Расчет устойчивости склонов

Срезающие оползни сдвига характерны для уступов (откосов) однородного строения (т.е. сложенных породой с одинаковыми однородными физико-механическими свойствами в любых точках грунтового массива), а также при наклоне слоев породы обратно падению поверхности уступа, при горизонтальном напластовании или при наклоне слоев в сторону падения поверхности уступа под углом, меньшим величины угла внутреннего трения пород, слагающих уступ. Очертание поверхности скольжения таких оползней (в вертикальном сечении по направлению оползневого смещения) обычно близко к дуге окружности. Для уступов (откосов) с прямолинейным профилем и однородным строением (т.е. при одинаковых значениях физико-механических свойств во всех точках массива пород) при отсутствии водоносных горизонтов в массиве пород оценка устойчивости выполняется в следующем порядке:определяются критические значения угла внутреннего трения (jкр) и сцепления (Скр) для пород, слагающих рассматриваемый уступ; находится положение наиболее опасной поверхности скольжения; вычисляется коэффициент устойчивости 2 Положение наиболее опасной поверхности скольжения (в условиях плоской задачи-линии скольжения) для уступа высотой Н и крутизной a при отсутствии дополнительной пригрузки и водоносных горизонтов находится, согласно рекомендациям Г.Л. Фисенко1, следующим образом: определяется глубина вертикальной трещины отрыва Н90, м, по формуле

(1)

где Скр и jкр - критические величины соответственно сцепления, МПа, и угла внутреннего трения, градусы, определяемые согласно прил. 1 настоящих Рекомендаций; g - удельный (объемный) вес пород, слагающих уступ, МН/м3;

по графику (рис. 1) в зависимости от величин Н/Н90 и j = jкр находится величина а/H90 и затем вычисляется ширина призмы обрушения а

Рис. 1. График Г.Л. Фисенко для определения зависимости между высотой откоса Н и шириной призмы обрушения а

на расстоянии а, от бровки уступа откладываем вертикальный отрезок ВЕ, равный длине трещины отрыва Н90 (см. рис. 2). От точки Е проводим в сторону уступа горизонтальный отрезок ЕК, равный по длине а, и от его концов откладываем ÐЕКГ = ÐКЕГ = 45 + jкр/2. Отрезок ЕГ представляет начальный участок линии скольжения. Дальнейшие операции зависят от величины jкр. При jкр ³ 13 круговая кривая скольжения выходит в подошву уступа (точка М). Для построения этой кривой сначала проводим линию МN под углом (45° - jкр/2) к поверхности уступа АМ. Восстанавливаем перпендикуляры из точки М к линии МN и из середины Т отрезка МF (ТО ^ МF), пересечение этих перпендикуляров (точка О) будет центром круговой линии скольжения. Затем из точки О проводим радиусом ОМ дугу окружности до точки F. Эта дуга и отрезок FЕ будут представлять собой искомую линию скольжения, примыкающую к трещине отрыва.

Если jкр меньше 13°, кривая скольжения выходит на площадку, примыкающую к подошве уступа (см. рис. 3) и пересекает ее под углом (45° - jкр/2). В данном случае построение трещины отрыва и верхнего участка ЕР линии скольжения проводится вышеизложенным способом, а положение нижележащей поверхности скольжения определяется специальным расчетом в соответствии с «Методическими указаниями по определению углов наклона бортов, откосов, уступов и отвалов строящихся и эксплуатируемых карьеров. - Л.: ВНИМИ, 1972.

Рис. 2. Построение поверхности скольжения в однородных породах по методике ВНИМИ

Рис. 3. Схема оползня с линией скольжения, проходящей ниже подошвы уступа

2.8. Для уступов (откосов) прямолинейного профиля, а также при их неоднородном строении при наличии обводненности пород в целях определения наиболее опасной линии скольжения срезающих оползней сдвига допускается использовать построение согласно п. 2.7 настоящих Рекомендаций со следующими дополнениями:

для уступов непрямолинейного профиля - с условным спрямлением их профиля;

для уступов неоднородного строения - с проверкой возможности образования срезающе-консеквентного оползня сдвига и с использованием в операциях, регламентируемых п. 2.7 настоящих Рекомендаций, показателей объемного веса, угла внутреннего трения и сцепления, осредненных для всего массива пород, слагающих уступ.

Проверка возможности образования срезающе-консеквентных оползней выполняется в случаях горизонтального залегания пород или при наклоне слоев в сторону падения склона. При этом в соответствии с п. 2.15 настоящих Рекомендаций оценивается возможность частичного совпадения наиболее опасной линии скольжения с плоскостями напластования или выхода этой линии на дневную поверхность в пределах одного из слоев, образованных малопрочными породами.

Осредненные показатели объемного веса gср, угла внутреннего трения jср и сцепления Сср определяются по формуле

(2)

где h1, h2,..., hn - мощности слоев, для пород слагающих массив данного уступа (откоса), м; В1, В2,..., Вn - значение рассматриваемого показателя (объемного веса, угла внутреннего трения или сцепления) для соответствующего слоя; Вср - значение рассматриваемого показателя (gср, jср или Сср), осредненного для всего рассматриваемого уступа (откоса).

Примечания: 1. Положение подошвы нижнего (п-го) слоя принимается сначала соответствующим положению подошвы уступа. Если при последующем определении наиболее опасной линии скольжения (см. п. 2.7) она окажется ниже подошвы уступа, подошва нижнего слоя принимается на уровне нижней точки поверхности скольжения и производится уточнение положения этой поверхности с повторным использованием формулы (1) и последующих операций,