V . УЧЕТ В РАСЧЕТАХ УСТОЙЧИВОСТИ ОТКОСОВ СИЛОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ПОДЗЕМНЫХ ВОД
57. Во всех случаях, когда откос подвергнут силовому воздействию воды, необходим дополнительный учет этого воздействия в каждом применяемом методе расчета. Силовое воздействие воды может быть в виде эффекта взвешивания, фильтрационного давления или того и другого вместе.
58. При учете силового воздействия подземных вод могут иметь место следующие три расчетных случая (схемы):
1) откос полностью и постоянно затоплен, никакого движения воды не наблюдается (рис. 19, а);
2) наличие в откосе водоносных горизонтов (случай установившейся фильтрации, рис. 19, б);
3) мгновенный полный спад воды (рис. 19, в).
Рис. 19. Расчетные схемы при учете силового воздействия воды:
а - откос полностью и постоянно затоплен; б - случай установившейся фильтрации; в - мгновенный полный спад воды
59. В первом случае силовое воздействие сводится к взвешиванию грунта откоса ниже уровня воды.
Расчет по первой схеме проводят путем определения всех сдвигающих и удерживающих сил с учетом взвешивания. Во всех случаях в пределах зоны обводнения значения φ и с устанавливаются с учетом обводнения грунта.
Коэффициент запаса устойчивости для метода круглоцилиндрической поверхности скольжения и метода Г.М. Шахунянца определяют по формуле
 (43)
При этом вес каждого расчетного блока необходимо определять с учетом взвешивания, о чем свидетельствует индекс «в».
60. Во втором случае силовое воздействие сводится к проявлению, наряду со взвешиванием, фильтрационного давления, связанного с движением воды, фильтрующейся через откос.
Фильтрационные силы учитывают путем определения:
- сдвигающих сил без учета взвешивания;
- удерживающих - с учетом взвешивания.
Коэффициент запаса устойчивости по второй расчетной схеме вычисляют по формуле
 (44)
По этой схеме вес каждого расчетного блока в числителе формулы ( 44) определяют с учетом взвешивания (т.е. с учетом взвешивания определяют только удерживающие силы). При определении сдвигающих сил (знаменатель) взвешивание учитывается лишь в зоне постоянного затопления откоса (например, ниже горизонта воды в нижнем бьефе).
61. В третьем случае силовой эффект связан с быстрым спадом внешнего уровня воды, вследствие чего резко увеличивается вес отсека обрушения. Если в период спада воды отсутствует возможность дренирования грунта по поверхности скольжения, спад воды при расчетах следует считать мгновенным. Расчет необходимо вести согласно расчетной схеме, представленной на рис. 19, в.
При этой схеме:
- исключается эффект взвешивания при определении сдвигающих сил в пределах бывшей зоны обводнения;
- учитывается увеличение объемного веса части отсека обрушения, расположенного ниже бывшего горизонта подтопления;
- при определении удерживающих сил учитывается эффект взвешивания;
- за расчетный горизонт в отсеке обрушения принимается горизонт подтопления до его мгновенного спада.
Коэффициент запаса устойчивости определяют по формуле ( 44).
62. При проектировании железнодорожного земляного полотна устойчивость подтопляемых откосов при наличии фильтрационного потока принято оценивать по формуле
 ( 45)
где N и T - определяются с учетом взвешивающего действия воды в пределах зоны обводнения;
D - гидродинамическая сила, определяемая по выражению
 (46)
J - средний уклон отрезка кривой депрессии, отсекаемого кривой возможного смещения;
Ω - площадь фильтрационного потока, ограниченная сверху отрезком кривой депрессии и снизу кривой смещения;
Δв - удельный вес воды, принимаемый равным 1.
63. Фильтрационное давление при использовании в расчетах Fp и ψ p учитывают, вводя в расчет фиктивный угол сопротивления сдвигу:
 (47)
 (48)
Фиктивный угол внутреннего трения вычисляют по формулам:
 (49)
где Рв - вес грунта с учетом взвешивания в зоне обводнения;
Pi - вес грунта без учета взвешивания в зоне обводнения;
φ w - угол внутреннего трения;
φв - фиктивный угол внутреннего трения.
64. Во всех случаях при расчетах обводненных откосов значения сдвиговых характеристик грунтов в зоне обводнения устанавливаются с учетом влияния увлажнения грунта. Размеры зоны обводнения принимаются наиболее неблагоприятными (для устойчивости) из реально возможных.
Взвешивающее воздействие воды учитывается путем введения в расчет уменьшенной величины объемного веса грунта, расположенного ниже поверхности воды. Для несвязных грунтов объемный вес с учетом взвешивания равен
 (50а)
где γо - удельный вес частиц грунта, г/см3;
n - пористость грунта, в долях единицы;
γск - объемный вес скелета грунта, г/см3.
Для суглинков и глин объемный вес с учетом взвешивания определяется по формуле
 (50б)
где γ w - объемный вес влажного грунта без учета взвешивания.
|
