Freewaygrp.ru

Строительный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Угол откоса призма обрушения

Занятие 3. МЕТОДИКА РАСЧЕТА ДАВЛЕНИЯ СЫПУЧЕГО ТЕЛА НА ОГРАЖДЕНИЯ

Скачать:

«Задача о распределении напряжений внутри сыпучего тела и на его поверхности соприкосновения с другими телами принадлежит к числу труднейших задач строительной механики» /Рабинович И.М./ [9] .

Сложность и неопределённость задачи состоят в том, что частицы, образующие упругое тело, имеют различную величину и форму, различную твердость и шероховатость; что между ними действуют силы трения, которые, в свою очередь, меняются в зависимости от степени влажности сыпучего тела. Кроме сил трения, действуют еще более неопределенные силы прилипания (сцепления).

Значительные изменения величины и направления давления земли вызывают: способ и последовательность засыпки земли позади ограждения, естественное и искусственное трамбование, случайные или систематические сотрясения грунта, малейшие осадки и перемещения стенки под влиянием собственного веса.

Становится ясно, насколько трудно в данном случае разработать приемлемые теории расчета. Поэтому все теории, предложенные до настоящего времени, оперируют с идеальным сыпучим телом (моделью), наделенным некоторыми гипотетическими однородными свойствами.

Существующие в настоящее время основные методы расчета давления сыпучего тела на ограждения основаны на предложенной в восемнадцатом веке теории Ш.О. Кулона (рис. 1, а), вошедшей в историю под кратким названием «теория Кулона». Далее рассмотрим, в чём она состоит.

1. ТЕОРИЯ КУЛОНА

Вначале перечислим упрощающие гипотезы, на которых эта теория основана:

1. Сыпучее тело (земляная масса) рассматривается как однородная сплошная среда, способная воспринимать только сжимающие и сдвигающие усилия;

Рис. 1. Учёные – инженеры, разработавшие практические методы расчёта давления сыпучего тела на ограждения

а — Кулон Шарль Огюстен (1736 — 1806): французский военный инженер. В 1781 г. сформулировал законы сухого трения;
б — Ребхан Георг (1824 — 1892): Венский профессор, инженер – строитель;
в — Понселе Жан Виктор (1788-1867): французский математик и инженер. Заложил основы проективной геометрии

2. Принимается, что при равновесии результирующее напряжение на любой площадке внутри сыпучего тела может отклоняться от нормали к площадке на угол, не превышающий некоторой величины α, которая зависит от физических свойств данного сыпучего тела. (Мы уже знаем, что этот угол равен углу внутреннего трения φ);

Схема к оценке состояния равновесия тела на плоскости а – горизонтальная плоскость; б – наклонная плоскость;

* Если на тело, способное скользить по плоскости, действует сила Р, наклоненная к нормали по углом α, то нормальная составляющая имеет величину N=P·cos α, сила трения из условия равновесия не может превысить величины N·f 1 = P·f ·cos α (рис. 2). Кроме того, сдвигающая сила равна T=P·;sin α. До тех пор, пока T 1 Здесь f – коэффициент трения, f = tgφ.

3. Предполагается, что стенка, уступая давлению сыпучего тела, начинает отодвигаться и определяется не то давление, которое она испытывает при обычных условиях, а то предельное, которое отвечает первому мгновению процесса отодвигания стенки. Кулон считал, что давление на стенку при обычных условиях не может превысить того, которое отвечает моменту нарушения равновесия и началу обрушения;

4. Принимается следующая гипотеза разрушения системы стенка- грунт: от сыпучего тела отделяется клин, ограниченный с одной стороны поверхностью подпорной стенки, а с другой стороны – плоскостью, проходящей через основание стенки (см. рис. 1). Эта плоскость называется плоскостью обрушения или плоскостью скольжения, а клин – призмой обрушения. Сам клин рассматривается при этом как абсолютно твёрдое тело;

5. Задача решается в условиях «плоской задачи»: предполагается, что стенка имеет неограниченную длину, и что профиль земляной массы и все прочие условия остаются по длине стенки постоянными. Таким образом, расчет ведется для участка стенки длиной . Призма обрушения имеет при этом высоту, также равную единице ().

Наметив ограничения, мы вплотную подошли к сути теории.

Рис. 3. Схема к определению давления сыпучего тела на ограждение а – формирование призмы (клина) обрушения; б – призма обрушения, отделённая от внешней среды

1. рассмотрим давление, оказываемое на некоторый участок АВ подпорной стенки (рис. 3);

2. проведем плоскость естественного откоса ВD;

3. вообразим, что линия ВС есть след плоскости обрушения, угол ее наклона к горизонту обозначим через θ;

4. призма обрушения «сползает» по поверхности ограждения и некоторой плоскости обрушения ВС;

5. рассмотрим момент начала сползания, когда связи между грунтом и ограждением ещё существуют, но напряжение в них – максимально. К этому случаю применяются условия равновесия, поэтому выделим призму обрушения и заменим действие отброшенных связей равнодействующими: E – в связях между ограждением и сыпучим телом; R – в связях между частицами сыпучего тела по поверхности обрушения (рис. 3, б);

6. Кроме реакций в связях, на призму обрушения действует её собственный вес (пригрузка на поверхности здесь не рассматривается): G = пл. тр. ABC · γ (здесь γ – удельный вес грунта, кН/м 3 );

7. В момент нарушения равновесия, когда клин начнет сползать вниз, преодолевая силы трения (силы сцепления приняты равными нулю) равнодействующие отклонятся от перпендикуляра к поверхности на соответствующий угол трения (рис. 3,б, рис. 4,а): φ – для поверхности обрушения ВС («грунт по грунту») и φ – для поверхности стенки – «грунт по стенке» (угол трения грунта о стенку часто принимают равным нулю: т.е. стенка принимается идеально гладкой);

Равновесие призмы обрушения а – силы, действующие на призму обрушения; б – треугольник сил

8. Три силы – E, R и G находятся в равновесии, если они пересекаются в одной точке и треугольник сил – замкнут (рис. 4,б). Нас интересует сила E, которая противоположна давлению земли на ограждение;

9. Далее по теореме синусов:

10. Однако в правую часть выражения (2) входит неизвестный угол θ, который определяет также и вес призмы обрушения G. То есть θ является единственной независимой переменной в этой формуле. Каждому значению этого угла соответствует новое положение плоскости обрушения, новое значение веса призмы G и новое значение силы E. Необходимо определить то значение θ, при котором величина E достигает максимума. Такое значение существует, т.к. при совпадении линий ВС и ВD (когда θ = φ) призма обрушения лежит на естественном откосе и, являясь абсолютно твердым телом (см. гипотезы), не давит на стенку. В то же время при совпадении линии ВС с АВ призма обрушения не существует, следовательно G = 0 и E = 0. То есть искомая точка C лежит где-то между точками А и D.

Далее рассмотрим несколько удачных примеров дальнейшего развития теории Кулона.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Рекомендуемое

1. Для определения крутизны откоса принимаем буквенные обозначения величин:

h — высота откоса, м ;

q — крутизна (угол) откоса, град;

с и j — предельные значения удельного сцепления, кПа, и угла внутреннего трения, град, определяемые по формулам:

(1)

где c I и j I — расчетные значения соответственно удельного сцепления, кПа, и угла внутреннего трения, град, определенные согласно требованиям СНиП 2.02.01-83;

kst — коэффициент устойчивость, определяемый по формуле

(2)

здесь g n и g c — соответственно коэффициенты надежности по назначению и условий работы, принимаемые в соответствии со СНиП 2.02.01-83; для земляных сооружений высотой (глубиной) до 10 м со сроком службы до 5 лет допускается принимать значение коэффициента надежности по назначению g n = 1,05;

g I — расчетное значение удельного веса грунта, кН/м 3 , определяемого в соответствии с требованиями СНиП 2.02.01-83. Удельный вес, кН/м 3 , вычисляется путем умножения плотности, т/м 3 , на величину ускорения силы тяжести, 9,8 м/с 2 .

2. Находим число единиц загружения K в заданной нагрузке q , кПа, на поверхности грунтового массива по формуле

(3)

При отсутствии нагрузки на поверхности или ее расположении от бровки выемки на расстояниях, больше установленных в п. 5 , принимается К = 0.

3. Определяем параметр устойчивости по формуле

4. Требуемый угол откоса q находим по значениям j , К и Е следующим образом:

при Е £ 0,25 по графикам на черт . 1-5 с интерполяцией для промежуточных значений j и Е;

при Е > 0,25 по формуле

где q — предельное значение q (обозначено на верхнем обрезе координатной сетки на черт. 1-5 );

q 0,25 — значение q , соответствующее Е = 0,25.

5. Для временных откосов (со сроком службы до одного года) минимальное приближение к бровке bf , м, нагрузки, которую допускается не учитывать ( К = 0) при нахождении значения q , допускается определять в зависимости от ширины призмы обрушения откоса b , м:

а) при нагрузке от сыпучего материала с удельным весом g m £ 18 кН/м 3 (например, от отвала грунта), отсыпанного под углом естественного откоса, но не более 45 от горизонтали

(6)

б) при равномерно распределенной нагрузке

где g m = 18 кН/м 3 . (7)

Ширину призмы обрушения откоса b , м, определяем по формулам:

при Е ³ 0,167 (8)

при 0,167 > Е ³ 0,1

(9)

при Е

Параметр b находим по черт. 6 в зависимости от параметра hk , определяемого по формуле

(11)

Черт. 1. Графики для определения крутизны откоса при К = 0

Черт. 2. Графики для определения крутизны откоса при К = 1

Черт. 3. Графики для определения крутизны откоса при 1

Черт. 4. Графики для определения крутизны откоса при 2

Черт. 5. Графики для определения крутизны откоса при 3 K

скважин на воду, лицензия на недропользование, как оформить лицензию, подача документов в департамент роснедра»>http :// soyuzproekt . ru Бурение скважин под свайный фундамент . Бурение водопонижающих скважин (либо осущающих скважин ) и обустройство их необходимым насосным оборудованием с автоматикой. Бурение под буроинъекционные сваи, бурение под буронабивные сваи. Скважины различных диаметров.

Устройство откосов земляных сооружений

Основными элементами открытой разработки карьера, котлована или траншеи без крепления являются: сторона — l; высота уступа — H; форма уступа; угол откоса — а; крутизна (рис. 7.1).Обрушение откоса происходит чаще всего по линии АС, расположенной под углом Θ к горизонту. Объем АВС называют призмой обрушения.Призма обрушения удерживается в равновесии силами трения, приложенными в плоскости сдвига. Перед разработкой траншей и котлованов необходимо заранее определить крутизну откосов, обеспечив безопасность вроведения работ, с учетом глубины траншеи или котлована и выбрать способ формирования откосов. Рытье котлованов и траншей с откосами без креплений в нескальных грунтах выше уровня грунтовых вод (с учетом капиллярного поднятия) или в грунтах, осушенных с помощью искусственного водопонижени допускается с соблюдением нормативной глубины выемки и крутизны откосов .

Перед открытием котлованов и траншей без откосов, не зависимо от вида грунта, расчетным путем необходимо определить их максимально безопасную глубину, что обеспечивает устойчивость вертикальных стенок. Методика расчета безопасной глубины котлованов и траншей без откосов такова:

1. Рассчитывают критическую высоту вертикальной стенки котлована (траншеи) по формуле:

где Н — критическая высота вертикальной стенки, м; С — сила сцепления почвы, т/м2; γ — объемный вес грунта т/м3; φ — угол в нутреннего трения

2. Определяют предельную глубину котлована или траншеи с вертикальной стенкой, вводят коэффициент запаса, принимаемый равный 1,25:

где Нпр — предельная высота вертикальной стенки, м.

Глубина разработки котлованов и траншей с вертикальными стенками без креплений устанавливается в соответствии с ДБН А.3.2.2-2009 и составляет не более 1 м в насыпных, песчаных, крупнообломочных грунтах; 1,25 м, в супесях, 1,5 м в глинах. При проектировании котлованов и траншей глубиной более 5м необходимо произвести расчет устойчивости откосов. Согласно ДБН А.3.2.2-2009, перемещение, установка и работа машин вблизи выемок с незакрепленными откосами разрешается только за пределами призмы обрушения на расстоянии, установленной проектом производства работ. При отсутствии решений в ППР наименьшее расстояние до ближайших опор машин выбирается по табл. 4.4. При глубине выемки менее 5 м наименьшее допустимое расстояние от верхнего строения пути (конца шпалы, гусеницы, колеса) до основанию откоса определяется по приближенной оценке заднего края призмы обрушения с использованием формулы:

l н = 1,2ah + 1,

где h — глубина выемки, м, а — коэффициент заложения откоса, который принимается по данным табл. 5.2.

Характеристики ґрунта

studopedia.org — Студопедия.Орг — 2014-2021 год. Студопедия не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования (0.001 с) .

Призма обрушения

При́зма обруше́ния (англ. sliding triangle , англ. sliding wedge ) — неустойчивая часть массива уступа со стороны его откоса, заключённая между рабочим и устойчивым углами откоса уступа [1] .

Понятие призмы обрушения используется при расчётах откосов [2] , устойчивых к обрушению и предотвращения оползней.

Содержание

См. также

  • Земляные работы
  • Оползень
  • Сваи
  • Угол естественного откоса

Примечания

  1. Призма обрушения
  2. Источник: А. З. Абуханов, «Механика грунтов»: Устойчивость откосов

Литература

  • А. З. Абуханов, «Механика грунтов»
  • Шубин М. А. Подготовительные работы при сооружении земляного полотна железной дороги. — М .: Транспорт, 1974.

Ссылки

  • СНиП 2.06.05-84 Плотины из грунтовых материалов: РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ ОТКОСОВ ПО СПОСОБУ НАКЛОННЫХ СИЛ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ
  • СНиП 2.09.03-85 СООРУЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
  • Источник: А. З. Абуханов, «Механика грунтов»: Устойчивость откосов
  • Методы расчета устойчивости откосов
  • Давление земли // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона: В 86 томах (82 т. и 4 доп.). — СПб. , 1890—1907.
  • Рисунок: Схема откоса грунта: 1 — откос; 2 — линия скольжения; 3 — линия, соответствующая углу внутреннего трения; 4— возможное очертание откоса при обрушении; 5 — призма обрушения массива грунта

Wikimedia Foundation . 2010 .

  • Призма Синаххериба
  • Признавшимся

Полезное

Смотреть что такое «Призма обрушения» в других словарях:

Призма обрушения борта карьера (откоса уступа, отвала) — 45. Призма обрушения борта карьера (откоса уступа, отвала) часть массива горных пород (отвальных масс), заключенная между бортом карьера (откосом уступа или отвала) и поверхностью скольжения. Достигнув состояния предельного равновесия, призма… … Официальная терминология

Давление земли — Сухая свеженасыпанная земля, лишенная сцепления, удерживается в равновесии, как и вообще всякое сыпучее тело, под действием силы тяжести и трения; самый крутой откос, который можно придать земле в этом случае, называется естественным, или… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Угол естественного откоса — Угол естественного откоса угол, образованный свободной поверхностью рыхлой горной массы или иного сыпучего материала с горизонтальной плоскостью. Иногда может быть использован термин «угол внутреннего трения». Частицы мате … Википедия

Чернобыльская авария — Координаты: 51°23′22.39″ с. ш. 30°05′56.93″ в. д. / 51.389553° с. ш. 30.099147° в. д. … Википедия

ГОСТ Р 54523-2011: Портовые гидротехнические сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния — Терминология ГОСТ Р 54523 2011: Портовые гидротехнические сооружения. Правила обследования и мониторинга технического состояния оригинал документа: 3.7.1 акватория порта: Водная поверхность порта в установленных границах, включающая в себя… … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

РБМК — Эту статью следует викифицировать. Пожалуйста, оформите её согласно правилам оформления статей … Википедия

голоса
Рейтинг статьи
Читать еще:  Что такое откос от армии
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector