Инженерные методы определения устойчивости откоса

Под воздействием внешних и внутренних факторов естественный откос может изменить свои очертания. Потеря устойчивости произойдет по поверхности скольжения, образовавшейся внутри массива. Если пробурить несколько скважин поперек откоса и построить геологический разрез, то положение поверхности скольжения можно обнаружить по характерному повороту массива грунта, потерявшего устойчивость. Обладая изрядным воображением эту поверхность можно считать круглоцилиндрической. А если принять еще несколько допущений, то можно приступать к расчету устойчивости откоса. Итак, примем следующие допущения.

1. Будем считать, что потеря устойчивости произойдет мгновенно по круглоцилиндрической поверхности скольжения путем поворота массива грунта вокруг центра вращения О.

2. Потерявший устойчивость массив поворачивается целиком, не изменяя свою внутреннюю структуру и положение слоев грунта.

3. Если массив, ограниченный круглоцилиндрической поверхностью разделить на вертикальные отсеки так, чтобы в основании отсека грунт был однородным, а центр тяжести каждого отсека сместить вниз на поверхность скольжения, то расстояние от центра вращения до центра тяжести каждого отсека будет равно радиусу вращения R.

4. На поверхности откоса или на его вершине может находиться равномерно распределенная нагрузка, действие которой тоже может быть учтено.

Согласившись с этими допущениями, можно найти сумму моментов сил, удерживающих массив от поворота и сумму моментов сил, способствующих этому повороту. Отношение удерживающих моментов к сдвигающим даст нам величину коэффициента запаса устойчивости . Обычно откос считается устойчивым, если k_st=1,1-1,2. Метод проб и ошибок, а чаще многочисленные компьютерные программы позволяют быстро найти положение центра вращения, при котором коэффициент запаса имеет минимальное значение и при необходимости, предложить меры для повышения устойчивости.

Основных причин, которые могут привести к нарушению устойчивости откоса, не так много:

- неправильно распределенная нагрузка на бровке;

- размыв грунта поверхностными потоками воды;

- изменение естественного очертания, особенно подрезкой подошвы откоса;

- подъем уровня грунтовых вод;

- суффозионное разрушение грунта грунтовыми водами.

Инженерные мероприятия сводятся к нейтрализации негативных факторов:

- перераспределение земляных масс и внешней нагрузки;

- отвод поверхностных вод, запрещение полива;

- укрепление поверхности армированием грунта или высадкой растений с развитой корневой системой;

- создание у подошвы откоса банкеток с обратным фильтром для предотвращения суффозии.

Рассмотренный инженерный метод определения устойчивости, конечно, является приближенным и любое из принятых допущений можно оспорить. Однако практика показывает, что он довольно точно характеризует устойчивость откоса неоднородного основания. Если же сползающий массив никак нельзя описать круглоцилиндрической поверхностью, то применяются другие инженерные методы [ ]. Кроме того, метод не позволяет прогнозировать развитие процесса во времени, но это уже совсем другая задача.