Расчет устойчивости природных склонов и откосов земляного полотна

При расчете количества анкерных плит и их размеров в плане следует  исходить из величины удельной нагрузки на грунт оползневого массива, которую  можно допустить с учетом его  физико-механических свойств. Величину удельной безопасной нагрузки Р_без , при которой отсутствуют зоны предельного состояния в основании плиты, можно определить по формуле

                                                                                         (43)

93. Расстояние l в плане между анкерными затяжками в ряду находят по выражению 

l = 2h ·tgj_w + в,                                                                                                (44)

где h - мощность оползневого массива;

j_w - угол внутреннего трения грунта;

в - ширина анкерной плиты. 

 

Рис.11. Схема анкерной затяжки: 
1 - нижний анкер; 2 - коренные породы; 3 - оползневые грунты; 4 - анкерная тяга; 5 - скважина; 6 - анкерная плита; 7 - верхний анкер

94. Технология изготовления  каждой анкерной затяжки состоит  из ряда последовательных операций:

а) предварительное изготовление анкерных плит и анкерных тяг;

б) бурение анкерных скважин, а в ряде случаев и разбуривание нижней части скважины под нижнее анкерное крепление;

в) размещение анкерных тяг  в скважинах и закрепление  в коренных породах их нижней части  каким-либо способом (цементацией, механическими  устройствами, химическими смолами, камуфлетным взрыванием с одновременной  заливкой цементо-песчаного раствора и т.п.);

г) монтаж анкерных плит над  устьем скважин с пропуском арматуры анкерных тяг через центральное  отверстие в плитах;

д) натяжение анкерных тяг  с закреплением их в анкерной плите  верхним анкером;

е) гидроизоляционные работы, включающие защиту арматуры анкерных тяг от коррозии.

Рис.12. Схема расчета анкерного  усилия

Стержневая анкерная тяга имеет в верхней своей части  нарезанную или накатанную резьбу и  натяжение арматуры осуществляется при помощи завинчивания гайки.

Для натяжения пучковой арматуры наиболее эффективным типом крепления  является конусное закрепление с  рифленой или гладкой поверхностью конуса. Конструкция анкера такого типа является простой в изготовлении и дает возможность, не изменяя размеров конуса, закреплять пучки из проволоки  различного диаметра.

При использовании пучковой арматуры с конусным закреплением натяжение  арматуры и запрессовку конуса выполняют  с помощью гидравлических домкратов  двойного действия.

Мероприятия по защите поверхности участков склонов, на которых  расположено земляное полотно автомобильных  дорог

95. В комплекс мероприятий  по обеспечению устойчивости  земляного полотна на склонах  следует включать специальные  конструкции, предотвращающие процессы, связанные с изменением напряженного  состояния склонов (выветривание, эрозия, изменение уровня подземных  вод), а также технологию по  инженерной защите примыкающих  с низовой и верховой стороны  участков склонов.

96. Для защиты земляного  полотна на устойчивых склонах  целесообразно применять планировку  поверхности, нарушенную производством  работ на участках склонов,  с последующим посевом трав  по растительному грунту, посадкой  кустарника или отдельных деревьев.

Для защиты земляного полотна  в местах сопряжения его откосных частей с верховой стороной склона необходимо регулировать поверхностный  сток водоотводами и нагорными канавами, водосбросными устройствами в пониженные места рельефа, водотоки и т.п.

97. Для защиты земляного  полотна на неустойчивых склонах  в комплекс защитных устройств  необходимо включать мероприятия  по изменению напряженного состояния  склона (террасирование или уменьшение  крутизны участков склона, примыкающих  к земляному полотну).

Площадки (бермы) террас (или  ярусов) против развития процессов  выветривания и эрозии целесообразно  укреплять грунтами, обработанными  вяжущими. На отдельных местах берм могут быть высажены кустарники и  деревья. Откосы террас следует укреплять  решетчатыми конструкциями из сборных  элементов в тех случаях, когда  длина откоса (по образующей) больше или равна 8 м. При небольших длинах откосов их поверхность укрепляют  путем посева трав методом гидропосева.

98. В тех случаях, когда  на примыкающих к земляному  полотну участках склона имеются  выходы глинистых грунтов, необходимо  их поверхность спланировать, затампонировать  трещины и устроить защитное  покрытие из морозостойких, ненабухающих и неусадочных грунтов с последующим укреплением его посевом трав, кустарников и деревьев. В наиболее опасных случаях глинистый грунт (выходы глинистых грунтов третичного возраста) укрепляют вяжущими веществами или решетчатыми конструкциями.

При наличии в грунтовой  толще неустойчивых склонов водоносных горизонтов в пределах земляного  полотна необходимо устроить дренажные  вертикальные и горизонтальные конструкции  с выводом подземных вод в  лотки и водоотводные и нагорные канавы.

99. Для защиты земляного  полотна на оползневых склонах  необходима тщательная планировка  поверхности оползневых накоплений, устранение отдельных глыб грунта, заделка и тампонирование трещин. В отдельных случаях устраивают  ярусы (террасы) в оползневом  грунте. Оползневую часть склона  после планировки и создания  ярусов укрепляют решетчатыми  конструкциями, растительным грунтом  с посевом трав, посадкой кустарников  и деревьев. На укрепленной поверхности  устраивают сеть лотков, дренажных  конструкций для регулирования  поверхностного стока и уровня  подземных вод.

Профилактика  оползневых процессов и деформаций земляного полотна

100. При расположении земляного  полотна на склоне запрещается:

а) снимать дерновой, растительный покров со всей полосы отвода, а также  на расстоянии 60 м вправо и влево  от земляного полотна;

б) корчевать лес, кустарники, переносить деревья, распахивать поверхности  склонов;

в) устраивать временные  подъездные пути и коммуникации в  пределах полосы отвода;

г) устраивать поля фильтрации, очистные сооружения, испарительные  бассейны и т.д.;

д) застраивать оползневую зону (особенно устраивать котлованы, поглощающие колодцы, мойки и  т.п.);

е) срезать склон для  сооружения выемок, котлованов, углубления русел;

ж) дополнительно пригружать склон отвалами, кавальерами и пр.;

з) поливать и орошать  угодья и пахотные земли на поверхности  склона.

101. При устройстве земляного  полотна автомобильных дорог  на естественном склоне предварительно  необходимо:

а) обеспечить строительный водоотвод в местах выклинивания грунтовых вод путем устройства гравийных (щебеночных) обсыпок, водоотводных лотков, а также сопряжения откосов  земляного полотна с поверхностью склона;

б) провести укрепительные  работы низовой и верховой частей склона (если в результате смыва, сплыв  а и т.п. обнажены глинистые грунты, особенно серо-зеленые третичные  глины) в виде планировки и укладки  супесчаных грунтов на обнаженные поверхности  с последующей планировкой слоя растительного грунта толщиной не менее 15-20 см и посевом трав, посадкой кустарника и деревьев.

102. После сооружения земляного  полотна необходимо немедленно  укрепить откосы и водоотводные  каналы, обеспечив сброс воды  со склона и дальнейшее удаление  воды за пределы полосы отвода  в специальные места.

103. Дренажные сооружения  следует устраивать только в  сухой летний период.

104. При эксплуатации земляного  полотна, расположенного на склоне, необходимо:

а) следить за сплошностью полосы отвода, нарушением растительного грунта, обнажением поверхности глинистых грунтов, внезапным выклиниванием горизонтов подземных вод;

б) убирать снеговой покров до начала снеготаяния, следить за тем, чтобы не образовывалось отдельных  мочажин на поверхности склона;

в) в период снеготаяния  обеспечивать нормальную работу временного и постоянного водоотвода, расчищать  водоотводные канавы от сплывшего грунта, снега, мусора и т.д.;

105. При обнаружении трещин, пазух, заколов на поверхности  земляного полотна, откосе, обочине,  покрытии, а также на самом  склоне необходимо немедленно  затампонировать их, поставить ограждения, предупреждающие знаки и проследить  в весенний период за характером  их развития.

106. При наличии трещиной  заколов на склоне в летний  период необходимо также следить  за тем, чтобы они не были  источником, сбора воды и последующего  увлажнения глинистых грунтов  склона.

107. В тех случаях, когда  склон захвачен оползневыми процессами  вблизи земляного полотна, необходимо:

а) удалить грунт с головы оползня с планировкой поверхности (в летний период);

б) удалить полностью оползневые массы при небольших объемах  их и незначительной обводненности участка с последующей планировкой и подсыпкой дренирующего грунта (с обеспечением надлежащего водоотвода);

в) подсыпать грунт у  подошвы оползня и создать  контрбанкеты из дренирующего грунта;

г) обеспечить отвод поверхностных  вод путем устройства нагорных канав;

д) провести мероприятия  по осушению западин и мочажин  путем устройства неглубоких прорезей, дно которых должно быть укреплено  щебнем или шлаком от размывов;

е) обеспечить каптаж родников и источников дренажными трубами  с отводом воды в кюветы и канавы;

ж) забить и затрамбовать трещины на оползневом теле или земляном полотне мятой глиной с последующей  изоляцией поверхности над трещинами  битумной обмазкой.

108. На аварийных оползневых  участках необходима немедленная  установка предупредительных знаков  о снижении скорости движения  транспортных средств.

109. В процессе эксплуатации  земляного полотна, расположенного  на естественном склоне, необходимо  осуществлять своевременный уход  за существующими противооползневыми  сооружениями, производить их ремонт, а также подготовку к весеннему  и осеннему периоду.

Приложение 1

Методика определения  коэффициента динамической вязкости глинистых  грунтов

Метод длительных сдвигов

1. Глинистые грунты испытывают  на сдвиговых приборах конструкции  Маслова-Лурье. Это испытание отличается от методики проведения обычного сдвига использованием зазора между подвижной и неподвижной обоймами увеличенных размеров (до 2-3 см).

2. Для предотвращения подсыхания образца грунта в период длительного сдвига на него надевается перед заправкой в сдвиговой прибор резиновая цилиндрическая рубашка (рис.1).

3. Для исключения раздавливания  образца грунта вертикальной  нагрузкой поверх резиновой оболочки  на образец надевается пакет  металлических колец (толщиной 1,5 мм) с некоторым зазором между  кольцами с целью обеспечить  возможность деформации образца  при сдвиге.

4. Каждая серия опытов  на длительный сдвиг (3 образца)  проводится при постоянной вертикальной нагрузке Р. При этом на образцы прикладывается ступенями сдвигающая нагрузка Т. Каждая ступень сдвигающей нагрузки выдерживается до момента, когда скорость ползучести во времени оказывается постоянной (рис.2). В случае, если скорость ползучести снижается до нуля (деформация затухает и прекращается совсем), прикладывается, как и в предыдущем варианте, следующая ступень нагрузки.

Рис.1. Резиновая цилиндрическая рубашка для образца: 
1 - верхняя и нижняя обоймы; 2 - металлическое кольцо; 3 - резиновая оболочка.

5. По результатам испытаний  образцов глинистого грунта на  длительный сдвиг при различных  значениях вертикальной нагрузки Р строят график зависимости скорости ползучести v от величины касательного напряжения t (рис.3).

Рис.2. График относительной  деформации во времени при длительном сдвиге

Рис.3. Зависимость скорости ползучести от касательного напряжения для скрыто-пластичных глинистых  грунтов (а) и пластичных (б)

6. Исходя из зависимости v = f(t), определяется коэффициент динамической вязкости h:

а) для скрытопластичных грунтов (рис.3,а) по формуле Бингама-Шведова

                                                                                                   (1)

где t_eim - порог ползучести;

d - величина зазора между обоймами (см.рис.1);

б) для пластичных глинистых  грунтов (рис.3.б) по формуле Ньютона

                                                                                                            (2)