Заказать звонок

(+7 495) 647-22-07 +7 (915) 271-88-44

пн...пт: 900–1900, сб: по догов.

     

Общая характеристика условий устойчивости

Вопросы устойчивости массивов грунта имеют весьма  существенное значение для практики, так как при наличии  градиентов нагрузок и соответствующих показателей механических свойств грунтов, главным образом их сопротивлению сдвигу, могут возникнуть нарушения устойчивости массивов грунта, а в следствии этого просадки фундамента строения. Градиент нагрузок может быть в виде перепада (скачка) нагрузки, что было рассмотрено в предыдущем параграфе, и плавный в виде откоса.

 

При современных вскрышных работах, при которых глубина котлованов (например, в угольных и железорудных карьерах Украины) иногда достигает 100 м и более, огромную важность приобретает вопрос выбора устойчивого угла откоса, так как  завышение этого угла даже на несколько градусов может  увеличить объем вскрышных работ на миллионы кубометров. К вопросу устойчивости массивов грунта ранее подходили эмпирическим путем, определяя в натуре форму поверхностей скольжения. Используя уравнение моментов для принятой  поверхности скольжения, находили коэффициент устойчивости откоса или природного склона (метод Шведской геотехнической комиссии). С разработкой строгой теории -предельного напряженного состояния грунтов вопрос об устойчивости откосов также получил строгое решение. Однако в природе на устойчивость склонов и искусственных откосов существенное влияние оказывают внешние, главным образом гидрогеологические факторы, что требует внесения практических поправок и в строгие методы  Ю. Г. Трофименков. Выступление в дискуссии на 6-й секции V Международного конгресса по механике грунтов и фундаментостроению. Вопросы прочности, устойчивости и давления на ограждения расчета путем учета тех или иных физико-геологических и  механических воздействий. Поэтому вначале остановимся на общей характеристике  условий устойчивости массивов грунта. Движение земляных масс довольно широко распространено в природе — от едва заметных, беспрерывно происходящих и весьма медленных перемещений до катастрофических обвалов и оползней. Нарушение устойчивости зависит как от  общих условий равновесия, так и от физико-механических  процессов, происходящих в грунтах. Неустойчивым будет такое состояние грунта, когда незначительные по величине внешние воздействия могут нарушить равновесие массива, причем произойдут изменение структуры грунта и движение всего массива до тех пор, пока грунт не приобретет нового состояния равновесия.  Такие перемещения происходят вследствие преодоления  сопротивления сдвигу по площадкам, образующим в массиве грунта  некоторые криволинейные поверхности скольжения. Основными видами нарушения устойчивости массивов  грунта являются: оползни, обвалы, сплывы, выдавливание. Оползни, или скольжения грунта, наблюдаются главным образом в связных грунтах и обусловливаются изменениями величины сил сцепления. Везде, где в естественных условиях существует резкое изменение нагрузок, например при наличии котлованов для фундаментов сооружений и т. п., следует опасаться оползневых явлений. Оползни — сложное явление, представляющее собой совокупность следующих друг за другом отдельных скольжений масс грунта. Эти отдельные скольжения происходят в некоторой взаимной связи, и, по-видимому,  наибольшая сила необходима только для возникновения первого нарушения равновесия. Как только произойдет первый оползень, последующие оползни возникают как следствие первого, причем их возникновение влияет и на устойчивость масс грунта первого оползня.

 

В Европейской части СССР оползни особенно  распространены по берегам Волги, на Черноморском побережье (Кавказ, Крым, район Одессы) и в других местах. Иногда оползни имеют катастрофический характер, причем возникают огромные перемещения земляных масс, которые быстро сметают  сооружения, находящиеся на их пути. В 1915 г. в Ульяновске произошел грандиозный оползень, совершенно разрушивший часть железнодорожного пути и опоры моста через Волгу, причем мощность пласта перемещавшихся масс грунта достигала 20 м и более. Известны оползни косогора в Батраках, Сенгилее, Вольске и в других местах. Почти все побережье Черного моря подвержено оползневым процессам, разрушающим здания, дороги и другие инженерные сооружения, в результате чего необходимы огромные расходы на восстановление сооружений. Известны случаи, когда оползни происходили буквально в  несколько минут, причем оторвавшиеся массы грунта разрывали пополам дома и отдельные деревья. Особенно грандиозные оползни наблюдались на шведских железных дорогах. Шведской геотехнической комиссией описан ряд случаев катастрофических оползней. Оползень,  происшедший в 1918 г. у Витта-Сикудден (Швеция), продолжался не  более 20 мин и повлек за собой обвал железнодорожного пути на протяжении 45 м, что вызвало крушение проходившего  пассажирского поезда. Оползень у Сэ,ма на Бухюсской железной дороге (Швеция) в 1930 г. вызвал обрушение участка строящейся дороги, причем оползшие массы грунта заполнили выемку глубиной 3 м и покрыли прилегающую местность на площади около 5000 м. Можно привести еще ряд оползней, сопровождавшихся  разрушением сооружений, но и приведенных примеров достаточно, чтобы уяснить огромное значение необходимости борьбы с  оползневыми явлениями. Поэтому так важно проводить геологические изыскания цены проведения работ значительно меньше возможного ущерба. Другие виды нарушения устойчивости массивов грунта, а именно обвалы и сплывы, наблюдаются главным образом в горных районах. Обвалы отличаются от оползней тем, что при их  образовании деформации захватывают значительные по распространению слои грунта и протекают весьма быстро. Обвалы грунта  возникают вследствие временного уменьшения сопротивления  грунта сдвигающим усилиям. Совместные нарушения сил сцепления и сопротивления трению приводят к нарушениям устойчивости массивов грунта, промежуточным между оползнями и обвалами. Сплывы — это нарушение устойчивости масс грунта,  переходящих в текучее состояние. Чем больше влаги может  удерживать в себе грунт, тем он оказывается более устойчивым при сплывах. При одинаковом содержании воды мелкозернистые, но лишенные связности пылеватые и мелкопесчаные грунты быстрее становятся текучими, чем связные, Выдавливание — это явление пластического течения мягких масс грунта. При выдавливании в чистом его виде движение грунта подчиняется законам гидродинамики, согласно которым сопротивление трению увеличивается при увеличении скорости движения. Различие между оползнями и обвалами, с одной стороны, и сплывами и выдавливаниями, с другой, заключается в том, что для первых всегда наблюдаются  криволинейные поверхности скольжения, тогда как в последних явно выраженных поверхностей скольжения нет, особенно если грунты находятся в текучем состоянии.

 

Главнейшими причинами нарушения устойчивости массивов грунта являются внешние воздействия, увеличение активного действия нагрузки и уменьшение сопротивлений. Эти причины возникают как отдельно, так и совместно, обусловливая  различные виды оползней, обвалов, сплывов и выдавливаний. Внешними воздействиями могут быть: устранение естественной опоры для земляных масс, расположенных на наклонном плотном слое рытье канав и котлованов, прорезающих слабые слои, нагруженные весом вышележащих слоев; подмыв склонов и обрывов текущей водой и т. п. Нарушение  устойчивости будет тем более вероятным, чем круче наклон плотного слоя, чем глубже будут прорезаться рыхлые слои и чем больше разница в плотности вышележащих слоев и слоев, нарушаемых внешними механическими воздействиями. Увеличение активного действия нагрузки  весьма часто служит причиной нарушения устойчивости земляных масс. Это увеличение может быть как в чистом виде, например при воздействии искусственных сооружений, насыпей и пр., так и вследствие изменений физического состояния грунта и действующих в нем усилий. Весьма часто причиной оползней и обвалов является увеличение веса слоев грунта вследствие  насыщения их водой во время продолжительных дождей или  наводнения. Если грунт был сухим, то при насыщении водой он увеличивает свой объемный вес на величину веса воды, заполняющей поры. При понижении уровня грунтовых вод может быть увеличение веса грунта вследствие устранения взвешивающего действия воды. Это особенно резко сказывается в водопроницаемых  грунтах. В грунтах же маловодопроницаемых (например, глинистых) понижение уровня грунтовых вод увеличивает толщину слоя, подвергающегося действию капиллярного натяжения воды, что может изменить условия устойчивости. Наличие боковых фильтрационных сил, или так называемого гидродинамического давления воды также ухудшает условия устойчивости массивов грунта, особенно при производстве выемок. Гидродинамическое давление действует в грунте, в  котором фильтруется вода, и равно произведению веса воды в единице объема на гидравлический градиент в данной точке образовании оползней в откосах в мелком песке. Так как с приближением к подошве откоса величина быстро возрастает, то давление воды вытесняет грунт в выемку. После обильных дождей поверхность грунтовых вод становится более крутой, гидравлический градиент увеличивается, а потому увеличивается и опасность оползания откоса выемки. Отметим, что на условия устойчивости массивов грунта  также оказывает влияние давление, возникающее при заполнении водой трещин, особенно при замерзании в них воды. Наиболее благоприятно для напитывания водой время сильного таяния снега весной, а также время дождливой осени, наступившей  после жаркого и сухого лета, когда в грунте образуются широкие и глубокие трещины, способствующие проникновению воды. Уменьшение сопротивлений сказывается главным образом в изменении величины сцепления и сопротивления  трению. Вследствие переменного увлажнения и высыхания, а также при периодическом действии мороза происходит разрыхление грунтов, уменьшающее их силы сцепления. Наличие прослоек глины между песчаными слоями уменьшает сопротивление  трению. Кроме того, в трещиноватых породах прослойки глины  могут действовать при оползнях как смазка. Добавочная нагрузка на прослойки глины вызывает в них гидродинамические  напряжения причем непосредственно после приложения нагрузки сдвигающие напряжения достигают своей полной  величины, нормальные же напряжения, величина которых  пропорциональна трению, будут иметь лишь некоторую долю конечного значения. К частным явлениям, с которыми приходится иметь дело инженеру при земляных работах, относятся оползни глинисто-щебенистых склонов, образующиеся после продолжительных дождей даже отри углах падения 10° и меньше. При глубоком зимнем промерзании грунтов  физико-механические процессы, которые происходят в деятельном слое, могут явиться существенными факторами, влияющими на устойчивость грунтов.

 

Для чего еще нужны инженерные изыскания можно узнать на сайте ООО Буровики.

Заказать звонок

Оставьте свой телефон и мы вам позвоним.



Введите текст на картинке
обновить текст
online консультант