В основе расчетных методов оценки устойчивости оползней лежит изучение соотношения свигающих и удерживающих усилий, действующих на оползень.

Методы оценки устойчивости оползневых склонов

Показатели устойчивости:

Это соотношение выражают коэффициентом устойчивости склона:

К_у = ΣF_удерж/ ΣF_сдвиг

 

Если К_у = 1 – предельное равновесие

К_у > 1 - устойчивое состояние

К_у < 1 – неустойчивое состояние

Точность расчетов определяется не столько значением величин, сколько учетом реальных геологических условий.

 

МЕТОДЫ:

 

Качественная оценка основана на анализе и-г условий склонов (крутизны, высоты, рельефа, состава, состояния, св-в пород и тд). Позволяет в описательной форме оценить, возможно ли образование оползня (метод аналогий, когда сравнивают с условиями подобных склонов в том же районе)- ориентировочная оценка, которая не дает достаточно материала для проектирования сооружений.

 

Количественная оценка:

· Экспериментальные методы (моделирование)

· Расчетные: метод круглоцилиндрической пов-ти, Тейлора, Терцаги, Маслова, Шахунянца и др

· Экспериментально-расчетные (определение φ,С, сравнение с моделью)

Выбор метода определяется структурой оползня, возможностью учета всех силовых воздействий на оползень (гидродин давление, ускорение свободного падения при сейсм колеб и тд), удобством применения.

Расчетный метод алгебраического суммирования сил по круглоцилиндрической поверхности скольжения

 

1. Для асеквентных и инсеквентных оползней, положение пов-ти скольжения известно в верхней и нижней части оползневого тела, методом интерполяции определяется по-ть между ними произвольным радиусом.

2.строят несколько поверхногстей и выбирают ту, у которой коэф устойчивоти будет наименьшим

3.оползневой массив разбивают на блоки, тк на каждом участке по-ть скольж имеет разный наклон, ширина- 0,1 радиуса кривой скольжения

4.определяют площадь, объем и вес каждого блока. Вес = объем на плотность

5. определяют угол наклона поверхности скольжения каждого блока, длину кривой скольжения, значение составляющих силы тяжести для кажд блока

6.составляют уравнение равновесия массива с определением коэффициента устойчивости

 

К_уст = M_удерж/ M_сдвиг = fΣN_i +CL/ ΣT_i = 1

где M – вращательный момент;

f – сила трения (f=tgj);

N_i - нормальная составляющая блока (N_i = P_iCosq);

С – уд. сцепление;

L – длина дуги скольжения радиуса r;

Р_i – вес блока; Т_i = Р_iSinq

Силы для блоков в нижней части склона со знаком минус, тк они препятствуют смещению, т.е. для вычисления суммы сил применяют метод алгебраического сложения

 

 

 

Расчетный метод Тейлора

Метод применяется для пород, у которых j < 7^o

 

Прим для склонов, сложенных однородными породами (без границ разделов, пов-ть скольжения обычно круглоцил)

 

Определяется предельное равновесие масс гп на предполагаемой по-ти как равенство моментов сил M_удерж/ M_сдвиг, соответственно Куст= 1

Момент сил вращения(скольжения)=составляющая силы тяжести на плечо(радиус)-суммируется для каждого блока Σ TR

Мемент удерживающих сил= произведение суммы сил сопрот сдвигу на плечо

M_удерж==Σ NfR + CLR

Отсюда Kуст= Σ NfR + CLR/ Σ TR, где С – уд. сцепление; L – длина дуги радиуса r

 

 

Рассмотренные выше методы алгебраического суммирования по круглоцилиндрической поверхности скольжения применимы для случаев, когда оползневое тело находится выше уровня грунтовых вод. В тех же случаях, когда оползень хотя бы частично испытывает взвешивающее действие воды, необходим учет гидродинамических факторов, Расчет коэффициента устойчивости склона с учетом силы гидродинамического давления и взвешивания проводится по формуле:

 

К_уст = M_удерж/ M_сдвиг = Σ(N_i-D) +CL/ ΣT_i = 1 , где D – силы гидродинамического давления и взвешивания

 

 

Расчетный метод касательных напряжений:

1. Проводится круглоцил. пов-ть
2. На пов-ти намечается 10-20 точек и для них находятся норм.(s) и касат. (t=ghsinqcosq; h – высота столбика над точкой) составляющие от веса столбика Р
3. Пов-ть скольжения разворачивается в прямую и из каждой точки по вертикали откладываются t_сдв, верхние концы соединяются кривой и находится площадь St_сдв, составляющая сумму сдвигающих напряжений
4. По опытным данным (рис.) строят эпюру удерж. напряжений, находят ее площадь, равную сумме удерж. касательных сил St_уд.
5. Рассчитывают К_уст = St_уд/ St_сдв

 

 

 

Расчетный метод Маслова (по способу суммирования горизонтальных сил)

Основан на суммировании горизонтальных сил, действующих в каждом блоке на поверхности скольжения.

Метод равнопрочного откоса, у которого в любом горизонтальном сечении обеспечена устойчивоть пород, т.е. Куст=1=tgφ/tga, где φ-уг сопротивления сдвигу при норм напряжении, a- угол наклона склона(откоса)

 

коэф сдвига при норм напр:

Fσ = tgφ = τ/σ = tgφ + C/σ

 

Для склона, где действ напряжения от собств веса гп:

 

 

Расчетный метод Г.М.Шахунянца

 

Один из недостатков метода алгебраического суммирования сил, как уже отмечалось, это невозможность учета взаимодей­ствия между выделенными расчетными блоками. Влияние этого эффекта на величину коэффициента устойчивости исследовали Г.И..Шахунянц, Г.Л. Фисенко и другие. Покажем результаты ис­следований Г.Л. Фисенко на примере нижеследующей схемы

 

Поверхность скольжения приурочена к границе элювиальных отложений и невыветрелых пород и представляет собой совокупность плоско­стей, стыкующихся под разными углами. В плане она изображена ломаной линией. Реакция между двумя соседними блоками, на­правленная параллельно основанию нижележащего блока, обозначается как E_i и находится из выражения:

E_i = [P_i(sinq_i – cosq_itgj_i) – C_il_i + E_i-1] / (cosd_i + sind_itgj_i)

 

Коэффициент устойчивости:

К_уст = SР_icosq_itgj_i + SC_il_i )/ SР_isinq_i