Основы расчета общей устойчивости откосов земляной плотины

ЛЕКЦИЯ 12

Нарушение общей устойчивости низового откоса земляной плотины, представленное на рис. 12.1, сопровождается довольно сложными деструктивными процессами, к числу которых можно отнести отсутствие четко выраженной поверхности сдвига, наличие областей пластических деформаций, неодновременное нарушение прочности грунта призмы обрушения и т. п.

Рис. 12. 1. Схема обрушения низового откоса плотины

Указанные процессы довольно сложны и имеют вероятностный характер, в связи с чем используют различные модели наступления предельного равновесия:

1. Локальные модели;

2. Модели повсеместного предельного равновесия.

Согласно первой модели во всех точках некоторой наиболее опасной поверхности сдвига одновременно наступает предельное равновесие, причем в этих точках удовлетворяется уравнение Кулона:

,

где — касательное напряжение по поверхности сдвига;

— нормальные напряжения;

— угол внутреннего трения;

— удельное сцепление,

Указанные величины являются критическими, т. е. относятся к моменту предельного равновесия.

Вторая модель довольно сложна, поскольку в ней возникает множество поверхностей предельного равновесия с одновременным расползанием грунтового массива. Указанная модель несет с собой трудности при выполнении математических расчетов, а ее адекватность в виду сложности описания процесса подчас вызывает сомнение.

В практике широко используется модель локального предельного равновесия, которую применяют в следующей последовательности:

1. Действительные характеристики грунта откоса и мысленно снижают до критических значений, при которых откос переходит в состояние предельного равновесия;

2. Воображаемую схему предельного равновесия подвергают расчету, применяя формулу Кулона, при этом определяются критические значения характеристик грунта и ;

3. Вычисляют коэффициент запаса устойчивости по соотношениям:

.

Таким образом, задача расчета устойчивости заключается в отыскании значений и для множества возможных поверхностей сдвига, которые могут быть криволинейными, прямолинейными и описанными по ломанной, состоящей обычно не более трех отрезков.

Рассмотрим наиболее распространенную схему представления обрушения откосов — по круглоцилиндрическим поверхностям.