Проектирование откосов

11.1.1 Проектирование откосов выполняется при устройстве котлованов, земляных выемок и траншей подземных сооружений, возводимых открытым способом, в тех ситуациях, когда возможность устройства откоса не исключается стесненностью площадки строительства.

11.1.2 Геометрические размеры откоса должны определяться расчетами.

11.1.3 Расчеты откосов следует выполнять по двум группам предельных состояний с применением расчетных значений воздействий и сопротивлений. При этом следует использовать частные коэффициенты надежности в соответствии с разделом 8.

11.1.4 Для первой группы предельных (ULS) состояний должны быть рассмотрены следующие проектные ситуации:

- общая потеря устойчивости откоса, в том числе совместно с удерживающими конструкциями и близрасположенными сооружениями (GEO и STR);

- местная потеря устойчивости откоса (GEO);

- разрушение под действием гидравлического разрушения или суффозии (HYD).

П р и м е ч а н и я – 1. Указания по проектированию удерживающих откосы конструкций см. 11.2 и 11.3.

2. Указания по проверке возможности гидравлического разрушения см. 16.1.

3. Проверку устойчивости откосов, сложенных водонасыщенными глинистыми грунтами, следует выполнять с использованием характеристик, соответствующих как дренированной, так и недренированной прочности грунта.

11.1.5 Для второй группы предельных состояний (SLS) должны быть рассмотрены следующие проектные ситуации:

- перемещение массива грунта, слагающего откос, которое может вызвать недопустимые деформации удерживающих конструкций;

- перемещение массива грунта, слагающего откос, которое может нарушить условия эксплуатации соседних сооружений, дорог, коммуникаций.

11.1.6 Расчеты общей и местной устойчивости откосов следует выполнять в соответствии с указаниями 8.6.3 для предельных состояний (GEO), применяя при этом проектный подход 2А, в котором используются частные коэффициенты надежности для прочностных характеристик грунта ¹ 1, 0, и частный коэффициент надежности для удельного веса грунта равный 1, 0.

Такие расчеты могут выполняться методами теории предельного равновесия или методом конечных элементов с использованием упругопластических моделей грунта и процедуры снижения прочностных характеристик.

11.1.7 В расчетах устойчивости, основанных на теории предельного равновесия, рассматривается схема смещения некоторой части массива грунта по поверхности скольжения, на которой касательные напряжения достигают значений предельной сдвиговой прочности. При этом должно исследоваться равновесие сдвигаемой части массива, ограниченного этой поверхностью.

Критерием обеспечения требуемой степени надежности является частный коэффициент модели, называемый коэффициентом устойчивости g _st, который для выбранной поверхности скольжения определяется отношением сдвиговой прочности грунта к касательным напряжениям, действующим на этой поверхности скольжения.

11.1.8 Величину коэффициента устойчивостиg _st допускается принимать равной числу, на которое следует разделить исходные характерные расчетные значения прочностных показателей грунта tgφ ’_I и с’_I или с_uI, чтобы грунтовый массив, ограниченный выбранной поверхностью скольжения, перешел в состояние предельного равновесия.

11.1.9 Расчетный коэффициент устойчивости откоса следует находить как минимальное из всех значений, полученных для всех возможных поверхностей скольжения. Коэффициент устойчивости откоса g _st должен быть больше или равен нормированного допустимого значения [ k_st ], определяемого согласно СП 116.13330.2011.

Следует обращать внимание на то, что допустимые значения [ k_st ] зависят в том числе от уровня ответственности рассматриваемой проектной ситуации, см. 11.1.11.

11.1.10 При выборе метода расчета устойчивости откоса необходимо учитывать следующие факторы:

- неоднородность основания;

- фильтрацию и распределение порового давления воды;

- внешние нагрузки, действующую на откос или поверхность земли;

- длительность проектных ситуаций;

- возможность изменения механических свойств грунтов во времени;

- возможный механизм разрушения (круговая или некруговая поверхность скольжения, течение);

- возможность возникновения вертикальных трещин (заколов).

11.1.11 В случае расположения вблизи проектируемого откоса сооружения или объекта инфраструктуры следует рассмотреть возможные механизмы потери устойчивости с учетом соответствующей нагрузки на основание и частных коэффициентов надежности по нагрузкам от сооружения согласно разделу 8 настоящего СП. Допустимые значения [ k_st ] для таких проектных ситуаций следует назначать в зависимости от уровня ответственности сооружения.

С учетом частных коэффициентов надежности по ответственности сооружения поверхности скольжения, затрагивающие сооружение, могут оказаться наиболее опасными.

11.1.12 Грунтовый массив, ограниченный поверхностью скольжения, в методах теории предельного равновесия следует рассмат­ри­вать как твердое тело или несколько твердых тел (отсеков), сдвигаемых одновременно. В зависимости от предполагаемого механизма разрушения могут рассматриваться поверхности скольжения разной формы: плоские, круглоцилиндрические, в виде логарифмической спирали или более сложные. Границы между отсеками принимают, как правило, вертикальными или наклонными.

Если грунтовый массив, слагающий откос, относительно однороден и изотропен, то допускается принимать плоские или круглоцилиндрические поверхности скольжения. Кроме того, такие простые формы поверхности сдвига почти всегда целесообразно рассматривать для предварительного анализа устойчивости откоса.

В случае откосов, слагаемых грунтами, значительно отличающихся своей прочностью, следует обращать особое внимание на наиболее слабые слои. При этом, как правило, следует проводить расчет с поверхностями скольжения произвольной формы. Форму критических поверхностей скольжения в таких случаях следует определять на основании итерационных алгоритмов.

11.1.13 Вбольшинстве практических случаеврасчеты устойчивости откосов допускается выполнять в плоской постановке (задача плоской деформации). Если учет пространственности проектной ситуации является существенным фактором, следует выполнять расчеты устойчивости путем рассмотрения трехмерных поверхностей скольжения.

П р и м е ч а н и е – Примером может являться котлован малых в плане размеров или траншея для захватки стены в грунте.

11.1.14 Крутизну откосов при устройстве котлованов, земляных выемок и траншей следует принимать, исходя из требований техники безопасности, не более величин, указанных в СНиП 12-04-2002.

Для сооружений геотехнической категории 1 допускается принимать:

- предельно допустимый угол наклона поверхности откоса, сложенного сыпучими грунтами, равным tgφ ’_I;

- допустимую высоту неподкрепленного вертикального откоса в связных грунтах не превышающей 2с_uI /γ _I или (2 с’_I cos φ ’_I)/[γ _I (1-sin φ ’_I)], где γ _I -расчетной значение удельного веса грунта.

11.1.15 При проектировании откосов следует проверить, что деформации грунтового массива, слагающего откос, не могут нарушить условия эксплуатации соседних сооружений, дорог, коммуникаций. Эту проверку следует выполнять в соответствии с указаниями раздела 9.

11.1.16 При проектировании организации строительных работ следует учитывать возможность их влияния на устойчивость откоса или величину перемещений.

Проект организации строительства должен обеспечить, чтобы все земляные работы в пределах и за пределами площадки были запланированы и выполнены так, чтобы возникновение аварийного (EXD) или иного предельного состояния было крайне маловероятно. Производство земляных работ должно выполняться с соблюдением требований СП 45.13330.2010.

11.1.17 Если устойчивость откоса не подтверждается расчетом с заданной степенью надежности или полученные расчетом перемещения оказываются неприемлемыми для запланированного использования площадки, в проекте возможно предусмотреть мероприятия по стабилизации откоса. Наиболее простым и эффективным способом повышения устойчивости откоса является образование его рационального профиля за счет уположения и террасирования (устройства берм).

11.1.18 Поверхность откосов, служащих длительное время, следует защищать и искусственно укреплять. Для террасированных откосов рекомендуется предусматривать дренажную систему.

При необходимости следует укреплять наклонные поверхности откоса, подверженные потенциальной эрозии, для обеспечения требуемого уровня безопасности. В случае крепления откосов с помощью удерживающих конструкций следует учитывать положения 11.2, 11.3.

11.1.19 Требования к проектированию и расчетам устойчивости при строительстве подземных сооружений на оползнеопасных склонах регламентируются СП 116.13330.2011.