5.4.7 Коэффициент условий работы вводится для учета следующих факторов:
- динамический характер воздействий;
- возможность изменения свойств материалов со временем;
- степень точности исходных данных;
- приближенность расчетных схем и метода расчета устойчивости;
- вид грунтов, слагающих склон и другие факторы.
Значения коэффициента устанавливается в диапазоне 0,90γd 1,00 на усмотрение организации, выполняющей расчет устойчивости склона на основе экспериментальных и теоретических данных, а также опыта подобных работ.
5.4.8. Сейсмическое воздействие вызывает ускорения и силы инерции в грунтовом массиве и конструктивных элементах автомобильной дороги, и, соответственно относится к динамическим воздействиям.
5.4.9.Для оценки реакции элементов автомобильной дороги и грунтов оползнеопасного склона при динамических воздействиях необходимо использовать соответствующие динамические модели. В этом случае параметры напряженно-деформированного состояния определяют в результате динамического расчета. Динамические воздействия допускается приводить к эквивалентным статическим нагрузкам, учитывающим возникающие в сооружениях силы инерции.
5.4.10.Расчетные схемы оползнеопасных склонов должны отражать действительные условия их работы и соответствовать рассматриваемой расчетной ситуации.
5.4.11.Расчетная схема включает в себя:
- расчетные модели нагрузок и воздействий;
- расчетные модели, описывающие напряженно-деформированное состояние конструктивных элементов автомобильной дороги, оснований и оползневого массива;
- расчетные модели сопротивления.
5.4.12.Расчетные модели нагрузок должны включать в себя их интенсивность (величину), место приложения, направление и продолжительность действия. Для динамических воздействий, кроме того, должны быть заданы характерные частоты и, при необходимости, фазовые углы и спектральные характеристики (энергетический спектр, авто- и взаимные корреляционные функции).
5.4.13.Расчетные модели напряженно-деформированного состояния должны включать в себя определяющие соотношения, описывающие:
- реакцию сооружений (при их наличии) и их конструктивных элементов при динамических и статических нагрузках;
- условия взаимодействия конструктивных элементов между собой и с основанием.
При этом должны быть установлены:
- упругие или неупругие характеристики конструктивных элементов и основания;
- параметры, характеризующие геометрически линейную или нелинейную работу конструкций;
- физические и реологические свойства, эффекты деградации.
5.4.14.Расчетная схема должна выбираться с учетом наиболее существенных факторов, определяющих устойчивость склона (особенности геологического строения и свойств грунтов основания, возможности их изменения в процессе строительства и эксплуатации автомобильной дороги и т. д.). В необходимых случаях и при наличии соответствующих данных рекомендуется учитывать анизотропию, пластические и реологические свойства грунтов.
5.4.15.Инженерно-геологическая модель (схема) склона должна представлять собой совокупность ИГЭ, каждый из которых должен быть охарактеризован инженерно-геологическими и гидрогеологическими признаками и наделен постоянными во всех направлениях нормативными и расчетными значениями физико-механических показателей грунтов.
5.5. Псевдостатический метод
5.5.1. Псевдостатический подход в оценке и прогнозе степени устойчивости оползнеопасных склонов автомобильных дорог основывается на применении теории предельного равновесия, рассматривающей предельное напряженное состояние грунтового массива. Расчет ведется в предположении статического действия сейсмических сил.
5.5.2. В расчетной модели принимается ряд условных допущений:
- используется гипотеза затвердевшего тела (призма возможного смещения рассматривается в виде затвердевшего клина);
- рассматривается узкая полоса склона шириной 1 м; условия ее работы сохраняются для всего склона;
- задается определенная форма поверхности скольжения;
- в некоторых методах силы взаимодействия между отсеками, на которые разбивается оползневой блок, не учитываются;
- в отдельных случаях теория предельного равновесия применяется к грунтовому массиву, находящемуся в запредельном состоянии (при kst< 1).
5.5.3. Для определения минимального расчетного значения коэффициента устойчивости оползнеопасного склона^, должны быть рассмотрены все вероятные поверхности скольжения в зависимости от вида грунтов, слагающих массив, наличия зон ослабления и др. факторов.
5.5.4. Массив грунта, ограниченный линией рельефа и поверхностью скольжения (оползневой блок или оползневой массив) разбивается вертикальными линиями на отсеки (рисунок 4). Отсеки принимаются такими, чтобы без потери точности можно было в их пределах принимать поверхность за плоскость, а состояние грунта, очертание склона, действие внешних сил и т. п. практически однородными. При круглоцилиндрической поверхности скольжения количество отсеков и расстояния между их боковыми гранями выбирается таким образом, чтобы образованная подошвами отсеков ломаная линия достаточно близко соответствовала дуге окружности. В подошве отсека дуга линии скольжения при этом заменяется отрезком прямой линии. Как правило, ширина отсеков не должна превышать 56 м.
5.5.5 Для каждого отсека рассматриваются силы, действующие в нем (рисунок 5) в зависимости от метода расчета (в некоторых методах пренебрегают отдельными силами).
Рисунок 4 - Разбивка оползневого блока на отсеки
Рисунок 5 - Схема сил, действующих в отсеке
5.5.6. В общем случае сейсмическая сила Q может иметь любое направление в пространстве. Направление сейсмического воздействия должно быть единым по длине всего оползневого блока (соответствующим направлению ускорения сейсмической волны). Рекомендуется принимать ее направление наиболее неблагоприятным.
Сейсмическое воздействие вызывает дополнительные вертикальные и горизонтальные силы в оползневом массиве. В большинстве случаев роль вертикальной составляющей сейсмической силы сравнительно мала и может не учитываться при оценке устойчивости. Поэтому, как правило, направление сейсмических сил принимается горизонтальным.
Для упрощения расчетов в запас прочности допускается принимать, что сейсмические силы в каждом отсеке оползневого блока направлены параллельно основанию отсека, то есть совпадают с направлением сдвигающей силы в этом отсеке. В этом случае при разбивке оползневого блока на отсеки сейсмические силы учитываются в отдельности при рассмотрении каждого отсека (складывают их со сдвигающими силами).
5.5.7. При сплошном водонасыщении оползневого массива сейсмические силы следует учитывать не только от веса грунта, но аналогичным образом и от веса воды.
5.5.8. Величина результирующей сейсмической силы принимается равной произведению веса отсека на коэффициент сейсмичности//:
(7) где μ - коэффициент сейсмичности;
i—вес отсека.
5.5.9. Значения коэффициента μ при расчете естественных склонов определяются по таблице 4 в зависимости от расчетной сейсмичности участка, а при расчете искусственных откосов (насыпи дорог) значения коэффициента из таблицы 4 следует (приближенно) увеличивать в 1,5 раза.
5.5.10. Для обводненных пород вес отсека принимается без поправки на гидростатическое взвешивание.
5.5.11. Коэффициент устойчивости оползнеопасного склона автомобильной дороги с учетом сейсмического воздействия при отсутствии водоносных горизонтов в массиве пород определяется по формуле:
(8) где pi —вес i-го расчетного отсека, ограниченного вертикальными гранями, кН;
αi - угол наклона подошвы отсека, град;
αi' - угол наклона подошвы отсека, град, для участков, где линия скольжения направлена в сторону падения поверхности уступа;
αi'' - угол наклона подошвы отсека, град, для участков, где линия скольжения имеет уклон, обратный падению поверхности уступа;
li - длина подошвы отсека, м;
φi, сi — соответственно угол внутреннего трения, град, и сцепление, кПа, для пород, определяющих величину сопротивления сдвигу по подошве отсека.
Примечания
1 Для непригруженных отсеков вес отсека
Pi =Siγi х 1м, (9)
Где Si - площадь сечения отсека, м 2;
Yi - средний удельный вес в пределах отсека, кН/м3.