ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Расчетный метод базируется на фундаментальных положениях теории упругости, пластичности, линейной теории ползучести, механики грунтов, а также анализе напряженно-деформированного состояния грунтовых массивов, который проводится на основе впервые полученных точных решений соответствующих задач теории упругости и приближенных решений упруго-пластических задач.

Пусть заложение откоса 1:1,5, высота 40 м. Характеристики грунта: сцепление - 1,707 10 ⁴ Па, угол внутреннего трения - 24°, плотность 1,766 10 ⁴ Н/куб.м. В таблице приведены результаты расчета одиннадцатью известными методами, а также предлагаемым методом, который определяет следующее значение коэффициента устойчивости

К=0,711(1+м),

где м - коэффициент бокового распора грунта.

В известных методах не используется ни коэффициент бокового распора, ни коэффициент Пуассона (эти величины не входят в расчетные формулы методов). Поэтому при изменении м от 0,1 до 1 действительное значение величины К рассматриваемого откоса согласно формуле изменяется от 0,78 до 1,42, и каждый метод при оценке устойчивости конкретного откоса соответствует некоторому фиксированному значению коэффициента м, определяемому формулой по известной величине К. В перечисленных методах м изменяется от 0,03 до 0,5 (см. таблицу) и при м>0,5 ни один из методов, кроме предлагаемого, не позволяет оценить устойчивость данного откоса.

Таблица

Значения величин К, вычисленных различными методами

Исследования с использованием результатов натурных наблюдений показали, что при изменении углов откосов от 20 до 60° фактические значения величин К больше соответствующих коэффициентов, определенных другими методами, в среднем на 10-35%. В случае, когда поверхность разрушения частично или полностью совпадает с контактом слоев, в заисимости от их расположения и физико-механических свойств, коэффициенты устойчивости, вычисленные при помощи различных методов, могут быть больше (ориентировочно при значениях угла наклона поверхности разрушения a< 15°),="" меньше="" (="" a=""> 15°) и равняться ( a» 15°) действительным значениям К. Если поверхности разрушения совпадают с контактами слоев, близкими к горизонтальным (например, оползневые склоны правого берега р. Волги) , то величины сдвигающих сил, определяемых в известных расчетных методах весом столба вышележащих пород, близки к нулю. Поэтому коэффициенты устойчивости этих оползневых склонов в несколько раз превышают единицу, что противоречит здравому смыслу. Учет в предлагаемом методе касательных и горизонтальных составляющих напряжений определяет величину К=1, что устраняет это противоречие. В результате использования метода определены оптимальные параметры бортов карьеров и отвалов, а также формы поперечных сечений подземных выработок.

С помощью расчетного метода в случае, когда поверхности разрушения пересекают контакты слоев, обоснованно увеличение углов откосов на 4-13°, что при отработке карьеров и различных котлованов значительно сократит объемы вскрышных пород. Если учесть, что во многих случаях прямолинейный борт можно заменить выпуклым циссоидальным, имеющим с прямолинейным один аковый коэффициент устойчивости, то объем вскрыши дополнительно уменьшится в 1,5-2 раза. Таким образом, применение расчетного метода значительно сокращает объемы земляных работ, затраты на ликвидацию оползней и поддержание подземных выработок.

На базе расчетного метода строительным фирмам, проектным и научно-исследовательским институтам, а также другим заинтересованным организациям предлагается выполнение следующих видов работ:

- прогноз и расчет устойчивости и разработка мероприятий по укреплению оползневых откосов и склонов, а также рациональных вариантов их застройки;

- определение оптимальных конструкций бортов карьеров, отвалов, котлованов, траншей, насыпей автомобильных дорог, а также форм поперечных сечений подземных выработок с учетом противодавления;

- расчет и прогноз перемещений дневной поверхности земли при образовании различных подземных полостей, движении солянокупольных структур и пр.;

- отладка и передача заказчику соответствующих программ для ЭВМ;

- чтение курса лекций и проведение консультаций по теории расчета и прогноза устойчивости грунтовых массивов.