5.3.3. Возможные отклонения в неблагоприятную сторону прочностных и других характеристик грунтов от их нормативных значений следует учитывать коэффициентами надежности по грунту.
5.3.4. Расчетные значения характеристик грунтов определяют делением нормативного значения этих характеристик на коэффициент надежности по грунту:
(3) где Хп - нормативное значение данной характеристики;
γg - коэффициент надежности по грунту.
5.3.5 Коэффициент надежности по грунту при вычислении расчетных значений прочностных характеристик φ и с, а также плотности грунта р устанавливают в зависимости от изменчивости этих характеристик, числа определений и значения доверительной вероятности а (ГОСТ 20522).
5.3.6 Основными параметрами механических свойств грунтов, определяющими устойчивость оползневых склонов и их деформации, являются прочностные и деформационные характеристики грунтов (угол внутреннего трения φ, удельное сцепление с, предел прочности на одноосное сжатие скальных грунтов Rc, модуль деформации Е и коэффициент поперечной деформации грунтов).
5.3.7. Для определения прочностных характеристик φ и с грунтов, для которых прогнозируется повышение влажности, образцы грунтов предварительно насыщают водой до значений влажности, соответствующих прогнозу.
5.3.8. Прочностные характеристики дисперсных грунтов φ и с могут быть получены путем испытаний грунтов лабораторными методами на срез или трехосное сжатие (ГОСТ 12248). В полевых условиях значения φ и с могут быть получены испытаниями на срез целиков грунта в шурфах или котлованах (ГОСТ 20276).
5.3.9. Для предварительных расчетов устойчивости склонов при отсутствии сформировавшейся поверхности скольжения допускается определять нормативные и расчетные значения прочностных и деформационных характеристик грунтов по таблицам СП 22.13330 в зависимости от их физических характеристик. Для отдельных районов допускается пользоваться региональными таблицами характеристик грунтов, специфических для этих районов, приведенными в территориальных строительных нормах.
5.3.10. Динамические характеристики грунтов рекомендуется использовать для автомобильных дорог 1категории. При этом динамические испытания в соответствии с [5]могут не проводиться, если расчетные динамические нагрузки не превышают статические более чем на 5 %.
5.3.11. Характер динамических нагрузок, режимы испытаний грунтов задаются в задании заказчика и применяются при проведении лабораторных испытаний. Заданные режимы испытаний должны соответствовать реальным условиям статического и динамического нагружения грунта с учетом глубины его залегания.
5.3.12. В программе лабораторных испытаний для каждого инженерно-геологического элемента должны быть указаны режимы нагружения, полученные в результате предварительных расчетов напряженного состояния грунта в массиве основания от действия статических и динамических нагрузок.
5.3.13. По каждому инженерно-геологическому элементу, определенному программой работ, проводится не менее трех динамических испытаний.
5.3.14. Динамические испытания грунтов проводятся на специальных приборах, позволяющих передавать на исследуемые образцы грунта наряду со статическими нагрузками - динамические нагрузки, изменяющиеся по частоте и амплитуде. Прочностные и деформационные свойства грунтов в условиях динамического нагружения определяются в стабилометрах в условиях трехосного сжатия с динамическим характером нагружения. Деформационные свойства грунтов в условиях динамического нагружения допускается определять в одометрах.
5.3.15. Определение прочностных свойств грунтов при действии динамических нагрузок проводится по консолидированно-недренированной (закрытой) схеме с контролем давления поровой воды, позволяющим определить эффективное напряжение.
5.3.16. Определение величин прочностных и деформационных характеристик грунтов с учетом динамических нагрузок проводится в соответствии с действующими нормативными документами. При расчете характеристик действующая на образец нагрузка принимается как сумма статической нагрузки и амплитуды динамической нагрузки.
5.3.17. По результатам испытаний определяются величины динамических коэффициентов как отношение расчетных характеристик, полученных в условиях статического нагружения, к таким же характеристикам, полученным в условиях динамического нагружения.
5.3.18. В случаях отсутствия соответствующих экспериментальных данных допускается применять корреляционные связи между значениями
статического модуля общей деформации Ео (или статического модуля упругости Est) и динамического модуля упругости Еdyn определяемого геофизическими методами. Допускается также применение статических прочностных характеристик материалов сооружения и грунтов основания; при этом следует вводить дополнительные коэффициенты условий работы, для учета влияния на эти характеристики кратковременных динамических воздействий.
5.3.19. При наличии в оползневом теле водонасыщенных несвязных или слабосвязных грунтов следует учитывать влияние возможности разжижения грунтов, локальных разуплотнений и разрушений грунта в результате сейсмических воздействий.
5.3.20. Для оценки способности грунта к разжижению используют метод экспериментального определения пороговых, или критических ускорений колебаний, который основан на выполнении требования:
адействηкр (4)
где адейств - максимальное действующее ускорение колебаний;
ηкр - критическое ускорение колебаний.
5.3.21 Критическое ускорение колебаний является природным свойством грунта и определяется по результатам испытаний грунта на вибростоле как ускорение, при котором не возникает дополнительных поровых давлений или деформаций грунта. При выполнении указанного условия дальнейшие исследования динамической устойчивости грунта не требуются. Для более точной оценки опасности разжижения используются экспериментальные методы определения устойчивости грунта в динамических приборах трехосного сжатия, в условиях природного напряженно-деформированного состояния и его изменения при пульсациях давления, моделирующих динамические воздействия. Прибор позволяет создать различные комбинации осевых и объемных нагрузок при заданных условиях дренирования. В процессе лабораторных динамических исследований на разжижение следует определять: критический порог, свидетельствующий о начале разжижения грунта - достижение относительной осевой деформации образца 5 %; критическая относительная амплитуда воздействий (динамической нагрузки) - величина относительной амплитуды напряжения при превышении которой образец выдерживает менее 10000 циклов нагрузки.
5.3.22. Подробное изложение методики динамических испытаний грунтов содержится в [7].
5.4. Расчетные положения
5.4.1. В общем случае расчеты устойчивости выполняются при произвольных формах поверхности скольжения. Возможные поверхности скольжения, отделяющие сдвигаемый массив грунта от неподвижного, могут быть приняты круглоцилиндрическими, ломаными, в виде логарифмической спирали и другой формы. Возможные поверхности скольжения могут полностью или частично совпадать с выраженными ослабленными поверхностями в грунтовом массиве или пересекать слои слабых грунтов. Коэффициент устойчивости склона находят как минимальное значение kst по всем возможным поверхностям скольжения.
5.4.2. Для обеспечения безопасной эксплуатации автомобильной дороги устойчивость оползнеопасных естественных и искусственных склонов должна удовлетворять следующему условию:
kst[kst] (5)
где kst - расчетное значение коэффициента устойчивости склона;
[kst] - нормированное значение коэффициента устойчивости склона. 5.4.3 Определение расчетного значения коэффициента устойчивости склона может производиться как с использованием традиционных методов теории предельного равновесия (с разбиением оползневого массива на отсеки), так и упругопластическими расчетами численными методами с использованием метода снижения прочностных характеристик.
Псевдостатический метод расчета устойчивости склона, основанный на отсековой модели оползневого склона и описанный в разделе 5.5 рекомендуется для большинства встречающихся на практике случаев.Метод поворота склона, представленный в разделе 5.6 - допускается для оценки устойчивости наиболее простых по геологическому строению и морфологии склонов. Динамический метод, основанный на методе конечных элементов, описанный в разделе 5.7 - рекомендуется для наиболее сложных оползнеопасных участков и при наличии необходимых исходных данных в виде акселерограмм для рассматриваемого района строительства.
При определении расчетного значения коэффициента устойчивости рекомендуется учитывать тип оползня и характер поверхности скольжения.
5.4.4 Нормированное значение коэффициента устойчивости склона согласно СП 116.13330 определяется по формуле:
(6)где γп - коэффициент надежности по ответственности автомобильной дороги;
ψ - коэффициент сочетания нагрузок;
γd - коэффициент условий работы.
При предварительных расчетах с использованием табличных данных (5.3.9) нормированное значение коэффициента устойчивости следует повышать не менее чем на 10 % по сравнению с величиной, полученной по формуле (6).
5.4.5 Коэффициент надежности по ответственности автомобильной дороги устанавливается в зависимости от класса и категории автомобильной дороги (или уровня ответственности), согласно ГОСТ Р 27751, ГОСТ Р 52398 и СП 14.13330 и принимается по таблице 3.
Т а б л и ц а З - Значения коэффициента надежности по ответственности для расчетов устойчивости оползнеопасных склонов
Класс автомобильной дороги по ГОСТ Р 52398 | Категория автомобильной дороги | Уровень ответственности | Коэффициент надежности по ответственности γn |
| Автомагистраль | IA | Повышенный | 1,25 |
| Скоростная дорога | IБ | 1,20 | |
| Дорога обычноготипа | IB | ||
II | |||
III | Нормальный | 1,15 | |
IV | |||
V | Пониженный | 1,10 |
Класс, категория и уровень ответственности автомобильной дороги, устанавливаются генпроектировщиком по согласованию с заказчиком в задании на проектирование или в специальных технических условиях (СТУ).
При расчетах устойчивости склонов, сохраняемых в естественном состоянии или проектируемых откосов, у„ принимается как для автомобильной дороги, которая может перейти в непригодное состояние при разрушении склона.
При расчетах природных склонов следует принимать}’, = 1,0 (например, при выполнении обратных расчетов с учетом сейсмической нагрузки).
5.4.6 Коэффициент сочетания нагрузок, при расчетах устойчивости оползнеопасных склонов для особого сочетания (с учетом сейсмического воздействия) принимают:
- при сейсмической нагрузке на уровне проектного землетрясения (ПЗ) ψ= 0,95;
- при сейсмической нагрузке максимального уровня землетрясения
(MP3) ψ = 0,90.