Расчеты устойчивости откосов плотины

 

Общие положения. Плотины из грунтовых материалов, к числу которых относятся рассматриваемые земляные плотины, являются массивными сооружениями, на которые действуют следующие основные нагрузки:

1) собственный вес плотины;

2) гидростатическое давление воды;

3) фильтрационные воздействия;

4) сейсмические воздействия;

5) различные второстепенные нагрузки (волновое давление, давление льда, ветра, снега и др.).

Ввиду значительного веса плотин из грунтовых материалов их устойчивость против сдвига по основанию под действием горизонтальных нагрузок всегда обеспечена.

Неустойчивыми могут отказаться лишь откосы плотины сами по себе или совместно с недостаточно прочным основанием.

Поэтому оценивая устойчивость плотин из грунтовых материалов прежде всего определяется степень устойчивости их откосов.

Обычно при оценке устойчивости откосов плотин из грунтовых материалов рассматривается плоская задача. При этом наиболее широкое распространение получили методы, основанные на предположении, что обрушение откоса может произойти по заранее заданной поверхности. В качестве поверхности обрушения рассматривается окружность, ломанная, некоторые другие кривые (логарифмическая спираль, циклоида и др.). Чаще всего рассматриваются круглоцилиндрические поверхности обрушения, которые соответствуют поверхности обрушения в виде окружности. Было предложено большое число методов расчета устойчивости откосов земляных плотин. В курсовом проекте достаточно ограничиться методом, предложенным Терцаги.

Расчеты устойчивости откосов плотин из грунтовых материалов сводятся к отысканию коэффициентов запаса устойчивости k_s. В случае круглоцилиндрической поверхности обрушения значение k_s определяется как отношение момента сил, сопротивляющихся сдвигу, М_уд к моменту сдвигающих сил М_сд

. (2.19)

Отличие предложенных различными авторами методов расчета устойчивости откосов плотин заключается только в методике определения величин М_уд и М_сд.

При выполнении расчетов устойчивости откосов плотин рассматривается несколько возможных круглоцилиндрических поверхностей обрушения, для каждой из которых находится значение k_s. Окончательно в расчет принимается минимальное из всех найденных значение коэффициентов запаса устойчивости откосов плотин.

В соответствии с нормами проектирования (СНиП 2.06.05-84* [10]) минимальные значения коэффициентов запаса устойчивости откосов плотин должны приниматься не менее чем допускаемые значения k_su, которые определяются по формуле

, (2.20)

где - коэффициент надежности по ответственности сооружения, значение которого принимается в зависимости от класса сооружения (для I класса 1.25, для II – 1.20, для III – 1.15, для IV – 1.10); - коэффициент сочетания нагрузок, значение которого принимается в зависимости от расчетного сочетания нагрузок и воздействий (для основного сочетания 1.0, для особого сочетания 0.9); - коэффициент условий работы, значения которого принимается в зависимости от метода расчета (для методов, удовлетворяющих всем условиям равновесия , для упрощенных методов ).

В курсовом проекте значение принимается в зависимости от класса плотины, значение принимается для основного для основного сочетания нагрузок и воздействий, т.е. , значение принимается для упрощенных методов расчета, т.е. .

Расчетные случаи при расчетах устойчивости откосов плотин. В соответствии с нормами проектирования (СНиП 2.06.05-84* [10]) при расчетах устойчивости откосов плотин необходимо рассматривать следующие расчетные случаи.