Основные причины потери устойчивости откосов и склонов

Основными причинами потери устойчивости откосов и склонов являются:

- устройство недопустимо крутого откоса или подрезка склона, находящегося в состоянии, близком к предельному;

- увеличение внешней нагрузки (возведение сооружений, складирование материалов на откос или вблизи его бровки);

- изменение внутренних сил (изменение удельного веса грунта при изменении его влажности);

- неправильное назначение расчетных характеристик прочности грунта или снижение его сопротивления сдвигу за счет повышения влажности и др причин;

- проявление гидродинамического давления, сейсмических сил, различного рода динамических воздействий (движение транспорта, забивка свай).

16. Процесс образования грунтов. роль среды в формировании грунтов

Физико-географическая среда оказывает огромное влияние на формирование грунтов. При изучении грунтов с учетом их взаимодействия с окружающей средой и непрерывному изменению свойств большое внимание следует уделить генезису происхождения и условиям образования, а так же пациальности, тоесть физ географической обстановке образования грунтов. Существенное значение имеет процесс диагенеза – многовековое воздействие окружающей среды (цементация, выщелачивание). Явления диагенеза могут создать условия способствующие изменению структуры и состава грунтов, а при давлении и температуре приводят к метаморфизму, то есть полному видоизменению рыхлых пород, путем цементации и перекристаллизации их минеральных частиц.

Водопроницаемость грунтов

Водопроницаемость – свойство водонасыщеного грунта под действием разности напоров пропускать через свои поры сплошной поток воды.

Напор в любой точке движущегося потока воды Н определяется выражением: Н=p/y_w+z+v²/(2g)=p/y_w+z,

Где p/y_w – пьезометрическая высота (р – давление в воде; y_w – удельный вес воды); z – высота рассматриваемой точки над некоторой горизонтальной плоскостью сравнения; v²/(2g) – скоростной напор (v – скорость движения воды в потоке; g – ускорение свободного падения).

Скорость фильтрации, учитывая сложную неоднородную структуру порового пространства грунтов и наличие пленок связанной воды у частиц глинистых грунтов, не может быть определена через расход воды и площадь сечения элементарной трубки грунта.

 

Зерновой состав грунтов.

Гранулометрический (зерновой) состав грунта следует определять по весовому содержанию в нем частиц различной крупности, выраженное в процентах по отношению к весу сухой пробы грунта, взятой для анализа.

Упрощенная зерновая классификация грунтов

Грунты	Содержание глинистых частиц в % по весу	Диаметр шнура из грунта при пределе раскатывания в мм
глина	Больше 30	Менее 1
суглинок	30-10	1-3
супесь	10-3	Более 3
песок	Менее 3	Не раскатывается
Пылеватые грунты	Если в грунте содержится пылеватых частиц, больше чем песчаных, то к названию грунта прибавляется слово «пылеватый»

 

Практические методы расчета осадок оснований фундаментов во времени.

Методы прогноза развития деформаций грунтов во времени основаны на теории фильтрационной консолидации, в основу которой положены следующие предпосылки:

- скелет грунта рассматривается как упругая пористая среда, действует компрессионный закон уплотнения Δε=m_VΔσ;

- поровая вода абсолютно несжимаемая;

- отжатие воды из пор грунта подчиняется закону ламинарной фильтрации Дарси v=ki;

- внешняя нагрузка уравновешивается суммой напряжений в скелете грунта (эффективное напряжение) σ_z и в поровой воде u_v.

Основные расчетные случаи.

Случай 0 – одномерное уплотнение слоя грунта под действием сплошной нагрузки.

Случай 1 – сжимающие напряжения увеличиваются с глубиной по закону треугольника. Случай соответствует уплотнению свежеотсыпанного слоя водонасыщенного грунта под действием собственного веса.

Случай 2 – сжимающие напряжения уменьшаются с глубиной по закону треугольника. Случай соответствует виду эпюры дополнительных напряжений по оси фундамента, принятой в методе эквивалентного слоя.

Виды грунтовых отложений

В зависимости от участия в формировании грунтовой толщи тех или иных агентов выветривания, различают элювиальные, делювиальные, аллювиальные, дельтовые, озерно-ледниковые, эоловые и морские отложения.

Элювиальные отложения состоят из продуктов выветривания горных пород, залегающих на месте своего первоначального образования. По составу они близки к исходной материнской породе. Вследствие значительной пористости и неоднородности состава элювий дает неравномерную осадку под сооружением. Однако, при плотном, однородном сложении и прочной коренной породе элювий может служить надежным основанием сооружений.

Продукты выветривания переносятся водными потоками, ветром и ледниками, образуя делювиальные, аллювиальные и дельтовые отложения.

Делювиальными называются отложения водных потоков, перемещаемые вне постоянных русел под действием силы тяжести дождевыми и снеговыми водами по склонам той же возвышенности, где образовались. Такие отложения представляют собой рыхлые неустойчивые, часто подвергающиеся оползанию образования, неоднородные по своему составу и залегающие на склонах разной мощности, увеличивающейся к подножию склона.

Аллювиальные отложения – это отложения водных потоков, переносимые постоянными водными потоками (ручьями, реками и пр.) на значительные расстояния от места их первоначального залегания.

Дельтовыми называются отложения водных потоков, образуемые при впадении постоянных потоков в водные бассейны.

Коэффициент устойчивости

Коэффициент устойчивости – это отношение моментов сил, удерживающих откос в состоянии равновесия, к моменту сил, сдвигающих откос:

(19)

Для расчетов этих сил призму ABC разделяют на несколько отсеков. Силы взаимодействия в вертикальных плоскостях между отсеками не учитываются. Вес грунта в откосе раскладывается на две составляющие: касательные (Т_i), направленные вдоль линии скольжения, и нормальные (N_i) перпендикулярные направле­нию касательных напряжений. При расчете учитываются следующие основные параметры:

1) физико-механические свойства:

g – удельный вес, кН/м³;

j – угол внутреннего трения, град;

с – удельное сцепление, кПа;

2) геометрические параметры откоса:

H – высота откоса, м;

A_i – площадь блока, м²;

l_i – длина дуги скольжения, м;

3) силовые параметры:

Q_i – вес блока, кН/м;

T_i – сдвигающая сила, кН/м;

N_i – нормальная сила, кН/м;

F_i – сила трения грунта о грунт, кН/м.

Откос считается устойчивым, если h /1,2.

Влияния Электролитов

Водопроницаемость глин при прочих равных условиях (одинаковый минералогический состав, дисперсность, плотность) в значительной степени зависит от состава и концентрации электролитов в фильтрующейся воде и состава обменных катионов. Исследования, выполненные В. С. Шаровым, Б. В. Дерягиным и др., показывают, что проницаемость глин при фильтрации пресной воды значительно меньше, чем при фильтрации растворов электролитов с концентрацией больше 0,1—1 н. Увеличение коэффициента фильтрации при фильтрации электролитов происходит в наибольшей степени при концентрациях до 2—3 нормалей. Так, при фильтрации раствора NaCl с концентрацией 10% через монтмориллонитовую глину коэффициент фильтрации увеличился в 2,7 раза по сравнению с коэффициентом фильтрации с водой. При дальнейшем увеличении концентрации NaCl наблюдалось снижение коэффициента фильтрации, так как вязкость фильтрующегося раствора заметно возрастала. Увеличение К_ф при повышении концентрации до 10% объясняется исключительно сжатием диффузных слоев (слоев рыхлосвязанной воды) вокруг глинистых частиц, в результате чего увеличивается эффективный диаметр пор. Водопроницаемость глин по отношению к электролитам в сильной степени зависит от вида глинистого минерала. По степени влияния электролитов на изменение проницаемости минералы располагаются в следующем порядке (в порядке убывания влияния электролитов): монтмориллонит, гидрослюда, каолинит, палыгорскит. Влияние концентрации фильтрующегося через грунт электролита уменьшается по мере уменьшения количества глинистых частиц.