Расчет коэффициента запаса откоса

Геомеханическое обоснование параметров вскрышных уступов при разработке мульдообразных залежей

Для оп­ре­де­ле­ния па­ра­ме­т­ров и тем­пов гор­ных ра­бот не­об­хо­ди­мо об­ла­дать ин­фор­ма­ци­ей об ус­той­чи­во­с­ти бор­тов ка­рь­е­ра на за­дан­ный мо­мент вре­ме­ни. При раз­ра­бот­ке муль­до­об­раз­ных за­ле­жей во­про­сы ус­той­чи­во­с­ти при­об­ре­та­ют осо­бый ха­рак­тер вслед­ст­вие спе­ци­фич­но­с­ти за­ле­га­ния по­лез­но­го ис­ко­па­е­мо­го, име­ю­ще­го кра­е­вые вы­хо­ды на по­верх­ность.

За­да­ча ус­той­чи­во­с­ти мас­си­вов по­род яв­ля­ет­ся ча­ст­ной за­да­чей об­щей те­о­рии пре­дель­но­го на­пря­жен­но­го со­сто­я­ния грун­тов, но име­ет весь­ма су­ще­ст­вен­ные осо­бен­но­с­ти, обус­лов­лен­ные спе­ци­фи­кой дви­же­ния масс при на­ру­ше­нии их ус­той­чи­во­с­ти [1]. При­чи­ной на­ру­ше­ния ус­той­чи­во­с­ти в дан­ном слу­чае яв­ля­ет­ся умень­ше­ние вну­т­рен­них со­про­тив­ле­ний в мас­си­ве (раз­ру­ше­ние ес­те­ст­вен­ных упо­ров) вслед­ст­вие об­на­же­ния бор­та при от­ра­бот­ке ме­с­то­рож­де­ния. Рас­смо­т­рим эти во­про­сы при­ме­ни­тель­но к ус­ло­ви­ям Не­рюн­г­рин­ско­го уголь­но­го раз­ре­за. Учи­ты­вая ге­о­ло­ги­че­с­кие ус­ло­вия Не­рюн­г­рин­ско­го ме­с­то­рож­де­ния, приз­ма ве­ро­ят­но­го об­ру­ше­ния бор­та раз­ре­за бу­дет яв­лять­ся ополз­нем сколь­же­ния, то есть ополз­нем по за­фик­си­ро­ван­ной по­верх­но­с­ти, ко­то­рой яв­ля­ет­ся кров­ля уголь­но­го пла­с­та, име­ю­щая бо­лее низ­кие проч­но­ст­ные свой­ст­ва, чем мас­сив вскрыш­ных по­род в це­лом.

Рас­че­ты ус­той­чи­во­с­ти пре­иму­ще­ст­вен­но вклю­ча­ют в се­бя оп­ре­де­ле­ние сдви­га­ю­щих и удер­жи­ва­ю­щих сил (на­пря­же­ний) и ус­та­нов­ле­ние на ос­но­ве срав­не­ния этих сил ко­эф­фи­ци­ен­тов за­па­са ус­той­чи­во­с­ти за­дан­но­го про­фи­ля. Для рас­че­та ус­той­чи­во­с­ти бор­тов ка­рь­е­ров и от­ко­сов от­ва­лов при­ме­ня­ют ме­то­ды ал­ге­б­ра­и­че­с­ко­го сум­ми­ро­ва­ния сил по круг­ло­ци­лин­д­ри­че­с­ким и мо­но­тон­ным кри­во­ли­ней­ным по­верх­но­с­тям и ме­тод мно­го­уголь­ни­ка сил при лю­бой фор­ме по­верх­но­с­ти сколь­же­ния [2, 3]. Урав­не­ние рав­но­ве­сия име­ет вид:

где: ji,ci — со­от­вет­ст­вен­но, угол вну­т­рен­не­го тре­ния и сцеп­ле­ние по ос­но­ва­нию бло­ков, сла­га­ю­щих об­ру­ша­ю­щий­ся борт;

Ni,Ti — со­от­вет­ст­вен­но, нор­маль­ные и ка­са­тель­ные со­став­ля­ю­щие мас­сы эле­мен­тар­ных бло­ков по­ро­ды;

Ii — дли­на на­клон­но­го ос­но­ва­ния бло­ков.

Кри­вая сколь­же­ния для гор­ных по­род ес­те­ст­вен­но­го за­ле­га­ния ха­рак­те­ри­зу­ет­ся в верх­ней сво­ей ча­с­ти тре­щи­ной от­ры­ва, ве­ли­чи­на ко­то­рой за­ви­сит от проч­но­ст­ных свойств по­род и рав­на [3]:

H90=2c/g ctg (45°+j/2) (2)

При раз­ви­тии в мас­си­ве гор­ных по­род си­с­те­мы тре­щин (осо­бен­но тре­щин па­де­ния) вы­со­та вер­ти­каль­но­го от­ко­са приз­мы опол­за­ния мо­жет уве­ли­чи­вать­ся. При про­гноз­ных рас­че­тах ус­той­чи­во­с­ти бор­тов раз­ре­за «Не­рюн­г­рин­ский» тре­щи­но­ва­тость мас­си­ва в яв­ном ви­де не учи­ты­ва­ет­ся, а рас­чет ве­дет­ся по сла­бей­шим проч­но­ст­ным ха­рак­те­ри­с­ти­кам вме­ща­ю­щих по­род. Ус­ред­нен­ные фи­зи­ко-ме­ха­ни­че­с­кие свой­ст­ва вскрыш­ных по­род и по­лез­но­го ис­ко­па­е­мо­го раз­ре­за «Не­рюн­г­рин­ский» пред­став­ле­ны в таб­ли­це 1.

Из таб­ли­цы 1 вид­но, что вскрыш­ные по­ро­ды об­ла­да­ют близ­ки­ми проч­но­ст­ны­ми свой­ст­ва­ми, что поз­во­ля­ет при оцен­ке ус­той­чи­во­с­ти при­ни­мать ус­ред­нен­ные ха­рак­те­ри­с­ти­ки по все­му ком­плек­су вме­ща­ю­щих по­род, то есть: g=2,5 т/м3; j=30°, С=62 т/м2. Рез­кое сни­же­ние проч­но­ст­ных свойств по кон­так­ту поч­вы пла­с­та с ни­же­ле­жа­щи­ми вме­ща­ю­щи­ми по­ро­да­ми поз­во­ля­ет с вы­со­кой сте­пе­нью ве­ро­ят­но­с­ти счи­тать кров­лю ниж­ней пач­ки вме­ща­ю­щих по­род ли­ни­ей ог­ра­ни­че­ния ополз­не­вой приз­мы [2, 3, 4].

Рас­чет ус­той­чи­во­с­ти про­из­во­дил­ся по про­грам­ме, раз­ра­бо­тан­ной на ка­фе­д­ре ге­о­ло­гии МГГУ, дву­мя ме­то­да­ми: ал­ге­б­ра­и­че­с­ко­го сум­ми­ро­ва­ния сил и мно­го­уголь­ни­ка сил. Шаг пе­ре­бо­ра ве­ро­ят­ных кри­вых сколь­же­ния при оп­ре­де­ле­нии раз­лич­ных по­ло­же­ний фрон­та гор­ных ра­бот со­став­лял 1.0 м. Оп­ре­де­ле­ние гра­нич­но­го по­ло­же­ния бор­та, при ко­то­ром от­кос ста­но­вит­ся не­ус­той­чи­вым (h@1,0), про­из­во­ди­лось спо­со­бом по­сле­до­ва­тель­но­го из­ме­не­ния ге­не­раль­но­го уг­ла на­кло­на (b) ра­бо­че­го бор­та раз­ре­за.

Вскрыш­ные по­ро­ды в пре­де­лах за­ле­жи на­хо­дят­ся в на­пря­жен­но-де­фор­ми­ро­ван­ном со­сто­я­нии, и при раз­ви­тии фрон­та гор­ных ра­бот в на­прав­ле­нии па­де­ния уголь­но­го пла­с­та ус­той­чи­вость бор­та раз­ре­за оп­ре­де­ля­ет­ся толь­ко проч­но­ст­ны­ми свой­ст­ва­ми вскрыш­ных по­род без уче­та сла­бо­го кон­так­та. Ли­ния сколь­же­ния про­хо­дит по мас­си­ву, то есть при на­ру­ше­нии ус­той­чи­во­с­ти про­ис­хо­дит скол по­лу­скаль­но­го мас­си­ва и его об­ру­ше­ние с оп­ро­ки­ды­ва­ни­ем. По­это­му угол на­кло­на бор­та раз­ре­за при пе­ре­ме­ще­нии фрон­та гор­ных ра­бот от про­фи­ля I к про­фи­лю VI или от про­фи­ля XIV к про­фи­лю VIII бли­зок к ус­той­чи­во­му уг­лу от­ко­са ус­ту­па и со­став­ля­ет по­ряд­ка 55-65° (рис. 1).

На­и­боль­ший ин­те­рес с точ­ки зре­ния ус­той­чи­во­с­ти бор­та раз­ре­за пред­став­ля­ет раз­ви­тие фрон­та гор­ных ра­бот по вос­ста­нию, то есть от цен­т­ра за­ле­жи к ее кры­ль­ям. В этом слу­чае кри­вая сколь­же­ния про­хо­дит по поч­ве пла­с­та по кон­так­ту, име­ю­ще­му низ­кие проч­но­ст­ные свой­ст­ва, с опол­за­ни­ем мас­си­ва в центр за­ле­жи.

При рас­че­тах ус­той­чи­во­с­ти ре­ша­лись сле­ду­ю­щие за­да­чи:

• ус­та­нов­ле­ние мак­си­маль­но воз­мож­но­го ге­не­раль­но­го уг­ла на­кло­на бор­та раз­ре­за при раз­лич­ных по­ло­же­ни­ях фрон­та гор­ных ра­бот;
• ус­та­нов­ле­ние ко­эф­фи­ци­ен­та за­па­са ус­той­чи­во­с­ти при за­дан­ных па­ра­ме­т­рах бор­та ка­рь­е­ра при на­хож­де­нии фрон­та ра­бот в на­и­бо­лее опас­ной, с точ­ки зре­ния ус­той­чи­во­с­ти, зо­не;
• ус­та­нов­ле­ние за­ви­си­мо­с­ти ко­эф­фи­ци­ен­та за­па­са ус­той­чи­во­с­ти от по­ло­же­ния фрон­та гор­ных ра­бот при за­дан­ных па­ра­ме­т­рах бор­та раз­ре­за;
• ус­та­нов­ле­ние па­ра­ме­т­ров бор­та раз­ре­за при ус­ло­вии обес­пе­че­ния нор­ма­тив­но­го ко­эф­фи­ци­ен­та за­па­са ус­той­чи­во­с­ти (h=1,1) [4].

Рас­сма­т­ри­ва­лось не­сколь­ко ва­ри­ан­тов раз­ви­тия фрон­та гор­ных ра­бот при ус­ло­вии со­блю­де­ния по­сто­ян­ной вы­со­ты ус­ту­па hy=15 м и ра­бо­чем уг­ле его от­ко­са a=75°. На рис. 2 пред­став­лен ре­зуль­тат рас­че­та ус­той­чи­во­с­ти на­и­бо­лее сла­бо­го в ге­о­ме­ха­ни­че­с­ком от­но­ше­нии бор­та. Из рас­че­тов вид­но, что при b@20° ко­эф­фи­ци­ент за­па­са ус­той­чи­во­с­ти ста­но­вит­ся рав­ным нор­ма­тив­но­му, и даль­ней­шее уве­ли­че­ние уг­ла при­ве­дет к опол­за­нию бор­та раз­ре­за. Ши­ри­на ра­бо­чих пло­ща­док при этом со­ста­вит 38 м.

С уче­том не­по­движ­но­с­ти ниж­ней бров­ки бор­та бы­ли про­из­ве­де­ны рас­че­ты ус­той­чи­во­с­ти при раз­лич­ных ге­не­раль­ных уг­лах на­кло­на, по ре­зуль­та­там ко­то­рых был по­ст­ро­ен гра­фик (рис. 3, про­филь V). Гра­фик h=f(b) ото­б­ра­жа­ет за­ви­си­мость ко­эф­фи­ци­ен­та за­па­са ус­той­чи­во­с­ти от ге­не­раль­но­го уг­ла на­кло­на бор­та по­сред­ст­вом из­ме­не­ния ши­ри­ны ра­бо­чих пло­ща­док при по­сто­ян­ной вы­со­те ус­ту­па hy=15 м.

Из гра­фи­ка вид­но, что ко­эф­фи­ци­ент за­па­са ус­той­чи­во­с­ти h=1.24 обес­пе­чи­ва­ет ус­той­чи­вость ра­бо­че­го бор­та при за­дан­ных ши­ри­не пло­щад­ки ус­ту­пов 62 м, вы­со­те 15 м и уг­ле их от­ко­са 75°. Ге­не­раль­ный угол от­ко­са при этом со­став­ля­ет по­ряд­ка 13.5°.

На рис. 3 (про­филь VI) изо­б­ра­жен гра­фик за­ви­си­мо­с­ти h=f(b) при та­ком по­ло­же­нии фрон­та гор­ных ра­бот, ког­да око­ло 70% бор­та на­хо­дит­ся прак­ти­че­с­ки на го­ри­зон­таль­ном ос­но­ва­нии, а лишь его верх­няя часть — на кры­ле за­ле­жи. Ми­ни­маль­ный ко­эф­фи­ци­ент за­па­са ус­той­чи­во­с­ти h@1,12 со­от­вет­ст­ву­ет кон­фи­гу­ра­ции бор­та с ге­не­раль­ным уг­лом от­ко­са 27,68°. Рост ко­эф­фи­ци­ен­та за­па­са ус­той­чи­во­с­ти с уве­ли­че­ни­ем уг­ла от­ко­са с 27° до кри­ти­че­с­ко­го (bкр»55°–60°) вы­зван уве­ли­че­ни­ем объ­е­ма приз­мы об­ру­ше­ния, на­хо­дя­щей­ся на го­ри­зон­таль­ном ос­но­ва­нии.

При на­хож­де­нии фрон­та гор­ных ра­бот в цен­т­ре за­ле­жи (при уг­ле на­кло­на бор­та b»13°) ко­эф­фи­ци­ент h со­став­ля­ет по­ряд­ка 1.9–1.95. По ре­зуль­та­там рас­че­тов по­ст­ро­ен гра­фик опе­ра­тив­но­го оп­ре­де­ле­ния ко­эф­фи­ци­ен­та за­па­са ус­той­чи­во­с­ти при уг­ле на­кло­на бор­та b=13° в за­ви­си­мо­с­ти от по­ло­же­ния ниж­ней бров­ки (рис. 4).

Оце­ни­ва­лась так­же ус­той­чи­вость ра­бо­че­го бор­та в слу­чае раз­ви­тия фрон­та гор­ных ра­бот в на­прав­ле­нии от про­фи­ля VII к про­фи­лю XIII. Рас­че­ты по­ка­за­ли, что ко­эф­фи­ци­ент за­па­са ус­той­чи­во­с­ти при та­ком на­прав­ле­нии раз­ви­тия фрон­та гор­ных ра­бот вы­ше на 20–80%, что свя­за­но с бо­лее по­ло­гим за­ле­га­ни­ем пра­во­го кры­ла за­ле­жи.

На ос­но­ва­нии вы­ше­из­ло­жен­но­го мож­но сде­лать вы­вод, что при при­ня­тых па­ра­ме­т­рах си­с­те­мы раз­ра­бот­ки (вы­со­та ус­ту­па 15 м, угол ра­бо­че­го от­ко­са 75°, ши­ри­на пло­щад­ки 62 м при ге­не­раль­ном уг­ле бор­та 13°) ра­бо­чий борт раз­ре­за на всех эта­пах экс­плу­а­та­ции ме­с­то­рож­де­ния до кон­ца его от­ра­бот­ки бу­дет ус­той­чи­вым.

Под­ра­бот­ка бор­та с бо­ко­вых сто­рон до­пу­с­ти­ма на вы­со­ту не бо­лее двух ус­ту­пов и оп­ре­де­ля­ет­ся ве­ли­чи­ной Н90, то есть глу­би­ной тре­щи­ны от­ры­ва. Бо­лее точ­ные ре­ко­мен­да­ции по воз­мож­но­с­ти бо­ко­вой под­ра­бот­ки бор­тов мо­гут быть вы­да­ны по­сле по­лу­че­ния ин­фор­ма­ции о ха­рак­те­ре и раз­ви­тии на­пря­же­ний в мас­си­ве по ре­зуль­та­там на­тур­ных ис­сле­до­ва­ний. n

1. Цы­то­вич Н.А. Ме­ха­ни­ка грун­тов. М.: Выс­шая шко­ла, 1983.

2. Галь­пе­рин А.М., Ша­фа­рен­ко Е.М. Ре­о­ло­ги­че­с­кие рас­че­ты гор­но­тех­ни­че­с­ких со­ору­же­ний. М.: Не­дра, 1977.

3. Фи­сен­ко Г.Л. Ус­той­чи­вость бор­тов ка­рь­е­ров и от­ва­лов. М.: Не­дра, 1965.

4. Ме­то­ди­че­с­кие ука­за­ния по оп­ре­де­ле­нию уг­лов на­кло­на бор­тов, от­ко­сов ус­ту­пов и от­ва­лов стро­я­щих­ся и экс­плу­а­ти­ру­е­мых ка­рь­е­ров. Л.: ВНИ­МИ, 1972.

5rik.ru

Материалы для учебы и работы

Расчет устойчивости откосов

При разработке котлованов, устройстве выемок и насыпей, планировке площадок с уступами, возведении сооружений на склонах и в некоторых других случаях возникает необходимость в оценке устойчивости грунтов в откосах. Устройство очень кpyтыx откосов может вызвать нарушение его устойчивости и привести к авариям пологие откосы значительно удорожают строительство, поэтому задачей проектировщика является отыскание оптимальной крутизны откоса.

Основные виды нарушения устойчивости откосов:

— оползни вращения, когда массы грунта сползают по криволинейным поверхностям скольжения (рис. 2.16, а);

— оползни скольжения (прислоненный откос), когда массы грунта сползают по подстилающей породе (рис. 2.16, 6);

— оползни разжижения, когда в результате каких-либо воздействий происходит разжижение грунтов и разжиженные массы перемещаются как вязкая жидкость;

— оползни медленного течения, когда грунт как очень вязкое тело постепенно сползает по склону, при этом поверхностные слои перемещаются быстрее ниже расположенных (рис. 2.16, в);

— обвалы, когда перемещаются поверхностные слои грунтов, не обладающие сцеплением;

— оползни обрушения, когда разрушается основание откоса (выдавливанием, суффози­ей и т. п.) И часть массива грунта откалывается, а иногда даже опрокидывается (рис. 2.16, г). Рис. 2.16. Основные виды оползней.

Потеря устойчивости отко­сов происходит в силу следующих причин:

1. устранение естественной опоры грунта в результате разработки траншеи и котлованов;

2. увеличение внешней нагрузки на откос (складирование материалов, возведение сооружений);

3. устройство недопустимо крутых откосов;

4. увеличение веса и снижение сцепления и трения грунта при его увлажнении.

В ряде случаев нарушение устойчивости происходит в результате влияния нескольких причин. Обследования большинства оползней показали, что в однородных грунтах, обладающих трением и сцеплением, потеря уcтойчивости откосов происходит в результате смещения массива грунта по круглоцилиндрической поверхноcти скольжения.

Сущноcть этого, метода заключается в следующем. Задаваясь углом вращения О откоса АВ (рис. 2.17), по радиусу R проводят поверхнocть скольжения АС через точку А, затем призму обрушения АВС делят на n* отсеков и суммируют вес каждого отсека с внешней нагрузкой (при наличии последней), прикладывая равнодействующую в точке, расположенной на поверхности скольжения. Эту силу Рi раскладывают на две составляющие: нормальную Ni к заданной поверхности и касательную Ti. Учитывается также и сцепление грунта по всей поверхности скольжения. Коэффициент надежности откоса в этом случае вычисляется как отношение момента удерживающих сил, к которым относятся силы трения, сцепления и касательная составляющая веса удерживающих отсеков к моменту сдвигающих сил (касательная составляющая веса сдвигающих отсеков). Если в этом отношении сократить радиус вращения, то получим

где f_i=tgφ₁,c_i — соответственно коэффициент внутреннего трения и сцепления і-го участка; l_i— длина дуги скольжения на i-м участке; N_i=Т_iсоsα — нормальная составляющая; T_irt=P_isina- касательная составляющая, действующая против движения призмы обрушения; T_is — то же, но направленная по ходу движения призмы.

В общем случае через точку А можно провести бесконечное множество поверхностей скольжения, поэтому на практике расчет осуществляют по специальной методике, для нескольких (минимум четырех) центров вращения О с определением минимального значения γ_n. Сущность такого приема заключается в следующем: из верхней точки откоса В проводят наклонную линию под углом 360 к горизонту (рис. 2.18). На этой линии располагают точки 01′ 02′ ОЗ’ 04,. на расстояниях, указанных на рис. 2.18, где m=ctga. Эти точки принимают в качестве центров вращения. Проводят сле­ды круглоцилиндрических поверхностей скольжения АС1. АС2. АСз. А.С4,. и для каждой точки поверхности вычисляют значение коэффи­циента запаса устойчивости по формуле (2.22). Затем откладывают некотором масштабе значения a₁=γ₁-1; a₂=γ₂-1; a₃=γ₃—l; а₄=γ₄ -1 в виде отрезков, перпендикулярных линии В04 в соответствующих точках. Через концы этих отрезков строят плавную кривую. К этой кривой проводят касательную, параллельную линии ВО 4′ и точку касания проецируют на линию ВО 4′ для полученной точки О делают пятое построение, аналогичное рис. 2.17, и по формуле (2.22) находят минимальное значение коэффициента запаса устойчивости, которое должно быть не менее 1,1. 1,3 в зависимости от класса сооружения.

Если в основании откоса залегают относительно слабые грунты с углом внутреннего трения менее 100, необходимо дополнительно рассматривать возможность потери устойчивости по круглоцилиндрической поверхности, указанной пунктиром на рис. 2.18, с выпира­нием грунтов основания откоса.

Устойчивость прислоненного откоса определяется, если можно наметить вероятный сдвиг масс грунта по ломаной поверхности скольжения (рис. 2.19).

Оползающий массив грунта разбивают вертикальными плоскостями на ряд отсеков и рассматривают силы, действующие на каждый из них, начиная сверху вниз.

При рассмотрении i-го отсека учитывают приложенную к нему внешнюю нагрузку и силу тяжести грунта отсека, сумму которых Q, раскладывают на два направления: перпендикулярное плоскости сдвига этого отсека по основанию и параллельное ей. Нормальная сила Н, позволяет учесть силы трения ПО основанию A_i В_i. Кроме того, учитывают сцепление грунта при сдвиге по этой плоскости. Дополнительно на отсек действуют неуравновешенное оползневое давление от вышележащих отсеков Е_i-I и неизвестное оползневое давление на нижележащие отсеки E_i. Рассмотрение уравнений равновесия (сумм проекций всех сил на направление А_i В_i и нормаль к этому направлению) позволяет найти значение оползневого давления Е_i передаваемого на следующий отсел. Расчет начинают с первого отсека, на который не давит сверху оползневое давление, т. е. для которого Е_i-I =0. Переходя от отсека к отсеку, достигают последнего отсека, который должен быть устойчивым при Е_i-1≤0, т. е. сила Е_i должна иметь противоположное (отрицательное) направление.

Чтобы откос имел определенный запас устойчивости, сдвигающие силы от собственного веса и внешних нагрузок увеличивают на коэффициент запаса устойчивости γ_i.

При расчете устойчивости по круглоцилиндрическим поверхностям и прислоненных откосов можно учитывать слоистость и даже линзообразность залегания отдельных грунтов, фильтрационное давление потока грунтовых вод и сейсмические воздействия.

• Расчёт общей и местной устойчивости

  Наиболее опасные предельные состояния связаны с потерей устойчивости элементов и системы в целом. В расчётном комплексе SCAD Office имеется режим проверки устойчивости, который позволяет вычислить:

  • Коэффициент запаса устойчивости (показывает во сколько раз нужно увеличить заданную нагрузку, чтобы система потеряла устойчивость);
  • Форму потери устойчивости;
  • Расчётные длины стержневых элементов.

  Требования норм

  Требования к проверке общей устойчивости стальных конструкций содержится в пункте 4.3.2 СП 16.13330.2011

  Отношение критической нагрузки к расчетной для стержневых конструкций, рассчитываемых как идеализированные пространственные системы с использованием сертифицированных вычислительных комплексов (согласно 4.2.5, 4.2.6), должно быть не меньше коэффициента надежности по устойчивости системы ys = 1,3.

  А к проверке железобетонных конструкций в приложении В СП 63.13330.2012 пункт В.8

  При расчете на устойчивость конструктивной системы следует производить проверку устойчивости формы конструктивной системы, а также устойчивости положения конструктивной системы на опрокидывание и на сдвиг.

  и в пункте 6.2.8 СП 52-103-2007:

  …При расчете устойчивости формы конструктивной системы рекомендуется принимать пониженные жесткости элементов конструктивной системы (учитывая нелинейную работу материала), поскольку устойчивость конструктивной системы связана с деформативностью системы и отдельных элементов. При этом значение понижающих коэффициентов в первом приближении рекомендуется принимать, как указано в пп. 6.2.6, 6.2.7 с учетом того, что устойчивость конструктивной системы зависит от сопротивления в основном внецентренно сжатых вертикальных элементов при длительном действии нагрузки и в стадии, приближающейся к предельной. Запас по устойчивости должен быть не менее чем двукратным.

  Задание исходных данных

  Исходные данные для расчёта общей устойчивости системы находятся в специальных исходных данных:

  Читать еще:  Поезд пущен под откос

  

  В появившемся окне задаётся вид расчёта, верхняя граница поиска (граница выше которой поиск коэффициента запаса устойчивости не будет производиться, и от каких нагрузок или комбинаций будет производиться расчёт:

  

  Более подробно об теоретическом обосновании можно прочитать в справке SCAD Office, особенно стоит обратить внимание на различия в результатах расчёта устойчивости стержней между строительными нормами и SCAD.

  

  Анализ результатов

  Коэффициент запаса устойчивости системы будет указан в протоколе, также там будет указан элемент с наименьшим коэффициентом запаса при неподвижных узлах системы.

  

  Во вкладке перемещения — можно посмотреть формы потери устойчивости.

  

  Во вкладке «Постпроцессоры»/»энергетический процессор» — элементы с отрицательной энергией будут ответственны за потерю устойчивости. Чем больше отрицательное значение у элемента, тем больше он отвечает за потерю устойчивости..

  

  Дополнительная информация

  А.В. Перельмутер В.И. Сливкер Расчетные модели сооружений и возможность их анализа. 2011. Раздел 9. Задачи устойчивости и смежные вопросы.

  Земляная плотина с паводковым водосбросом

  3. 3. Расчеты устойчивости откосов.

  Целью расчета является определение минимальных коэффициентов запаса устойчивости откосов плотины для принятого поперечного профиля. Найденный минимальный коэффициент должен быть равным или большим (но не более чем на 10%) допустимого коэффициента запаса устойчивости откоса, принимаемого по табл. 3.9.

  Расчеты устойчивости откосов земляных плотин всех классов выполняются для плоской задачи (на 1 п.м. длины плотины) по методам плоских или круглоцилиндрических поверхностей скольжения.

  Значение [ K ] для плотин класса

  Расчет устойчивости экрана и защитного слоя. Этот расчет выполняется по методу плоских поверхностей скольжения, проходящих по контакту защитного слоя и экрана (проверка устойчивости защитного слоя) и по контакту экрана и тела плотины (проверка устойчивости экрана вместе с защитным слоем).

  Коэффициент запаса устойчивости защитного слоя или экрана вместе с защитным слоем определяется как отношение пассивного Е П и активного Еа давлений, действующих соответственно слева и справа от вертикали АВ (рис.3.4)

  К = , (3.13)

  Еа = G 1 cos  1 sin  1 , (3.14)

  Е П = G 1 cos 2  1 tg  + G 2 tg(  +  2 ) + C(L 1 cos  1 + L 2 cos  2 ). (3.15)

  Здесь G 1 — вес защитного слоя (или экрана с защитным слоем)

  справа от вертикали АВ;

   1 — угол наклона защитного слоя или экрана к горизонту;

   — угол внутреннего трения (не контакте двух грунтов принимается меньшее значение);

  G 2 — вес части защитного слоя (или экрана с защитным слоем) слева от вертикали АВ, дающий минимальное значение слагаемого G 2 tg (  + 2 ). Минимальное значение этого слагаемого определяется подбором, задаваясь различными значениями угла  2 c интервалом 5 0 , начиная c  2 =0°;

  С — сцепление (при расчете защитного слоя С =0);

  L 1 = BD — длина плоскости скольжения защитного слоя по экрану (или экрана вместе с защитным слоем по телу плотины);

  L 2 — длина основания защитного слоя (или экрана вместе с защитным слоем) слева от вертикали А B , соответствующая, минимальному значению слагаемого

  G 2 tg (  + 2 ) .

  Если G 2 tg (  + 2 ) min при  2 = 0, то L 2 = ВС.

  Расчет устойчивости низового откоса. Расчет устойчивости низового откоса плотины выполняется по методу круглоцилиндрических поверхностей скольжения для основного расчетного случая, соответствующего установившейся фильтрации в теле плотины, когда уровень воды в BБ равен НПУ, а в нижнем бьефе — максимально возможному уровню, но не более 0,2 Н пл .

  На миллиметровой бумаге в масштабе вычерчивается поперечное сечение плотины в русловой ее части (рис. 3.5), наносится кривая депрессии, а низовой откос с переменным заложением или при наличии на нем берм усредняется. Из середины этого откоса (точка «с») проводится вертикаль СД и линия СЕ под углом 85 0 к откосу. Из точек «А» и «В» как из центров очерчиваются две дуги окружности с радиусом R 0 , которые пересекаются в точке «0». Значение радиуса определяется как

  R 0 = (3.16)

  Величины R H и R B определяются по табл. 3.10 в долях высота плотины.

  Проведя из точки «с» дугу радиусом r = ОС/2 до пересечения с линиями СД и СЕ, находится многоугольник Oe dba , в котором располагаются центры наиболее опасных поверхностей скольжения.

  Расчетная кривая скольжения радиусом R должна пересекать гребень плотины и захватывать часть основания плотины, если в основании расположен нескальный грунт. В случае скального грунта основания кривая скольжения должна касаться его поверхности.

  голоса

  Рейтинг статьи