Безопасная нагрузка. с и j - сцепление и угол внутреннего трения грунта основания на данном горизонте;

где

с и j - сцепление и угол внутреннего трения грунта основания на данном горизонте;

g_ср - средневзвешенный удельный вес грунта основания откоса выше рассматриваемого горизонта;

z - глубина расположения рассматриваемого горизонта от поверхности основания откоса;

b - функция очертания поперечника насыпи или выемки, значения угла внутреннего трения на рассматриваемом горизонте и относительной глубины этого горизонта.

Рис. 11.9. График для определения коэффициента b при расчете откосов выемок по схеме выдавливания

При простом (трапецеидальном) очертании поперечного профиля насыпи или выемки значения р определяют по графикам рис. 11.3 (для насыпей) и рис. 11.9 (для выемок).

При сложном очертании поперечного профиля (переменная крутизна откосов, бермы и т. п.) функция b может быть определена в первом приближении путем алгебраического суммирования значений b, полученных для данного горизонта при некоторых простых эпюрах (трапецеидальных), дающих в сумме расчетную эпюру нагрузки. При разделении фактической эпюры на простые необходимо, чтобы все эпюры имели общую ось симметрии, а основание их совпадало бы с фактической поверхностью основания (рис. 11.10).

Рис. 11.10. Схема замены сложной эпюры простыми (ADEFGK = ADGK + MEFN - MDGN)

Если j, с и g изменяются по глубине основания, расчет устойчивости следует проводить, используя графическое построение (рис. 11.11). Для этого строят график изменения по глубине z величины f ₁ = с + g_срz tg j и график изменения по глубине b, после чего по нескольким точкам строят график изменения по глубине отношения этих функций (т.е. p_без). Минимальное значение p_без определит расчетный горизонт, а отношение p_без к проектной нагрузке р_о - значение К_без.

Рис. 11.11. Графическое построение для определения К_без при слоистой толще

Опасность выдавливания полностью исключается при условии К_без ³ 1.

В некоторых случаях в зависимости от особенностей инженерно-геологических условий, особенностей строительства и ответственности сооружения могут быть допущены некоторые зоны разрушения в основании, т.е. зоны, в которых К_ст < 1. Для анализа размеров зон используется их построение с помощью таблиц или графиков напряжений или с помощью компьютерного расчета.

Расчет насыпи на расползание по основанию ведут, определяя коэффициент устойчивости

где

g - удельный вес грунта насыпи;

h и В - ее высота и ширина поверху;

m - крутизна откоса;

с и j - сцепление и угол внутреннего трения на границе насыпи и ее основания (принимаются в зависимости от конкретных условий наименьшие из значений для грунтов основания или насыпи);

x - коэффициент бокового давления.

Проверку по условию равноустойчивости (метод F_p осуществляют для оценки рациональности очертания откоса и выявления наиболее напряженных участков. Степень соблюдения принципа равноустойчивости оценивают для различных участков откоса по высоте по значению коэффициента запаса:

где

j - угол внутреннего трения на данном горизонте;

g_ср - средний удельный вес грунта;

с - сцепление грунта на данном горизонте;

z - глубина данного горизонта, считая от верха откоса;

a - угол наклона поверхности откоса к горизонтали на уровне данного горизонта. Построение равноустойчивого откоса осуществляют графическим методом в такой последовательности (рис. 11.12):

Рис. 11.12. Построение равноустойчивого откоса по методу F_p

массив, в котором проектируют откос, разбивают на расчетные слои по высоте с учетом геологического строения, но не более 2-3 м;

для каждого из расчетных горизонтов (границы расчетных слоев) определяют угол сопротивления сдвигу:

y_pz = arctg F_p = tg j_z + с / р_z, где

F_p - коэффициент сдвига;

р_z = g_ср - природная нагрузка на данном горизонте; строят равноустойчивый откос (a = y_pz), начиная с нижней точки.

Выбор метода расчета зависит от конкретных условий работы сооружения. Применять один метод расчета можно лишь в тех случаях, когда с большой вероятностью известна форма нарушения устойчивости.

В сложных случаях необходимо проводить комплексный расчет по вероятным схемам. При выборе метода расчета можно руководствоваться табл. 11.22.

Таблица 11.22.

Условия применения различных методов расчета

Метод расчета	Индекс классификационной группы по табл. 11.21	Условия применения
Насыпь	Выемка
КЦПС	А-1,2	А-1,2	Заведомо прочное основание
ППС	-	Б-I Б-II-1,2	Поверхность скольжения явно предопределена геологической структурой откоса и заведомо прочным основанием
Комплексный расчет по КЦПС и ППС	Б-1.2	-	Заведомо прочное основание, но заранее трудно установить форму наиболее вероятной поверхности скольжения
Комплексный расчет по КЦПС, ППС и Fp	-	Б-I, II, III, IV-1,2	Тоже
Расчет на выдавливание	А, Б-1,2	А, Б-I, II, III, IV-1,2	В комплексе с любым методом во всех случаях, когда заранее нет уверенности в абсолютной устойчивости основания откоса
Расчет на расползание	А, Б-1,2	А, Б-I, II, III, IV-1,2	В комплексе с любым методом при наличии в основании откоса глинистых грунтов пластичной консистенции или при использовании в нижней части насыпи глинистых грунтов пластичной консистенции

Примечания: 1. Заведомо прочным можно считать основание из скальных, полускальных и песчано-гравийных грунтов.

2. Из оснований, сложенных глинистыми грунтами, к прочным следует относить основания, отвечающие условию с ³ gh / М_j, где с - сцепление грунта; g - удельный вес грунта насыпи; h - ее высота; М_j - коэффициент, являющийся функцией угла внутреннего трения j; при j =0°С М_j =3,14; при j = 10°С М_j = 4,2: при j = 20°С М_j = 8,7; при j = 30°С М_j = 7,9.

Учет в расчетах силового воздействия воды необходим при подтоплении откосов. Силовое воздействие воды может быть в виде эффекта взвешивания, фильтрационного давления или того и другого.

Возможны три расчетные схемы:

полное и постоянное затопление части откоса;

наличие в откосе водоносных горизонтов с установившимся режимом фильтрации;

мгновенный спад уровня воды при ранее затопленном откосе.

Учет силового воздействия воды (взвешивающий эффект) по первой схеме заключается в том, что учитывают взвешивающий эффект при определении как сдвигающих, так и удерживающих сил. Учет силового воздействия по второй и третьей схемам сводится к определению сдвигающих сил без учета взвешивания, а удерживающих сил с учетом взвешивания. По третьей схеме за расчетный горизонт воды на откосе принимают горизонт подтопления до его мгновенного спада.

Во всех случаях в зоне обводнения значения j и с принимают с учетом обводнения (т.е. при влажности W, соответствующей полному водонасыщению).

Взвешивающее воздействие воды учитывают путем введения в расчет уменьшенного значения удельного веса .