приятия растягивающих усилий этими элементами. Коэффициент A3 устанавливается на основании этих расчетов по формуле (5.3) по сравнению с характерной величиной кратковременной прочности геосинтетика.
A4 (влияния окружающей среды, например: погоды, химикалий, микроорганизмов)
A4 принимается равным 1,0, если подбором материала геосинтетика предотвращается негативное влияние насыпного грунта и обеспечивается стойкость к погодным факторам и воздействию микроорганизмов и химических агентов. Если такие негативные воздействия не могут быть предотвращены, то необходимо для капитальных сооружений применять коэффициент A4 равным 2,0. Меньшее значение коэффициента может быть установлено для специфического материала дополнительными исследованиями насыпного грунта и арматуры и соответствующими полевыми испытаниями или испытаниями на строительной площадке и рассчитано по формуле (5.3).
5.2. Дамбы на грунтах, обладающих малой несущей способностью
Устойчивость дамб на грунтах, обладающих малой несущей способностью, можно повысить путем применения арматуры из ге осинтетических материалов, которая укладывается по площади основания будущей дамбы. Однако, такое решение, как правило, не предотвращает абсолютно появление нежелательных деформаций основания, а лишь сравнительно уменьшает их величины. В дальнейшем будут рассматриваться только расчеты, связанные с устойчивостью насыпи.
При расчете геометрических размеров арматуры, внедряемой в тело дамбы, необходимо исследовать начальную и эксплуатационную устойчивость конструкции. Если расчетная устойчивость неармированного сооружения недостаточна, то применение арматуры добавит устойчивости конструкции в условиях предельного равновесия.
39
При рассмотрении условий консолидации грунта основания неармированной дамбы на период ее нормативной эксплуатации, необходимо выполнить проверку устойчивости в конечном состоянии. В случае недостаточной прочности грунта на сдвиг по завершении консолидации, необходимо предусмотреть устройство армированного основания.
5.2.1. Проверка против скольжения
Поверхности раздела между насыпным материалом дамбы и геосинтетиком, а также между геосинтетиком и грунтом основания представляют собой предпочитаемые поверхности скольжения (рис. 5.4). Достаточная прочность против скольжения рассматриваемой дамбы будет обеспечиваться, если выполняется следующее расчетное условие:
RO,d −Eah,d ≥ 0, |
(5.4) |
RU ,d +FB,d −Eah,d ≥ 0, |
(5.5) |
где
– Eah,d – расчетное значение горизонтальной компоненты
активного давления грунта;
– RO,d – расчетное значение сопротивления трения между
насыпным грунтом и геосинтетиком;
– RU ,d – расчетное значение сопротивления трения между
геосинтетиком и основанием;
– FB,d – расчетная прочность арматуры или расчетный параметр силы сопротивления выдергиванию FA,d . Принимается
меньшее значение.
а) Расчетное значение сопротивления трения на верхней стороне геосинтетика (рис. 5.4, а)
Расчетное значение сопротивления трения между насыпным грунтом и геосинтетиком определяется из выражения
|
R |
=1/ 2 γ |
D,d |
n H 2 |
f |
Dg ,d |
, |
(5.6) |
|
O,d |
|
|
|
|
|
||
где n |
– угол откоса из соотношения 1: n; |
|
|
|||||
fDg ,d – коэффициент трения между насыпным материалом дамбы и геосинтетиком.
40
б
Рис. 5.4 Проверка тела дамбы на скольжение: а – поверхность скольжения над геосинтетиком; б – поверхность скольжения под геосинтетиком
б) Расчетное значение сопротивления трения на нижней стороне геосинтетика (рис. 5.4, б).
Различают расчетное значение сопротивления трению между геосинтетиком и грунтом основания в начальном и к о- нечном состоянии.
В начальном состоянии
RU ,d =cu,d n H. |
(5.7) |
В конечном состоянии
R |
=c' |
n H +1/ 2 γ |
D,d |
n H 2 |
f |
Ug ,d |
, |
(5.8) |
U ,d |
d |
|
|
|
|
|
где fUg ,d – коэффициент трения между грунтом основания и геосинтетиком.
5.2.2. Проверка по разрушению грунта насыпи
В дамбах и насыпях на грунтовых основаниях с малой прочностью на сдвиг следует выполнять проверку, согласно [1.1.2], на глубинный сдвиг, причем в зависимости от напласто-
41
вания грунтов основания и прочих краевых условий (например, геосинтетическую арматуру необходимо проверять в плоскости подошвы дамб) рассчитывается надежность против разрушения грунта как в фундаментах мелкого заложения, либо выполняется проверка запаса прочности откоса согласно [1.1.8] по несущей способности грунта или его проверку на устойчивость. Проверка на разрушение грунта в этом случае, как правило, совмещается с проверкой на разрушение откоса.
5.2.3. Проверка на разрушение откоса
Дамба на грунтовом основании с малой несущей способностью может обрушиться вдоль поверхности скольжения, которая проходит сквозь часть тела насыпи и основания (рис 5.5). Поверхность скольжения пересекает армирующий элемент.
Рис. 5.5. Проверка на разрушение откоса – внутренняя устойчивость (поверхность скольжения пересекает арматуру)
Нужно выполнить проверку на разрушение откоса согласно [1.1.8] для GZ 1B и учесть с опротивление арматуры как удерживающей силы. Для расчетов сопротивления и влияния на конструктивные элементы используются характерные значения прочности на сдвиг отдельных слоев грунта. При этом нужно различать начальное и конечное состояние.
Дополнительно рекомендуется подтвердить устойчивость согласно [1.1.8] для GZ 1C с расчетными значениями прочности на сдвиг грунта. При этом нужно также различать начальное
42
и конечное состояние. По сравнению с расчетами по (GZ 1B) необходимо принимать самую невыгодную расчетную прочность и, соответственно, самое невыгодное расчетное значение сопротивления выдергиванию.
При учете благоприятного воздействия арматуры на несущую способность грунта можно определить расчетное значение сопротивления выдергиванию с учетом частичного коэффициента запаса γSt по [1.1.2] или расчетную прочность с частичным коэффициентом запаса γB и коэффициентами Ai (разд. 5.1). При этом определяющим служит меньшее значение.
Достаточная прочность против разрушения соблюдается, если выполняется общее условие для предельного состояния несущей способности
R −S ≥0. |
(5.9) |
При изучении вариантов механизмов скольжения дамбы ни при каком механизме разрушения условие предельного состояния по несущей способности не может нарушаться.
При конструктивно и/или геологически заданной поверхности скольжения (например, геосинтетический гидроизоляционный материал с очень незначительными коэффициентами адгезии или трения под дамбой и/или в глубоко лежащих слабых слоях с очень незначительной недренированной прочностью на сдвиг), необходимо выполнить проверку на разрушение склона по сложным механизмам разрушения (например, на рис. 5.6 для предельного состояния GZ 1C или при пересечении армирующих слоев для предельного состояния GZ 1B) [1.1.8].
Рис. 5.6. Проверка разрушения откоса при заданных поверхностях скольжения по предельному состоянию GZ 1B
43