Сильченко К.В.Расчет удерживающих противооползневых

86
.
12, 2005 .
УДК 624.137
Сильченко К.В., инженер
Институт «КрымГИИНТИЗ». Симферополь
Си
Расчет л
ч
В
н
К
ь
ек
о .
удерживающих противооползневых сооружений в виде свай-шпон
на «переползание».
Предложен способ расчета удерживающих противооползневых сооружений в виде свай-шпон на
«переползание».
Устойчивость оползневых склонов, удерживающее противооползневое сооружение, сваи-шпоны, переползание
грунта
В качестве мероприятий для повышения устойчивости оползневых склонов нередко применяются свайные удерживающие сооружения. При большой мощности оползневой толщи свая оказывается в трудных
условиях работы на изгиб. В этом случае можно применить железобетонные сваи-шпоны, головы которых
не доводят до поверхности земли. Они имеют меньшую длину, за счет этого меньшую гибкость и работают в
большей степени на сдвиг, чем на изгиб, что позволяет значительно снизить материалоемкость противооползневого мероприятия.
При проектировании свай-шпон одним из необходимых условий является исключение «переползания»
грунта[1]. Для этого нужно определить высоту сваи в оползневом теле так, чтобы не было смещения грунта
по плоскостям скольжения, проходящих через головы свай.
В настоящей статье предлагается метод расчета на «переползание» по заданной поверхности скольжения. Суть его заключается в определении предельного давления Епр, при котором оползневой грунт начинает
переползать через сооружение, и сравнении его с оползневым давлением Еоп в расчетном сечении. Строгие
решения теории предельного равновесия «малоприспособляемы» для выполнения этого расчета. Возникают значительные математические затруднения, связанные с определением очертания линий скольжения в
массиве грунта, поэтому метод реализуется с использованием теории предельного равновесия в рамках приближенного решения. Для простоты расчета принимается, что Епр = Еоп.
На рис. 1 показана расчетная схема, где свая-шпона 1 высотой hш над поверхностью скольжения 2 располагается в оползневой толще 3 мощностью H. Углы наклона поверхности оползня и плоскости скольжения
обозначены соответственно b и a. Грунт, удельный вес которого g, имеет прочностные характеристики j угол внутреннего трения и с - сцепление. На призму выпора ABCD весом Q и длиной L действует оползневое
давление Еоп, сила сопротивления сдвигу Т.
Рис.1. Расчетная схема.
а – общая схема сооружения; б – проекции действующих сил на расчетную плоскость AD; 1 – свая-шпона;
2 – поверхность скольжения оползня; 3 – оползневая толща.
.
87
12, 2005 .
Расчетная схема принята при следующих допущениях:
- перемещение свай и продавливание грунта между ними исключено;
- линия скольжения имеет прямолинейное очертание и наклонена к вертикали под углом
q = 45o + j/2;
- отсутствие трения по боковым граням призмы выпора;
Эти допущения заложены в теории Кулона. Ввиду того, что создание полного отпора возможно лишь при существенном смещении [2], сооружение рассчитываем на часть пассивного давления, реализуемого по плоскости AD.
Для рассматриваемой призмы выпора ABCD составляется уравнение предельного равновесия, которое представляет собой сумму проекций всех сил на плоскость AD (ось Х).
 X  T  Tc  Qx  Eопх  0
(1)
где: Тj – сила трения по плоскости AD, равная T  (Q  sin   Eоп  cos )  tg ;
Тс – сила сцепления по плоскости AD, равная Tc 
cL
;
sin 
Qx – проекция веса блока ABCD на ось X, равная Qx  Q  cos ;
Еопх – проекция оползневого давления на ось Х, равная Eопх  Eоп  sin  .
Выполнив все преобразования относительно hш получим квадратное уравнение (2).
2
К1  hш  К 2  hш  F  0
где:
(2)

 tg  tg
0,5    (cos   sin   tg )  
 1
 ctg  tg 
К1 
ctg  tg
К2 
  H  (cos  sin   tg ) 
ctg  tg
(3)
c
sin 
F  (sin   cos  tg )  Eоп
Из уравнения (2) находим действительный корень и получаем выражение для нахождения hш.
 К 2  К 22  4  К1  F
(4)
hш 
2  К1
Величина предельного давления на сооружение Епр, высотой, равной оползневой толще, или
максимально возможное оползневое давление в сечении оползня Е оп(max) , определяется
выражением:
Епр  Еоп (max)
К1  Н 2  К 2  Н

(sin   cos  tg )
(5)
Определив высоту сваи-шпоны по формуле (4) всегда следует считаться с тем, что линия скольжения другого вида может оказаться более опасной. Поэтому необходимо выполнять проверочные расчеты устойчивости.
Задавшись предварительной высотой сваи-шпоны, рассчитанной по формуле (4), составляем новые расчетные профили склона с учетом образования поверхностей скольжения над головой сваи
(рис. 2). По методу Г.М. Шахунянца [1] определяются новые коэффициенты устойчивости. Если они
88
.
12, 2005 .
меньше нормативного, то необходимо увеличить высоту сваи-шпоны и повторить расчет.
Этот метод не имеет строгого теоретического обоснования, так как здесь используется
приближенное решение теории предельного
равновесия. Однако, формула (4) позволяет сразу оценить возможность применения свайшпон. Так в случае превышения оползневого
давления над предельным Епр < Еоп (выход поверхности скольжения из оползневой толщи
hш>H), она будет иметь неопределенный резульРис.2.
1 – свая-шпона; 2 – поверхность скольжения оползня; тат.
3 – возможные поверхности скольжения;
4 – поверхность оползня; 5 – оползневая толща; 6 –
коренные породы.
ВЫВОДЫ
1. При проектировании противооползневых сооружений в виде свай-шпон необходимо выполнять
расчеты на «переползание» для исключения смещения грунта по плоскостям скольжения, проходящих через головы свай.
2. Предложенная методика расчета на «переползание» дает возможность сразу оценить возможность
применения свай-шпон, определив необходимую длину сваи в оползневой толще hш (4) и предельное давление Епр (5).
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Гинзбург Л.К. Противооползневые удерживающие конструкции. - М.: Стройиздат, 1979. – 80 с.
2. Снитко Н.К. Статическое и динамическое давление грунтов и расчет подпорных стенок. - Л.: Госстройиздат, 1963. – 295 с.