливается в диапазоне 0,75 ≤ γ d ≤1,00. Принят минимальным, γ d = 0,75 исходя из назначения сооружения. Таким образом,
Ктр = 1,1 ∙ 1 / 0,75 = 1,47
Результаты расчетов в графическом виде представлены в Приложении.
Geo5 расчет устойчивости откоса
Здравствуйте:
Вопрос по модулю расчет устойчивости откосов.
Где можно посмотреть инструкцию как им пользоваться ?
В справке к программе я почему то так ничего и не нашел.
| Кузмичев Алексей |
| Посмотреть профиль |
| Найти все сообщения от Кузмичев Алексей |
| Добавить Кузмичев Алексей в список друзей |
Спасибо за ответ.
начал считать устойчивость откоса у высокой насыпи (H-25 м)
основная площадка на этой насыпи — из палитры стандартной конструкции (защитный слой толщиной 0,8м) к низу которого пристыкованы откосы насыпи и берма справа, шириной поверху 8 метров).
Ввел коды нагрузок (как я понял их надо указать такие же как и коды нагрузок ??)
указал величину распределенной нагрузки (посмотрел по справочникам — нормативная 80 кн/м умноженная на коэффициент по высоте насыпи)
и указал отступ.
во вкладке с материалами указал характеристики грунтов, а на вкладке контур поперечника указал из какого грунта состоит насыпь и берма
Программа сделала расчет.
почему то насыпи не стоит из такого грунта (грунт щебенистый с низким процентом заполнения суглинком) уд.вес. 20.2, угол 36, сцепление 2 (в основании лежит такой же грунт.
Показалось странным, что указанная распределенная нагрузка идет почем то по низу защитного слоя и по всей ширине низа защитного слоя ??
Что я неправильно сделал ??
Как можно задать ширину распределенной нагрузки ? если она от подвижного составив и веса ВСП должна быть шириной 3,50 м.
и как с помощью этого модуля проверить устойчивость откоса в выемке ?
| KOLYAMBA |
| Посмотреть профиль |
| Найти все сообщения от KOLYAMBA |
| Добавить KOLYAMBA в список друзей |
| почему то насыпи не стоит из такого грунта (грунт щебенистый с низким процентом заполнения суглинком) уд.вес. 20.2, угол 36, сцепление 2 (в основании лежит такой же грунт. |
Не совсем понял что тут имеется ввиду, поясните пожалуйста подробнее.
| Показалось странным, что указанная распределенная нагрузка идет почем то по низу защитного слоя и по всей ширине низа защитного слоя ?? Что я неправильно сделал ?? Как можно задать ширину распределенной нагрузки ? если она от подвижного составив и веса ВСП должна быть шириной 3,50 м. |
Положение распределенной нагрузки определяется между двумя любыми закодированными Узлами, которые предварительно можно добавить и коды которых соответственно должны быть заданы в Исходных данных (см. вложение)
| и как с помощью этого модуля проверить устойчивость откоса в выемке ? |
Изображения
|
2020-10-30_17-14-58.jpg (89.5 Кбайт, 835 просмотров) |
|
|
2020-10-30_17-22-46.jpg (73.8 Кбайт, 766 просмотров) |
| Кузмичев Алексей |
| Посмотреть профиль |
| Найти все сообщения от Кузмичев Алексей |
| Добавить Кузмичев Алексей в список друзей |
Спасибо за ответы — теперь понятно как задать участки приложения нагрузки.
Некорректно написал:
у меня насыпь и основание насыпи из одного и того же грунта, Основные характеристики грунта (щебенистый грунт с суглинистым заполнителем около 10-12%).
-удельный вес-20,2 кн/М3
По методике ДальНИИ определили следующие характеристики (они фактически схожи с песком):
-угол внутреннего трения 36 градусов
-сцепление 2 кПа
высота насыпи 25,6 метра (заложение откосов типовое 1:1,5 до 6 м, 1:175 до 12 м и далее 1:2)
На насыпь действует поездная нагрузка 148 кН/м
Так вот по расчетам ROBUR — из такого грунта — насыпь не устойчива (не стоит) — коэффициент устойчивости 0,77.
Перепроверил расчеты в программе GEO5, которая считает по нескольким методам.
Так там получается вот такой результат по коэффициенту устойчивости:
Проверка устойчивости откоса (все методы)
Bishop : FS = 1,31
Fellenius / Petterson : FS = 1,12
Spencer : FS = 1,31
Шахунянц : FS = 1,15
Причем потеря устойчивости по кгруглоцилиндрической поверхности возможна только в верхней части насыпи
а Робур показывает вот что:
Конечно — разные программы возможно считают по разному, но в робуре из такого же грунта по расчету не устойчива и трехметровая насыпь на таком же основании ?
И еще пожелание по расширению функционала программы:
очень бы хотелось видеть учет осадки — так как он напрямую влияет на объемы земляных работ.
Инженерные расчеты
Специалисты компании «Алькомп-Инжиниринг» готовы выполнить анализ и расчеты устойчивости склонов с использованием программных комплексов GEO5, MIDAS GTS NX, GeoStab.
Примеры построенных объектов, расчеты по которым выполнены нашими специалистами:
Водоем расположен на высоте 2250 метров, его глубина – 12 метров (уровень воды – 10 метров), водоизмещение – 21 600 м 3 , общая площадь – 15 000 м 2 . Вода для наполнения резервуара подается из реки Архыз с подножья горы. Кроме того, организован дополнительный водосбор с близлежащих ручьев. К водоему подключено около 100 снежных пушек и ружей.
Подпорная стена предназначенная для укрепления горного склона, состоит из двойного ряда буронабивных свай, общее число которых – более 550. Протяженность подпорной стены составляет 355,57 метра.
Первый в России проект укрепления склона, выполненный по технологии и в сотрудничестве с компанией Terre Armee.
Сооружение выполнено в виде подпорных стен из армированных насыпей высотой 12 метров, работает как контрбанкет и защищает автомобильную дорогу от оползневых явлений. Подпорные стены сочетаются с двумя водотоками, пересекающими дорогу, которые выполнены из габионных конструкции, полимерных труб и матрацев «Рено». Для защиты от обвально-скальных явлений по склону над дорогой расположены сетчатые заграждения.
Тип облицовки – TerraClass, общая длина – 418 метров, максимальная высота – 12 метров, площадь поверхности – 4700 м 2
Рамная конструкция, боковые части которой с нагорной стороны выполнены в виде двухрядной свайной подпорной стенки, а со стороны реки — однорядной. В верхней части конструкции сваи объединены ростверками.
Инженерно-защитные сооружения предназначены для защиты участка железной дороги «Адлер – Альпика-Сервис», который находится в районе населенного пункта Кепша и проходит вплотную к склону. Представляют собой 31 подковообразную (с-образную) подпорную стенку, защищающую 19 опор железнодорожной эстакады.
GEO5 – это комплекс автономных программ, который позволяет решать большинство геотехнических задач. Программа предназначена для расчёта устойчивости откосов слоистого грунтового массива общего вида. Поверхность скольжения может быть круговой (методы Бишопа, Петтерсона, Спенсера) или полигональной (методы Сарма, Спенсера). Программу можно использовать для расчёта устойчивости выемок, насыпей, анкерованных опорных конструкций.
Возможности GEO5:
- выполнение проверочных расчетов с применением классических методов (предельного состояния, коэффициента запаса);
- встроенная база данных грунтов и горных пород;
- быстрая и надёжная оптимизация круговых и полигональных поверхностей скольжения;
- любое количество нагрузок, применимое к конструкции (полосовые, трапецеидальные, линейные);
- любое количество анкеров ;
- возможность моделирования воздействия воды уровнем грунтовой воды или изолиниями порового напряжения;
- расчёт резкого понижения У.Г.В., трещины растяжения;
- возможность выполнения любого количества расчётов на одном этапе проектирования;
- простое моделирование твёрдых тел;
- сейсмическое воздействие;
- применяемые методы расчёта: Bishop, Fellenius (Petterson), Spencer, Morgenstern-Price, Sarma, Janbu, Шахунянц, ITFM (китайские стандарты);
- возможность вычисления выхода поверхностей скольжения в процессе оптимизации;
- рассмотрение грунтовых слоев;
- возможность ввода в расчёт гео-укрепления;
- расчёт в эффективных и полных параметрах грунтов;
- возможность выполнения любого количества расчётов на одном этапе строительства;
- возможность ограничения оптимизации поверхности скольжения;
- импорт и экспорт файлов в формате DXF.
Пакет программ MIDAS GTS NX предназначен для выполнения комплексных геотехнических расчетов.
Области применения MIDAS GTS NX:
- совмещенные расчеты;
- расчет стадий возведения;
- работа с большими моделями;
- расчеты кривых в плане и профиле тоннелей с учетом сложных геологических условий;
- расчет котлованов и временных конструкций;
- расчеты оснований и фундаментов;
- расчеты устойчивости склонов и насыпей;
- расчет фильтрации грунтовых вод;
- расчет консолидации грунтов;
- динамические расчеты, в том числе, расчеты на сейсмические возведения.
Программа GeoStab предназначена для оценки общей устойчивости откосов или котлованов в условиях сложного геологического строения грунтового массива. Программа позволяет проводить расчет коэффициента запаса устойчивости, а также определять оползневое давление. Программа рассчитывает коэффициент запаса устойчивости по методу касательных сил и по методу круглоцилиндрических поверхностей скольжения. Оползневое давление вычисляется по методу Шахунянца. Определение оползневого давления и коэффициента устойчивости осуществляется в GeoStab с учетом внешних нагрузок (сейсмичности, сосредоточенных и распределенных сил), анкеров (сцепления и преднатяжения по корню) и нагелей (сцепления о боковой поверхности). GeoStab имеет сертификаты соответствия нормативным документам.
Возможности GeoStab:
- вычисление коэффициента запаса устойчивости для заданной поверхности скольжения;
- поиск опасной круглоцилиндрической поверхности скольжения с минимальным коэффициентом устойчивости или с коэффициентом устойчивости менее допустимого при максимальном объеме призмы сдвига;
- учет сложного геологического строения грунтового массива: непараллельное расположение слоев, включения в форме линз, выход геологических слоев на поверхность под углом;
- задание неизвестных физико-механических характеристик грунтов по справочнику, согласно СП 50-101-2004;
- учет ограждающей конструкции для котлованов;
- построение геометрической модели осуществляется при помощи встроенного САПР-редактора;
- задание геологии по отсканированному геологическому разрезу или импорт готовой геометрии из DXF-файла;
- возможность сохранения результатов вычислений в виде графического отчета в формате Word.
