Пример усиления склона стеной системы Террамеш

П.5.1. Исходные данные для проектирования

Исходными данными для проектирования являются:

1) Инженерно-геологический разрез на ПК 5+00 оползневого участка (рис.П.5.1);

2) Расчетные характеристики грунтов по инженерно-геологическим элементам (ИГЭ) - таблица П.5.1.

Схематический инженерно-геологический разрез оползневого участка, на ПК 5+00

Рис.П.5.1

Таблица П.5.1

Физико-механические свойства грунтов

NN ИГЭ	Наименование грунта	Удельный вес , кН/м	Коэффициент пористости,	Удельное сцепление , кПа	Угол внутреннего трения , град
	Песок мелко и среднезернистый с примесью гравелистого	20, 0	0, 66	1, 0	33, 0
	Суглинок делювиальный	18, 5	0, 71	40, 0	34, 0
	Суглинок основания	17, 8	0, 84	38, 0	22, 0

3) Величина расчетного оползневого давления 623, 8 кН/м, определяется по формуле (4.6).

4) Высота стены назначается конструктивно, исходя из рационального размещения ее у подножия оползневого склона (см. рис.П.5.1); 9, 5 м.

5) Облицовка стены системы Террамеш выполняется из коробчатых габионов, заполненных камнем. В первом приближении принимаются габионы размером 1, 0x1, 0 м в поперечном сечении (см. Приложение 1).

Лицевая грань стены в виду ее значительной высоты принимается ступенчатой формы с шириною ступени 0, 1 м.

6) Армирующими связями являются панели из металлических оцинкованных сеток двойного кручения (см. Приложение 3).

П.5.2. Проверка устойчивости стены против сдвига и опрокидывания (проверка достаточности размера стены)

Примем в первом приближении ширину стены по верху и по низу, равной 6, 0 м.

Устойчивость стены против сдвига по поверхности основания CD (см. рис.П.5.1) обеспечивается при выполнении условий (4.11).

Допустимый коэффициент запаса определяется по формуле (4.7) при 1, 20 (как для линии II категории), 1, 0 (основное сочетание нагрузок) и 1, 0 (использование метода расчета, удовлетворяющего условиям равновесия). При этих данных 1, 20.

Расчетная схема к проверке устойчивости стены на сдвиг и опрокидывание приведена на рис.П.5.2.

Расчетная схема к проверке устойчивости стены системы Террамеш на ПК 5+00 на сдвиг и опрокидывание

Рис.П.5.2

Для определения равнодействующей удерживающих сил по формуле (4.13) найдем нормальную реакцию основания по формуле (4.18), для чего определена общая площадь поперечного сечения всех габионов и засыпки с арматурными панелями .

Равнодействующая сдвигающих сил равна силе оползневого давления - формула (4.6). Коэффициент устойчивости против сдвига находится по (4.12).

Все эти величины для 1 п.м стены вычислены при следующих исходных данных:

- размеры габиона в отдельном -ом слое стены 1, 0x1, 0 м; 1, 0x1, 0=1 м ; нижний слой имеет размеры 0, 5x1, 0 м; 0, 5 м ; 1, 0x9+0, 5x1=9, 5 м ;

- сечение засыпки стены

(6, 0-1, 0)·9, 5=47, 5 м ;

- удельный вес габиона определен по формуле (4.21) при удельном весе материала заполнения габиона 26, 0 кН/м (см. таблицу 3.5) и его пористости 0, 30 (см. рис.3.4); 26, 0·(1-0, 30)=18, 2 кН/м ;

- удельный вес засыпки (крупнозернистого песка) 20, 0 кН/м ;

- коэффициент трения 0, 781, принят как для щебня, учитывая, что стена будет сооружаться на щебеночной подготовке толщиной 0, 10 м;

- удельное сцепление в щебне 0;

- оползневое давление 623, 8 кН/м (см. П.5.1). Так как для оползневого склона оно заведомо больше горизонтальной составляющей активного давления от грунта на стену , то расчет производится на воздействие .

Результаты расчета при приведенных исходных данных представлены в таблице П.5.2.

Таблица П.5.2

Результаты проверки устойчивости стены на сдвиг

N	Показатели	Расчетные величины
	, м	9, 50
	, м	6, 00
	, м	9, 50
	, м	47, 50
	, кН/м	1122, 90
	, кH/м	876, 98
	, кН/м	623, 80
	, кН/м	623, 80
		1, 40

Для расчета коэффициента устойчивости против опрокидывания найдем по формуле (4.50), имея в виду, что лицевая грань стены имеет ступенчатую форму с шириной ступени 0, 10 м (см. рис.П.5.2), а также плечо равнодействующей сил всех горизонтальных нагрузок ;

.

При этих данных найдены моменты удерживающих сил и опрокидывающих сил относительно точки С.

Результаты расчета приведены в таблице П.5.3.

Таблица П.5.3

Результаты проверки устойчивости стены на опрокидывание

N	Показатели	Расчетные величины
	, м	9, 50
	, м	6, 00
	, м	3, 09
	, кН·м/м	3463, 76
	, м	4, 75
	, кН·м/м	2963, 05
		1, 17

Как видно из материалов таблицы П.5.2 устойчивость против сдвига обеспечивается с достаточным запасом. Коэффициент устойчивости против опрокидывания (см. табл.П.5.3) немного меньше нормы ( 1, 20), однако учитывая, что засыпка стены сооружается не из жесткого материала, можно допустить запас в 17% вместо 20% и считать достаточной ее ширину 6, 0 м.

П.5.3. Проверка несущей способности основания стены

Устойчивость основания стен системы Террамеш по несущей способности обеспечивается при выполнении условия (4.23):

Расчетная схема аналогична схеме для проверки внутренней устойчивости стены и приведена на рис.П.5.3.

Расчетная схема к проверке внутренней устойчивости стены на ПК 5+00

Рис.П.5.3

Найдем и по формулам (4.52) и (4.24) при следующих данных:

6, 0 м; 9, 5 м; 623, 80 кН/м; 3, 2 м (мощность делювиального суглинка за стеной - см. рис.П.5.1);

18, 5 кН/м ; 40, 0 кПа; 34 град.;

1122, 9 кН/м (см. табл.П.5.2);

3463, 76 кН·м/м; 2963, 05 кН·м/м (см. табл.П.5.3);

623, 80 кН/м.

Определяем эксцентриситет по (4.53)

м

Найдем по (4.52)

кПа.

Определяем по (4.29), для чего найдем по (4.32)

;

Затем по (4.31) как

;

Затем по (4.33) как

1, 8(29, 45-1, 0)·0, 674=34, 52;

1+0, 35·3, 2/6, 0=1, 19 - по (4.36);

18, 5·3, 2=59, 2 кПа - по (4.30);

1-623, 80/(2·1122, 9)=0, 72 - по (4.34);

1; 0, 72 =0, 52 - по (4.34);

Тогда

40, 0·42, 21·1, 19+59, 2·29, 45·1, 19·0, 72+6, 00·34, 52·1, 0·0, 52·18, 5=5495, 47 кПа

По (4.24) кПа.

Условие (4.23) выполняется , несущая способность основания достаточна.

П.5.4. Проверка внутренней устойчивости стены

Проверка внутренней устойчивости стены производится для обоснования принимаемых длин сеток и шага армирования.

Прочность сетки характеризуется коэффициентом запаса на разрыв , определяемым по формуле (4.58). Допускаемая прочность сетки на разрыв для сетки типа 8, 0x10, 0 см из проволоки 2, 7 мм равна 47, 0 кН/м.

Растягивающие усилия, действующие на армирующие элементы сетки в каждом -м слое определяются по формуле (4.57), в которой вертикальное давление находится по формуле (4.56) при 20, 0 кН/м и в соответствии со схемой рис.П.5.3 в зависимости от высоты габиона и размещения габионов разной толщины в стене.

Коэффициент активного давления на стену находится по формуле (4.58). При 38° для крупнозернистого песка засыпки за стеной и 27° (см. рис.П.5.1) 0, 344.

Коэффициент запаса на выдергивание сетки определяется по (4.60), в которой предельное анкерное усилие сетки при длине заделки находится по (4.55). При этом коэффициент выдергивания сетки из грунта для сетки из стальной проволоки двойного кручения 0, 91.

На каждом горизонте укладки сеток должны быть выполнены условия (4.62, 4.63), т.е.

При приведенных исходных данных и устройстве сетки в соответствии с рис.П.5.2, т.е. при нижнем слое с 0, 5 м и всех остальных с 1, 0 м, ширине габиона 1, 0 м и 6° (ширина ступени 0, 10 м) найдем по (4.56), по (4.57), по (4.55), по (4.61), по (4.58), по (4.60).

Результаты расчетов внутренней устойчивости стены системы Террамеш приведены в таблице П.5.4.

Таблица П.5.4

Результаты расчета внутренней устойчивости стены системы Террамеш

N слоя	, м	, м	, кПа	, кН/м	, м	, кН/м
	9, 5	0, 5	190, 0	32, 68	5, 00	864, 50	1, 44	26, 45
	9, 0	1, 0	180, 0	61, 92	4, 81	787, 88	0, 76	12, 72
	8, 0	1, 0	160, 0	55, 04	4, 43	645, 01	0, 80	11, 72
	7, 0	1, 0	140, 0	48, 16	4, 04	514, 70	0, 98	10, 69
	6, 0	1, 0	120, 0	41, 28	3, 66	399, 67	1, 17	9, 68
	5, 0	1, 0	100, 0	34, 40	3, 28	298, 48	1, 37	8, 68
	4, 0	1, 0	80, 0	27, 52	2, 89	210, 39	1, 71	7, 64
	3, 0	1, 0	60, 0	20, 64	2, 50	136, 50	2, 28	6, 81
	2, 0	1, 0	40, 0	13, 76	2, 13	77, 53	3, 42	5, 63
	1, 0	1, 0	20, 0	6, 88	1, 74	31, 67	6, 83	4, 60

Как видно из материалов таблицы П.5.4 в нижних рядах стены внутренняя устойчивость ее не обеспечивается по прочности сетки, величина даже менее единицы.

Наиболее простым решением является укладка дополнительных рядов сеток, т.е. принятие в нижних рядах 0, 5 м. Результаты перерасчета представлены в таблице П.5.5.

Таблица П.5.5

Результаты дополнительного расчета внутренней устойчивости стены системы Террамеш

N слоя	, м	, м	, кПа	, кН/м	, м	, кН/м
	9, 5	0, 5	190, 0	32, 68	5, 00	864, 50	1, 44	26, 45
	9, 0	0, 5	180, 0	30, 96	4, 81	787, 88	1, 52	25, 45
	8, 5	0, 5	170, 0	29, 24	4, 62	714, 71	1, 61	24, 44
	8, 0	0, 5	160, 0	27, 52	4, 43	645, 01	1, 71	23, 44
	7, 5	0, 5	150, 0	25, 80	4, 24	578, 76	1, 82	22, 43
	7, 0	0, 5	140, 0	24, 08	4, 04	514, 70	1, 95	21, 37
	6, 5	0, 5	130, 0	22, 36	3, 85	455, 46	2, 10	20, 37
	6, 0	0, 5	120, 0	44, 88	3, 66	399, 67	1, 05	8, 90
	5, 0	1, 0	100, 0	34, 40	3, 28	298, 48	1, 37	8, 68
	4, 0	1, 0	80, 0	27, 52	2, 89	210, 39	1, 71	7, 64
	3, 0	1, 0	60, 0	20, 64	2, 50	136, 50	2, 28	6, 61
	2, 0	1, 0	40, 0	13, 76	2, 13	77, 53	3, 42	5, 63
	1, 0	1, 0	20, 0	6, 82	1, 74	31, 67	6, 89	4, 64

Желательно иметь 1, 50. Расчет показал, что в 1-м, 8-м и 9-м рядах это условие не выполняется. Однако, опасение вызывает только 8-ой слой. В этом случае в нем можно уложить сетку из проволоки большего диаметра.

П.5.5. Описание конструкции стены системы Террамеш

Стена возводится с использованием типовых коробчатых габионов с диафрагмой размерами 2, 0х1, 0х0, 5 м и 2, 0х1, 0х1, 0 м, выполненных звеньями шестигранной формы 8, 0х10, 0 см из оцинкованной проволоки 2, 7 мм и прикрепленных к ним элементам армирования (Террамеш) в виде имеющих аналогичные размеры проволочных оцинкованных сеток шириной 2, 0 м и длиной 5, 0 м.

В 8-м ряду стены армирующая панель выполняется из проволоки 3, 0 мм (см. Приложение 3).

Для заполнения габионов рекомендуется использовать карьерный камень размером в 1, 5-2, 0 раза превышающим размер звена сетки, а в качестве засыпки - дренирующий грунт (крупный или среднезернистый песок).

Для предотвращения вымывания песка с тыльной стороны габионов следует уложить геотекстиль, играющий роль обратного фильтра. Используются полотнища геотекстиля размером не менее 2, 0х0, 7 м и 2, 0x1, 2 м для габионов высотой 0, 5 м и 1, 0 м соответственно.

ПРИЛОЖЕНИЕ 6