Ответы на экзаменационные вопросы (Расчёт устойчивости земляного полотна при наличии предопределённой (заранее известной) поверхности скольжения. Основные расчётные характеристики грунтов. Типовые и индивидуальные поперечные профили земляного полотна. Виды оползней)

46.Расчёт устойчивости земляного полотна при наличии предопределённой (заранее известной) поверхности скольжения. (рис 13)

Метод расчёта устойчивости откосов при наличии предопределённой пов-ти скольжения земляных масс м.б. использован для оценки уст-ти насыпей и естественных склонов. В практике сравнительно часто встречаются деф-ции насыпей, отсыпанных наклонными слоями (в процессе их эксплуатации были сделаны досыпки). В этих случаях обрушение или смещение земл-х масс чаще всего происходит по предопределённым пов-тям. Такими предопределёнными пов-тями являются границы контакта двух (или более) напластований. Приёмы расчёта, базирующиеся на предположении, что возможная пов-ть смещения грунта явл-ся круглоцилиндрической, для таких насыпей непригодны. При наличии предопределённой пов-ти смещения откоса насыпи поверочный расчёт её устойчивости удобно вести, пользуясь способом проф. Шахунянца. В основу методики этого расчёта положено следующее. Смещающийся массив рассм-ют как затвердевшее тело. После разбивки этого массива на отсеки опр-ют графическим путём равнодействующие всех сил, приложенных к отдельным отсекам. В итоге опр-ют результирующую равнодействующую и её напр-ие. Если напр-ие равнодействующей реальное (которое возникает при наличии поддерживающего сооружения), то массив неустойчив, а если напр-ие равнодействующей нереальное, - массив устойчив. При этом находят для давления смещающихся масс численные значения, по кот-м можно подобрать и рассчитать поддерживающее сооружение. Сущность методики расчёта. Пусть задан попер. Профиль тела насыпи (рис). Требуется выяснить, устойчив ли левый откос. Порядок расчёта. 1. После построения обычным способом фиктивных столбиков грунта, заменяющих временную нагрузку и вес ВСП, возможную призму обрушения разбивают на отдельные отсеки ветрикальными  линиями, проведенными через все точки перелома верхней и нижней границ сползающего пласта. 2. Измеряют площадь каждого отсека. Поскольку расчёт ведут для протяжения насыпи в напр-ии, перпендикулярном пл-ти чертежа, равного ед-це, можно вычислить веса отсеков по    ф-ле: Qi=wi∙γ , где wi – площадь i-го отсека; γ – объёмный вес грунта. 3. В центре массы каждого отсека прикладывают вектор веса и графически раскладывают его на нормальную и тангенциальную составляющие. 4. Строят по каждому отсеку силу Si, представляющую собой равнодействующую сил трения и нормальной реакции по пов-ти скольжения. Направление силы Si в каждом отсеке опр-ся углом внутр. трения грунта. 5. Задавшись нужным коэф-том уст-ти полагают, что требуемая степень уст-ти будет обеспечена для каждого отсека, если ТсдвКз=Туд. Вычисляют значения равнодействующих для отсеков, у кот-х тангенциальная составляющая веса направлена в сторону возможного смещения грунта R1 и в противоположную сторону R2.  6. После вычисления значений по каждому отсеку опр-ют графически значения Ni. 7. Помимо рассм-х сил, на каждый отсек действуют силы Ei взаимных реакций данного отсека с соседними, напр-ие кот-х предполагается горизонтально. Значения этих реакций опр-ся из многоугольника сил, построенного для данного отсека. Если реакция направлена в сторону возможного смещения откоса, то откос устойчив.

51.Расчёт вертикальных напряжений в выемке земляного полотна. Расчётная схема. (рис 34)

Расчёт ведут в следующем порядке: 1. В уровне дна кюветов проводят линию АБ (рис), кот-ую условно наз-ют осн-ем выемки. В любой точке M, лежащей ниже осн-ия, напряжения подсчитывают по ф-ле: σ=σр+σв.с.+σγ+Σσi, где σр – напряжения, вызванные временной нагрузкой, представленной в виде полосовых нагрузок 1,2; σв.с. – напр., вызванные весом ВСП, представленого в виде полосовой нагрузки 3 (нагрузки 1,2 и 3 рассм-ют приложенными к уорвню осн. площадки з.п.); σγ – напр., вызванные собственным весом грунта, залегающего ниже осн-ия выемки над заданной точкой M; σi – напр., вызванные весом грунта, залегающего между кюветами (полосовая нагрузка 4) и залегающего за откосами над линией АБ и представленного в виде полосовых и треугольных нагрузок 5 – 12, прилож-х к условной линии осн-ия выемки. 2. Вычисление напр-ий по изложенной методике значительно упрощается при использовании таблиц, в кот-х приведены доли верт-х составляющих напр-ий для интенсивности равномерно распределённой нагрузки.

56.Основные расчётные характеристики грунтов.

Различные физико-техн. Хар-ки грунтов оказывают большое влияние на усл-ия стабильной и долговечной работы сооружения. 1.Удельный вес скелета грунта  γy=Qск/Vск . 2.Объёмный вес грунта γ=Q/V=(Qск+Qв)/V . 3.Весовая влажность грунта (%) ω=Qв*100/Qск . 4.Объёмный вес скелета грунта (хар-ет плотность грунта) γск=Qск/V . 5.Пористость грунта (%) n=Vп*100/V . 6.Коэф-т пористости ε=Vп/Vск . 7.Число пластичности (разность весовых влажностей в %, соответствующих двум состояниям грунта: на границе текучести и на границе раскатывания) ω=ωт –ωр . 8.При оценке св-в грунтов, взаимодействующих с водой, важно знать величину коэф-та фильтрации k, кот-ый представляет собой скорость фильтрации воды через грунт. 9.К физико-техн. Хар-кам грунтов также относят крутизну кривых депрессии фильтрующейся воды.

Главными расчётными хар-ками грунтов, с кот-ми приходится иметь дело при проектир-ии конструкций з.п., явл-ся объёмный вес, угол внутр. трения, коэф-т трения, удельное сцепление. Эти осн-ые расчётные хар-ки грунтов опр-ют степень стабильности их, т.е. прочность и уст-ть. Значения расчётных хар-к грунтов  меняются в зависимости от влажности и структуры грунта. (Условные обозначения: V и Q – общий объём и вес грунта, Vп – общий объём пор в грунте, Vск и Qск – объём и вес скелета грунта,Vв и Qв – объём и вес поровой воды).

49.Типовые и индивидуальные поперечные профили земляного полотна. (Шахун. стр. 346)

Типовые нормальные попер. профили прим-ют без расчётов, лишь привязывая их к конкретным местным усл-ям. Эти профили проверены многолетним опытом их использования при ус-ве з.п. с рабочими отметками ≤12м., при прочном осн-ии с поперечным уконом местности не круче 1:3 и из обычных грунтов. Нормальные попер. профили насыпи прим-ют при косогорности осн-ия не круче 1:5 в случае скальных пород осн-ия и 1:3 – при нескальных однородных грунтах. Специальные типовые попер. профили прим-ся аналогично нормальным, но отличаются от них тем, что явл-ся типовыми лишь для вполне опр-х районов – распространения подвижных песков, лёссов, скальных пород, болот глубиной до 3 – 4 м.  Индивидуальные попер. профили проектируются для конкретных объектов з.п., обосновываются данными детальных инженерно- геологич-х обследований и необходимыми расчётами; они требуются для ус-ва з.п. в сложных топографических, гидро-, гео-, гидрогеологических и климатических усл-х, при прим-нии гидромеханизации, разработки выемок взрывами и при высоте откосов более 12м. Рассмотрим типовые нормальные попер. профили: 1.Насыпи высотой до 2м. из глинистых грунтов, мелких и пылеватых песков и легковыветривающихся скальных пород (рис 2.1.2). При явно выраженном попер. уклоне местности продольные канавы ус-ваются отлько с нагорной стороны. 2.Насыпи высотой до 6м. из глинистых грунтов, мелких и пылеватых песков и легковыветривающихся скальных пород с резервами при попер. уклоне местности не круче 1:5 (рис 2.1.3). 3.Насыпи высотой от 6 до 12м. из глинистых грунтов, мелких и пылеватых песков и легковыветривающихся скальных пород с резервами при попер. уклоне местности не круче 1:5 (рис 2.1.4). 4.Насыпи из глинистых грунтов, мелких и пылеватых песков на косогоре крутизной от 1:5 до 1:3 (рис 2.1.5). 5.Выемки глубиной до 12м. в супесях, суглинках и тощих глинах без кавальеров при уклоне местности не круче 1:3 (рис 2.1.6). При уклоне местности круче 1:5 банкеты не ус-ваются. 6.Выемки глубиной до 12м. в супесях, суглинках и тощих глинах с кавальерами при уклоне местности не круче 1:3 (рис 2.1.7). Расст-ие от подошвы полевого откоса кавальера до нагорной канавы a принимается от 1 до 5м. в зависимости от усл-ий снегозаносимости и фильтрационной способности грунта. При уклоне местности круче 1:5 банкеты и забанкетные канавыне ус-ваются. Путевой откос кювета в песчаных грунтах  должен иметь крутизну 1:1,5. Кавальеры с низовой стороны должны иметь разрывы шириной ≥1м. через каждые 50м. и в пониж-х местах.