Проектирование подпорных стенок

Методы борьбы с оползнями

Вопрос о принятии мер по увеличению устойчивости откосов обычно возникает при нарушении или возможности нарушения их устойчивости по причинам, указанным выше. Причиной сползания естественных склонов часто является ранее происшедший оползень, поскольку он может существенно изменить их гидрогеологические условия, вызывая обводнение склонов.

До проведения каких-либо мероприятий по увеличению устойчивости существующих откосов необходимо тщательное инженерно-геологическое обследование района возможного оползня с. бурением глубоких скважин. Обследованием устанавливаются напластование и свойства грунтов, режим подземных грунтовых вод, зависимость его от климатических особенностей района и от влияния застройки территории. Определяют также причины, которые могут повлечь развитие оползня. Затем приступают к разработке мероприятий.

Основной мерой по увеличению устойчивости откосов обычно является снижение влажности грунтов и исключение гидродинамического и гидростатического давления. С этой целью регулируют сток поверхностных вод, проводят дренирование подземных вод (глубокими дренами, штольнями, туннелями, колодцами) и другие мероприятия.

Радикальной мерой повышения устойчивости oткoca является устранение причин увеличение его крутизны при разработке траншей, котлованов и размыве основания в нижней части откоca. При разработке траншей и котлованов следует немедленно ставить прочные распорки, которые могли бы передавать оползневое давление на противоположную стенку траншеи (котлована). Необходимо устранять возможность размыва потоком воды основания откоса. Иногда производят уположение откосов.

При небольшой глубине возможного оползня в пределах откоса располагают набивные сваи, заделываемые в прочном нижележащем подвижном rpyaтe, или устраивают подпорные стенки, шпунтовые ограждения и другие оградительные сооружения.

Если устойчивость откоса требуемой крутизны обеспечить не удается, а сделать его более пологим нельзя, то для удержания грунта приходится устраивать подпорные стены.

Подпорные стены по конструктивному решению подразделяют на массивные и тонкостенные. Типы массивных стен по казаны на рис. 2.20. Тонкостенные подпорные стены угольного профиля показаны на рис. 2.21. .

Массивные и тонкостенные подпорные стены можно устраивать с наклонной подошвой или дополнительной анкерной плитой (рис. 2.22). Гибкие подпорные стены выполняют из деревянного, металлического или железобетонного шпунта специального профиля. При значительной высоте используют анкеровку (рис. 2.23), иногда анкеры устанавливают в несколько рядов; поддерживая грунт, они испытывают его давление, которое принято называть активным давлением. Активное давление, воздействуя на подпорную стену, вызывает ее смещение, что приводит к возникновению сопротивле­ния грунта (плоскость А.' В). Это сопротивление называют пассивным давлением (рис. 2.24, а). .

Рассмотрим условие предельного равновесия элементарной призмы, вырезанной из возможной зоны обрушения вблизи задней грани подпорной стены (рис. 2.24, а). На горизонтальную и вертикальную площадки этой призмы при трении о стену, равном нулю, будут действовать главные напряжения σ₁ (большее) и σ₃ (меньшее). При небольших горизонтальных смещениях возникает предельное равновесие рассматриваемой призмы. Соотношение между σ₃ и σ₁ будет обусловлено уравнением (1.18), которое с помощью тригонометрических преобразований можно привести к виду

σ₃₌ σ₁ tg²(45º-φ/2) (2.23)

Однако на глубине z давление будет σ₃ = γz. Тогда

σ₃ = σ_a = γz tg²(45º-φ/2) (2.24)

где γ - удельный вес грунта; z - глубина, rде определяется давление; ер - уrол внутреннеrо трения.

Максимальное активное давление

σ_max = γH tg²(45º-φ/2) (2.25)

Равнодействующая активноrо давления приложена на высоте, равной 2Hj3 от верхней rpаницы подпорной стенки:

Eα=(γH²/2)tg²(45º-φ/2) (2.26)

Пассивное давление в этом случае будет

σ_р=γz tg²(45º-φ/2)

Значение ero равнодействующей

E_р =(γd²/2)tg²(45º-φ/2)

В случае действия равномерно распределенной нагрузки, приложенной к поверхности грунта, она условно заменяется эквивалентным слоем грунта h = q/y (рис. 2.24, 6). Тогда активное давление вычисляют по формуле

σ=γ(H+h)tg²(45°-φ/2) (2.29)

Равнодействующая активного давления, приложенная в центре тяжести эпюры σ_а,

Е_а=(γ/2)(Η²+2Ηh)tg²(45°-φ/2) (2.30)

Для связного грунта активное давление грунта на гладкую подпорную стенку определяют по формуле (рис. 2.24, в)

σ_а=γztg²(45°-φ/2)-2с ·tg(45°-φ/2) (2.31)

где с - удельное сцепление грунта.

В более сложных случаях, т. е. при наличии трения грунта по подпорной стенке, наклонные грани подпорной стенки и поверхности засыпки (рис. 2.24, г), горизонтальную и вертикальную составляющие активного давления на глубине z определяют по формулам

σ_аh =(γz+q)λ_а-σ_ch (2.32)

σ_а=σ_аhtg(α+δ) (2.33)

где c_ch— давление связности:

σ_ch=ck; (2.34)

λ_а — коэффициент активного давления грунта:

здесь α — угол наклона грани стены к вертикали, принимаемый со знаком « + » при отклонении от вертикали в сторону стены; δ — угол трения грунта о стену, принимаемый равным φ для стен с повышенной шероховатостью, для мелкозернистых водонасыщенных песков и при наличии на поверхности вибрационных нагрузок δ = 0, в остальных случаях δ = 0,5ц; ρ — угол наклона поверхности грунта к горизонту, принимаемый со знаком « + » при отклонении этой поверхности вверх (при этом ׀ρ׀≤φ);

k — коэффициент

если k<0, то принимается k =0

Равнодействующую горизонтальной и вертикальной составляющей активного давления грунта определяют по формулам

Е_аh=σ_аh(H+h-h_c)/2 ; (2.37)

Е_а=σ_а(H+h-h_c)/2; (2.38)

где

h=q/γ;

h_c=σ_ckΗ/σ_аh (2.39)

Точка приложения равнодействующей находится в центре тяжести треугольной эпюры активного давления z = 2(H+h-h_e)fi, при трапециевидной эпюре z=(Η/3)(2qλ_а+σ_аh)/(qλ_а+σ_аh)