Методы расчета устойчивости положения подпорных сооружений на глубокий сдвиг с захватом грунтов основания

• Дороги. Инновации в строительстве

А. Д. СОКОЛОВ,
Почетный транспортный строитель, академик Российской академии транспорта
и Международной академии транспорта (ITA), доктор транспорта

РАСЧЕТ УСТОЙЧИВОСТИ ПОЛОЖЕНИЯ ПОДПОРНЫХ СООРУЖЕНИЙ НА ГЛУБОКИЙ СДВИГ НЕОБХОДИМ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ НАДЕЖНОСТИ КОНСТРУКЦИЙ И ОСНОВАНИЙ. ДЛЯ РЕШЕНИЯ ПОСТАВЛЕННЫХ ЗАДАЧ ИСПОЛЬЗУЕТСЯ НЕСКОЛЬКО МЕТОДОВ. ДВА ВАРИАНТА, ПРЕДНАЗНАЧЕННЫЕ ДЛЯ КОНКРЕТНЫХ УСЛОВИЙ, ПРЕДСТАВЛЕНЫ В ДАННОЙ ПУБЛИКАЦИИ.

КРУГЛОЦИЛИНДРИЧЕСКАЯ ПОВЕРХНОСТЬ СКОЛЬЖЕНИЯ (КЦПС)

Схема к расчету приведена на рис. 1.

Проверка устойчивости положения подпорного сооружения на глубокий сдвиг выполняется в следующем порядке:

• массив грунта за сооружением, выделенный произвольно выбранной КЦПС радиусом R с центром в т. О, разбивается вертикальными плоскостями на n отсеков так, чтобы в основании каждого отсека был однородный грунт;

• вычисляются моменты относительно центра «О» сдвигающих и удерживающих сил по формулам:

  где: G_i — вес i-го отсека; Q_i — вес нагрузки q на поверхность i-го отсека; rG_i, rQ_i — плечи этих сил относительно т. О; α_i — угол наклона к горизонтали хорды, заменяющей дугу основания i-го отсека; φ_i — расчетное значение угла внутреннего трения грунта в основании i-го отсека;

  c_i — расчетное значение удельного сцепления грунта в основании i-го отсека; l_i — длина хорды, заменяющей дугу основания i-го отсека.

  Для отсеков оползающего массива, включающих подпорное сооружение, вес G вычисляется с учетом веса сооружения.

  Моменты G_i · rG_i и Q_i· rQ_i считаются положительными, если их направление совпадает с направлением скольжения.
  
  Выбрав ряд возможных поверхностей скольжения, отличающихся радиусом R и координатами центра «О», находят минимум отношения 

  Устойчивость положения системы «сооружение — грунт» считается обеспеченным, если выполняется условие:

  где K_уст — коэффициент устойчивости, принимаемый равным 1,4.

ПОВЕРХНОСТЬ СКОЛЬЖЕНИЯ ИМЕЕТ ПРОИЗВОЛЬНОЕ ОЧЕРТАНИЕ, ПРЕДОПРЕДЕЛЕННОЕ ГЕОЛОГИЧЕСКИМ СТРОЕНИЕМ СКЛОНА

Расчетная схема показана на рис. 2.

Проверку устойчивости выполняют по формуле:

где: N_i — нормальная к основанию i-го отсека сила, определяемая выражением

T_{i сд} – сдвигающая сила, равная

 

для отсеков, имеющих наклон в сторону скольжения.

Для отсеков, имеющих наклон основания в сторону, противоположную скольжению:

 

Расчеты по п. 1 и 2 в связи с трудоемкостью поиска опасной поверхности скольжения целесообразно выполнять с помощью ПЭВМ по специальным программам.

Литература

1. Феллениус В. Статика грунтов (пер. с нем). — М.: Госстройиздат, 1933.
2. Терцаги К. Строительная механика грунтов (пер. с нем). — М.: Госстройиздат, 1933.
3. Шахунянц Г.М. Железнодорожный путь. — М.: Транспорт, 1987.
4. Яковлева Т.Г. Железнодорожный путь. — М.: Транспорт, 2001.