Краткие теоретические сведения по теме

 

В гидротехническом строительстве глубина котлованов достигает 30 – 40 м, а в некоторых случаях и более. Допускаемая крутизна откосов, обеспечивающая безопасность работающих, определяется расчётом. Расчёт углов откосов может быть произведён по методу проф. И.И. Маслова. Этот метод основан на двух предпосылках:

1. Угол устойчивости откоса для любой горной породы есть угол её сопротивления сдвигу (  );

2. Критическое напряжение в толще грунта определяется равенством двух главных напряжений от массы столба грунта высотой, равной расстоянию от горизонтальной поверхности верха до рассматриваемого уровня.

Коэффициент сопротивления сдвига определяется

= f + (1)

где f – угол внутреннего трения, град.;

С – сила сцепления, ;

- вертикальное давление на глубине h, равное γh, здесь γ – объёмная масса грунта, ;

h – высота столба.

Величина  численно равна тангенсу угла сопротивления грунта сдвигу при запасе устойчивости n = 1, то есть =

Таким образом, если построить угол откоса α, исходя из выражения

 = (2)

То получим откос с коэффициентом запаса устойчивости n.

Величина коэффициента запаса устойчивости n для временных котлованов при строительстве шлюзов, зданий ГЭС и т.п. принимается 1,2-1,4, а для карьеров, срок существования которых достигает 10 лет и более 1,5-1,8.

Окончательная расчетная формула для определения безопасного угла откоса котлована будет иметь вид:

Tgψ_p = 1/n(tgφ + c/P_h)                                        (3)

При глубоких котлованах откос обычно разделяется по высоте на несколько зон, исходя из технических возможностей используемой землеройной технике.

Таких образом, исходными данными для выполнения расчета являются:

-глубина котлована Н;

-количество зон по высоте: высота каждой зоны h;

-род грунта, для которого по Справочным материалам определяется:

-угол внутреннего трения φ, град.;

-сила сцепления грунта с, т/м²;

-насыпная плотность грунта γ, т/м³;

-коэффициент запаса n.

В расчете принимается, что грунт однородный. Ширина горизонтальных площадок между зонами для работ землеройной техники принимается 6м.

 

Порядок выполнения расчета

1.По варианту задания выписываются исходные данные для расчета и из п. 6 Справочных материалов выбираются значения ψ, с, γ для заданного рода грунта.

2.Рассчитывается вертикальная нагрузка для каждой зоны:

Р'_h = γН, Р''_h = γ(Н – h₁); Р'''_h = γ(Н – h₁ – h₂) и т.д.

3.Рассчитывается коэффициент сопротивления сдвигу ψ_р для каждой зоны по формуле (1)

4.Рассчитывается угол устойчивости откоса при заданном коэффициенте запаса n по формуле (2).

5.Строится в масштабе расчетная форма откоса котлована с горизонтальными площадками для землеройной техники (рис. 1)

Рис. 1 Форма откоса котлована с горизонтальными площадками для землеройной техники

2. Рекомендации студентам по подготовке к занятиям

2.1. Изучить теоретические основы проведения расчетов допустимой крутизны откосов, обеспечивающей безопасность при рытье глубоких котлованов;

2.2. Ознакомиться с содержанием настоящего практического занятия;

2.3. Провести в письменном виде расчет допустимой крутизны откосов, обеспечивающей безопасность при рытье глубоких котлованов применительно к следующим вариантам (вариант студентом выбирается самостоятельно по последней цифре зачетной книжки). Порядок проведения расчета приведен в 1 разделе;

 

Вариант	Род грунта	Глубин котло- ванов ванов	Кол-во зон зон	Высота зон, м				Коэф. запаса
1	Суглинок плотный (мало влажный)	36	4	9	9	9	9	1,4
2	Глина средней плотности (очень влажная)	32	3	11	11	10	-	1,2
3	Растительный грунт (очень влажный)	40	4	10	10	10	10	1,3
4	Песок мелкий плотно- слежавшийся (насыщенный)	34	4	9	9	8	8	1,3
5	Суглинок (мало влажный)	28	3	10	10	8	-	1,2
6	Очень плотная глина (насыщенная)	38	4	10	10	9	9	1,2
7	Песок мелкий чистый разрыхленный (мало влажный)	30	3	10	10	10	-	1,3
8	Песок крупный плотный (очень влажный)	35	4	9	9	9	8	1,3
9	Песок среднезернистый рыхлый (насыщенный)	30	3	10	10	10	-	1,3
10	Песок среднезернистый плотный (мал влажный)	33	3	11	11	11	11	1,3

 

2.4. В целях самоконтроля и подготовки к индивидуальной защите практического занятия ознакомиться с контрольными вопросами к данному занятию и дать на них в устной форме предварительные ответы