Методи за изчисляване на устойчивостта на откоси

Основните елементи на открития добив, изкоп или траншеи без закрепване на наклона са височината H и ширината l на перваза, неговата форма, стръмност и ъгъл на откос α (фиг. 9.3). Срутването на перваза става най-често по линията BC, разположена под ъгъл θ спрямо хоризонта. Обемът ABC се нарича колапсна призма. Колапсната призма се поддържа в баланс от силите на триене, приложени в равнината на срязване.

Нарушаването на стабилността на земните маси често е придружено от значително разрушаване на мостове, пътища, канали, сгради и конструкции, разположени върху плъзгащи се масиви. В резултат на нарушаване на якостта (стабилност на естествен склон или изкуствен склон) се образуват характерни елементи на свлачище (фиг. 9.4).

Стабилността на склоновете се анализира с помощта на теорията на граничното равновесие или чрез разглеждане на призмата на срутване или плъзгане по потенциалната плъзгаща се повърхност като твърдо тяло.

Ориз. 9.3. Схема на наклона на почвата: 1 - наклон; 2 - линия на приплъзване; 3 - линия, съответстваща на ъгъла на вътрешно триене; 4 - възможно очертание на откоса при срутване; 5 - призма на срутването на почвения масив

Ориз. 9.4. Свлачищни елементи 1 - плъзгаща се повърхност; 2 - свлачищно тяло; 3 - стена на сергия; 4 - положение на откоса преди изместването на свлачището; 5 - скален склон

Стабилността на склона зависи главно от неговата височина и вида на почвата. За да установите някои концепции, разгледайте два елементарни проблема:

стабилност на склона на идеално рохкава почва;
устойчивост на склонове на идеално сцепен почвен масив.

Стабилност на склона на идеално рохкава почва

Нека разгледаме в първия случай стабилността на частиците от идеално рохкава почва, която образува наклон.За да направите това, ние съставяме уравнение на равновесие за твърда частица M, която лежи на повърхността на склона (фиг. 9.5, а). Нека разложим теглото на тази частица F на две компоненти: нормала N към наклонената повърхност AB и допирателна T към нея. В този случай силата T се стреми да премести частицата M към подножието на склона, но това ще бъде предотвратено от противодействащата сила T', която е пропорционална на нормалното налягане.

Устойчивост на откоси на идеално сцепен почвен масив

Помислете за стабилността на височината на наклона HELL H k за кохезионна почва (фиг. 9.5,6). Дисбаланс на определена гранична височина ще възникне по плоска плъзгаща се повърхност VD, наклонена под ъгъл θ към хоризонта, тъй като равнината VD ще има най-малката площ на такава повърхност между точки B и D. Силите на специфична кохезия C ще действат в цялата тази равнина.

Метод на кръговите плъзгащи се повърхности

Реалните почви, като правило, имат не само сцепление, но и триене. В тази връзка проблемът за устойчивостта на откосите става много по-сложен, отколкото в разглежданите случаи. Следователно, на практика, за решаване на проблеми в строга формулировка, методът на кръгло-цилиндричните плъзгащи се повърхности е широко разпространен.