Земляное полотно на склонах

Мероприятия по борьбе с оползневыми явлениями. При проектировании земляного полотна в виде насыпей или выемок на склонах необходимо предусматривать меры по обеспечению устойчивости самого склона, на котором сооружается земляное полотно, или защищать земляное полотно от оползневых процессов, возникающих на склоне в его природном состоянии.

Выяснение необходимости и характера противооползневых мероприятий начинается с оценки устойчивости склона. Для оценки устойчивости склона используют те же методы расчета что и для оценки устойчивости откосов (см. разд. 11.7).

В результате расчета должны быть определены коэффициенты устойчивости склона до устройства земляного полотна и после его устройства. В тех случаях, когда оползневых подвижек на склоне не имеется, требуемый коэффициент устойчивости можно принимать в соответствии с табл. 11.23.

При наличии проявившихся оползневых подвижек на природном склоне земляное полотно проектируют в комплексе с противооползневыми мероприятиями, исходя из необходимости обеспечить коэффициент устойчивости не ниже 1,05. Если расчетные значения К_у оказываются меньше требуемых, назначают соответствующие активные противооползневые мероприятия или прибегают к пассивной защите (обход опасного участка, проход над неустойчивым склоном по эстакаде или под ним с помощью тоннеля).

Основные мероприятия по борьбе с оползневыми явлениями на дорогах:

устройство водоотвода - система поверхностного водоотвода; дренаж подземных вод;

изменение профиля склона - планировка склона; террасирование; устройство контрбанкетов; рациональное расположение земляного полотна по высоте склона;

закрепление грунтов склона - инъецирование вяжущих; обжиг;

закрепление поверхности склона - агролесомелиорация; устройство защитных слоев; применение специальных конструкций для укрепления поверхности;

устройство поддерживающих сооружений - подпорных стен, свайных конструкций, анкерных конструкций, армогрунта, комбинированных конструкций;

строительство противообвальных сооружений - улавливающих устройств, специальных креплений поверхности;

сооружение берегоукреплений - устройство пляжей и бун, а также специальных конструкций для укрепления берегов.

Расчет подпорных стен. Расчет ведут по трем схемам: сдвиг по подошве фундамента (плоский сдвиг); опрокидывание вокруг внешнего ребра подошвы стенки; сдвиг по поверхности, проходящей на некоторой глубине в основании.

Устойчивость против плоского сдвига обеспечивается при условии

Т £ т_сТ_пр, где (11.8)

Т - расчетная сдвигающая сила, равная алгебраической сумме проекций всех расчетных сил на плоскость скольжения (подошву фундамента);

Т_пр - предельная сила сопротивления сдвигу по этой плоскости;

т_с - коэффициент условий работы, принимаемый равным 0,8.

Расчет (рис. 11.13) выполняется в такой последовательности:

Рис. 11.13. Схема сил, действующих на подпорную стенку (без учета заглубления)

определяют коэффициент активного давления грунта на подпорную стенку:

где

j - угол внутреннего трения грунта засыпки;

a - угол, образуемый задней гранью стенки с вертикалью;

j_о - угол трения грунта о стенку (при весьма шероховатых гранях подпорной стенки j_о = j, при относительно гладких ½ j £ j_о £ ¾ j; при засыпках из водонасыщенных песков и при динамических воздействиях 0 £ j_о £ ½ j;

b - угол наклона поверхности грунтового массива, удерживаемого стенкой, к горизонту (считается положительным, если склон от стенки направлен вверх);

определяют активное давление грунта на единицу длины стенки:

Q_гр = ½ gН ² l, где

g - удельный вес грунта;

определяют горизонтальную и вертикальную составляющие активного давления:

определяют расчетное сдвигающее усилие:

где

п_Q - коэффициент перегрузки, принимаемый по табл. 11.24;

Таблица 11.24.

Коэффициенты перегрузки

Нагрузки	Коэффициенты	Значения коэффициентов
Постоянные
Собственный вес подпорной стенки		1,1 или 0,9
Давление грунта и давление, передающееся на грунт от постоянных нагрузок, находящихся на его поверхности	пQ	1,2 или 0,9
Временные
Давление, передающееся через грунт от автомобилей		1,4
То же от гусеничных машин		1,1

Примечание. Большие значения принимаются в случае, если угол между равнодействующей усилия отданной нагрузки и нормалью к подошве стенки будет больше угла трения подошвы стенки по грунту (или больше j).

определяют расчетное усилие сопротивления сдвигу:

где

f - коэффициент трения подошвы стенки по основанию (принимается равным tg(j);

G - вес стенки;

n_G - коэффициент перегрузки для силы от собственного веса стенки;

проверяют выполнение условия (11.8). При расчете низовых подпорных стенок учитывают влияние подвижной нагрузки, вводя соответственно в выражение для Т слагаемое , а в выражение для Т_np - дополнительное слагаемое (во второй сомножитель) . Значения и определяют так:

где

Р - эквивалентная нагрузка (равномерно распределяемая по ширине дороги) от транспортных средств. Нормативный коэффициент перегрузки назначают по табл. 11.24.

Устойчивость против опрокидывания оценивают по выполнению условия

M £ m_oM_np, где

М - расчетный опрокидывающий момент, равный сумме моментов опрокидывающих сил относительно центра подошвы фундамента;

m_o - коэффициент условий работы, принимаемый равным 0,8 при скальном основании и 0,7 при нескальном;

M_np - расчетный удерживающий момент.

При определении М учитывают, что сила активного давления грунта засыпки на стенку (Q_гр) приложена к задней грани на высоте, равной 1/3 высоты стенки, считая от подошвы, а усилия от временной нагрузки - на высоте, равной 1/2 высоты стенки.

Устойчивость по поверхности, проходящей на некоторой глубине в основании, оценивают по методу круглоцилиндрических поверхностей скольжения:

К_у = S М_уд /S М_сд

При этом под М_сд понимается сумма моментов всех сдвигающих сил вокруг центра поверхности скольжения, а под М_уд - сумма моментов всех удерживающих сил.

Расчет выполняют методом попыток (или на компьютере по специальной программе), в результате которых отыскивается поверхность скольжения, для которой К_у имеет минимальное значение.

Устойчивость считается обеспеченной, если К_у будет не менее 1,2 при песчаных грунтах и 1,3 при глинистых.