СП 472.1325800.2019 Действует

h – глубина заложения армирующей прослойки;

– удельный вес грунта засыпки;

φ – угол внутреннего трения грунта засыпки;

– коэффициент снижения трения грунта по геосинтетике.

12.8.3 На рисунке В.12а показаны эпюры продольных сил в армирующих прослойках, если последние выполнены из одной и той же марки геосинтетического материала.

Треугольные части этих эпюр показывают возрастание продольных сил за счет накопления касательных напряжений. Эти касательные напряжения могут накапливаться до бесконечности (рисунок В.12б), но метод расчета по предельным состояниям должен ограничивать их рост величиной . На рисунке В.12в показан график изменения касательных напряжений вдоль армирующей прослойки: lп – это участок сил трения покоя, участок очень мал, и в расчетах им пренебрегают.

12.9 Устойчивость положения армогрунтовой системы

12.9.1 Устойчивость положения армогрунтовой системы на сдвиг по подошве проверяют по формуле

, (18)

где – сдвигающая сила, равная сумме проекций сдвигающих сил на направление сдвига;

– удерживающая сила, равная сумме проекций удерживающих сил на направление сдвига;

– коэффициент условий работы, принимаемый равным 0,9;

– коэффициент надежности по назначению, принимаемый равным при расчетах:

- в стадии строительства – 1,0;

- в стадии эксплуатации – 1,1.

К сдвигающим силам относят силы бокового давления грунта на заднюю поверхность армогрунтовой системы за вычетом сил трения по плоскости скольжения, вызванных вертикальными составляющими этого давления.

Все остальные силы относят к удерживающим. Удерживающая сила или ее проекция, направленная в сторону скольжения, учитывается со знаком минус.

Сопротивление сдвигу, вызываемое лицевой стенкой и ее фундаментом в статически определимых системах не учитывается.

12.9.2 Устойчивость положения на опрокидывание проверяют по формуле

, (19)

где – момент опрокидывающих сил относительно оси возможного поворота (опрокидывания) конструкции, проходящей по передней грани опирания;

– момент удерживающих сил относительно той же оси;

– коэффициент условий работы, принимаемый равным:

0,9 – при скальном основании;

0,8 – при нескальном грунте основания.

К опрокидывающим силам относят силы бокового давления грунта на заднюю поверхность армогрунтовой системы, а к удерживающим – все остальные силы.

Момент опрокидывающей силы или ее составляющей, не совпадающей с направлением опрокидывания, учитывают со знаком минус.

Момент удерживающей силы или ее составляющей, совпадающий с направлением опрокидывания, учитывают со знаком минус.

12.9.3 Проверка устойчивости положения армогрунтовой системы на сдвиг по кругло-цилиндрической поверхности скольжения с захватом грунта основания в обход армирующих элементов (рисунок 8)

12.9.3.1 Кругло-цилиндрическая поверхность скольжения радиуса R проводится в обход армогрунтовой системы, не пересекая армирующие элементы.

12.9.3.2 Сдвигаемый массив грунта с расположенными на нем нагрузками q разбивают на n отсеков так, чтобы в основании каждого отсека располагался один грунт с характеристиками φi – угол внутреннего трения и сi – удельное сцепление.

12.9.3.3 Моменты опрокидывающих и удерживающих сил относительно центра О определяют по формулам:

момент опрокидывающих сил

(20)

момент удерживающих сил

, (21)

где – вес i-го отсека;

– равнодействующая внешней нагрузки на i-м отсеке;

, – плечи этих сил относительно центра О;

– угол наклона касательной к окружности (хорда) в i-м отсеке;

– угол внутреннего трения грунта основания в i-ом отсеке;

– удельное сцепление грунта в основании i-го отсека;

– длина хорды в основании i-го отсека.

1 – армогрунтовая система; 2 – КЦПС; 3 – i-й отсек массива грунта; 4 – касательная (хорда окружности) в i-м отсеке; 5 – – вес армогрутового блока

Рисунок 8 – Схема к расчету устойчивости положения армогрунтовой системы против скольжения по кругло-цилиндрической поверхность (КЦПС)

12.9.3.4 Выбрав ряд окружностей, отличающихся радиусом и расположением центра, находят минимальное отношение

(22)

где – допускаемый или нормируемый коэффициент устойчивости, принимаемый равным 1,4.

12.9.3.5 Расчеты устойчивости на сдвиг по основанию, на опрокидывание и на сдвиг (скольжение) по КЦПС относятся к предельным состояниям первой группы, все нагрузки и характеристики грунтов берутся в расчетных значениях.

12.9.3.6 При несоблюдении условия по устойчивости удлинить армирующие элементы в нижней части армогрунтовой систем, после чего повторить расчеты.

12.9.4 Расчет устойчивости склона или откоса аналитическим методом

Оползневой массив грунта с произвольной поверхностью скольжения, показан на рисунке 9.

а | б |

а – разбивка оползневого массива на отсеки; б – силы, действующие на i-й отсек

Рисунок 9 – Схема к аналитическому методу для расчета устойчивости склонов

Силы, действующие на i-й отсек, показаны на рисунке 9:

Qi – равнодействующая веса i-го отсека и вертикальной нагрузки на его поверхности;

Ti – составляющая силы Qi, параллельная основанию i-го отсека;

Ni – составляющая силы Qi, нормальная к основанию i-го отсека;

Ri – нормальная составляющая реакции основания на i-й отсек;

Ritgi – касательная составляющая реакции основания на i-й отсек, вызванная внутренним трением грунта;

Cii – касательная составляющая реакции основания на i-й отсек, вызванная сцеплением грунта;

i, Ci – угол внутреннего трения и удельное сцепление грунта в основании i-го отсека;

Ei-1 – равнодействующая давления отсека (i – 1) на i-й отсек;

Ei – равнодействующая давления отсека (i + 1) на i-й отсек;

αi – угол наклона к горизонтали основания i-го отсека;

βi-1, βi – углы наклона к горизонтали сил Ei-1 и Ei;

i – длина основания i-го отсека.

Оползневое давление и коэффициент устойчивости определяют по формулам

, (23)

(24)

Угол наклона сил Ei к горизонтали должен быть принят равным углу наклона к горизонтали реакции поддерживающего оползневой массив противооползневого сооружения и определяться углом внешнего трения грунта оползневого массива по бетону сооружения δ.

По кривой оползневых давлений вдоль склона по наибольшей величине подбирают прочность геосинтетических армирующих элементов.

12.9.5 Проверка несущей способности оснований армогрунтовых систем выполняют по формуле

(25)

где – расчетная нагрузка на основание;

– сила предельного сопротивления основания;

– коэффициент условий работы, принимаемый в зависимости от вида грунтов;

– коэффициент надежности по назначению, принимаемый по ГОСТ 27751, но не менее 1.

При недостаточной несущей способности основания следует принять конструктивные меры по его усилению: замена грунта; устройство свайного поля с гибким ростверком из высокопрочной геосинтетической ткани; или цементация основания.

12.9.6 Усиление слабого основания насыпи с помощью свайного поля и гибкого ростверка из геосинтетики

Для усиления слабых грунтов основания подходной автодорожной насыпи следует использовать метод «висячей» насыпи (рисунок 10).

А – поверхность планировки земли; Б – поверхность под раскладку геотекстиля

Рисунок 10 – Усиление слабого основания насыпи с помощью свайного поля и гибкого ростверка из геосинтетики

12.10 Расчет по предельным состояниям второй группы

При несоблюдении требований СП 34.13330 к вертикальным деформациям основание армогрунтовой системы должно быть усилено:

- устройством «висячей» насыпи на свайном поле и гибком ростверке;

- устройством «плавающей» насыпи на армогрунтовых обоймах;

- заменой грунта, если слабые слои грунтов небольшой мощности;

- устройством песчаных или щебеночных свай, ускоряющих консолидацию грунтов и перераспределяющих нагрузку от насыпи на сваи и межсвайное пространство;

- цементацией основания или устройство поля из грунтоцементных свай.

12.11 Численное моделирование

12.11.1 Для учета пространственной работы армогрунтовых систем в процессе строительства и эксплуатации используют численное моделирование с применением современных сертифицированных геотехнических программных комплексов, реализующих метод конечных элементов (МКЭ), позволяющих определять деформации и напряжения.

12.11.2 В численном моделировании для описания поведения грунта под нагрузкой, следует использовать упругопластические модели Мора – Кулона и физические нелинейные модели.

13.1 Основные положения и различия в проектировании армогрунтовых систем подпорных стен и мостов

Нормативные нагрузки от транспортных средств и принимаемые к ним коэффициенты надежности по нагрузкам для насыпей автомобильных дорог и подпорных стен на них следует принимать в соответствии с ГОСТ 32960.

13.1.2 Размещение полос движения для насыпей автомобильных дорог и мостовых сооружений может отличаться.

13.1.3 Бурение скважин или забивка свай для крепления ограждений, мачт освещений и шумозащитных экранов в армогрунтовую систему не допускается. Следует применять другие конструктивные решения (рисунок 11).

1 – железобетонная монолитная лицевая стенка; 2 – железобетонный блок парапетного ограждения; 3 – фибробетонная плита; 4 – дорожное покрытие; 5 – железобетонная плита опирания блока барьерного ограждения на армогрунт; 6 – щебеночная призма; 7 – армогрунтовая система подпорной стены; 8 – зазор (200 мм) между армогрунтовой системой и лицевой стенкой

Рисунок 11 – Схема опирания железобетонного блока парапетного ограждения на армогрунтовую систему подпорной стены

13.1.4 При изысканиях под строительство моста расчетные характеристики грунтов равны доверительной вероятности 0,98, а под строительство автодорог – 0,95.

13.1.5 Участок подходной насыпи, где могут проявляться опасные геологические процессы, относят к узлу сопряжения моста с геомассивами береговых склонов и подходных насыпей и проектируют по СП 35.13330.

Приложение А

Особый случай предельного состояния армогрунтовой системы

Армогрунтовая система с переменной длиной армирующих прослоек и постоянной длиной их заделки за кулоновскую плоскость обрушения (рисунок А.1а).

Картина разрушения такой системы показана на рисунке А.1б. Плоскость обрушения грунта совпадает с концами армирующих прослоек. Разрушение конструкции сопровождается явно выраженным выпором грунта основания (рисунок А.1б). Это объясняется тем, что призма обрушения грунта имеет трапецеидальное очертание и опирается на грунт основания меньшим основанием трапеции. Грунты основания в большинстве случаев имеют более низкие прочностные характеристики по сравнению с грунтом засыпки армогрунтовой системы, что приводит к нарушению устойчивости основания и выпору грунта.

Расчетная схема армогрунтовой системы трапецеидального профиля показана на рисунке А.2а. Трапецеидальная призма обрушения находится в предельном равновесии под действием трех сил:

G – вес призмы обрушения;

R1 – реакция запризменного грунта;

R2 – реакция грунта основания.

Силовой треугольник показан на рисунке Б.2, из которого следует:

,

где θ – неизвестный угол наклона плоскости обрушения грунта;

φ – предельный угол внутреннего трения грунта;

G – вес призмы обрушения, определяемый по формуле

. (А.1)

Из условий максимума реакции основания R2 с помощью простых преобразований, получают

Для нахождения угла θ используют простое геометрическое построение (рисунок А.3).

или ,

т.е. если от F отложить отрезок L, получают т. M и AD=DM. Тогда tgθ равен

. (А.2)

Зная угол θ, реакцию определяют по формуле

. (А.3)

При проектировании конструкций такого профиля реакцию следует сравнивать с несущей способностью грунта основания.

а – схема армогрунтовой системы; б – схема разрушения армогрунтовой системы

Рисунок А.1

Gаб)Gаб)

а – предельное равновесие призмы обрушения грунта; б – силовой треугольник

Рисунок А.2 – Расчетная схема армогрунтовой конструкции

Рисунок А.3 – Графический прием нахождения опасной плоскости обрушения грунта

Приложение Б

Проектирование геосинтетических оболочек для буровых свай

1 – геосинтетическая оболочка; 2 – арматурный каркас сваи; 3 – эластичные пояски для крепления оболочки к арматурному каркасу; 4 – кольца жесткости арматурного каркаса; 5 – прослойка слабых грунтов; 6 – прочные грунты; 7 – обсадная труба

Рисунок Б.1 – Схема устройства буронабивной сваи в геосинтетической оболочке

На рисунке Б.1 оболочка 1, сшитая в виде рукава из геосинтетической ткани (полипропилен), одевается на арматурный каркас 2 до его погружения в обсадную трубу 7 и закрепляется на нем эластичными поясками 3 на уровне колец жесткости 4 каркаса. Диаметр оболочки Dоб должен быть больше диаметра каркаса DK, чтобы после извлечения обсадной трубы оболочка имела диаметр, превышающий внешний диаметр обсадной трубы Dтp, равный диаметру ствола скважины Dскв, для обеспечения плотного контакта боковой поверхности сваи с грунтом и удержания свежеуложенного бетона сваи от проникновения в слабые слои грунта.

Для расчета необходимой прочности геосинтетического материала оболочки рекомендуется схема, представленная на рисунке Б.2.

Избыточное давление внутри оболочки определяют по формуле

∆р =рб – рсг,(Б.1)

где рб интенсивность горизонтального давления бетона в нижней точке слабого слоя грунта.

рб = γб·(H + hcr), (Б.2)

где Н глубина от отметки верха слабого слоя грунта;

hcr мощность слоя слабого грунта;

γб удельный вес бетона, γб= 24 кН/м3;

рсг интенсивность горизонтального давления слабого грунта в нижней точке слоя, определяемая по формуле

рсг =λ·(γсг·hсг+q), (Б.3)

где λ коэффициент бокового давления слабого грунта, который можно принять по формуле отпора грунта

λ = tg2(45° + φ/2), (Б.4)

где φ угол внутреннего трения слабого грунта;

γсг удельный вес слабого грунта;