Удосконалення методу розрахунку грунтових схилів в умовах міської забудови при змінному рівні підземних вод

Abstract

У дисертації вирішене актуальне науково-технічне завдання достовірного розрахунку стійкості природних схилів в умовах підняття рівня підземних вод. Запропоновані і обгрунтовані методики розрахунку стійкості грунтових схилів,в основу яких покладено інтерпретацію коефіцієнта стійкості як найменшого значення з мінімумів функціоналів, що визначаються як відношення сум утримуючих сил до зсуваючих, відношення проекцій цих сил на координатні вісі і відношення утримуючого моменту до зрушуючого, а також використання коригувальних множників та всього діапазону розрахункових характеристик властивостей грунту і навантажень. Отримана залежність між рівнем підземних вод і значенням коефіцієнту стійкості схилу. Закономірності, отримані в результаті досліджень, використані у методиці розрахунку стійкості схилів і укосів, впровадженій у рамках програм захисту схилів у м. Дніпропетровську у «ДніпроНДІІНТІЗ» - ДФ ДП «УКРНДІІНТІЗ»та проектування кам’яно-накидної греблі за адресою вул. Набережна Перемоги, 9 - Б у ТОВ «Гідропроектбуд».

В диссертации решена актуальная научно-техническая задача достоверного расчета устойчивости естественных склонов в условиях поднятия уровня подземных вод. Проанализированадинамикаразвитияпроблемыоползнеобразования за последнеестолетие, причины и последствия сходов оползнейв мире и Украинеи Днепропетровскев частности. Определено, чтосуществующиеметодырасчетаустойчивостиоткосов и склонов, особенно с непостояннымуровнемгрунтовых вод, требуютанализа и доработки с цельюучетафакторов, которыемогут привести к нарушению устойчивостигеотехническойсистемы «склон-грунтовыймассив». Выделенанеобходимостьсовершенствованияметодоврасчетаустойчивостиоткосов и склонов. Выполненыисследования, направленные на выявлениевлияния метода расчета и способаопределениянапряженно-деформированногосостоянияоткосов на значениякоэффициентаустойчивости. Проанализировановлияниерасчетных характеристик свойствгрунта и внешнейнагрузки на значениекоэффициентовустойчивости. Полученырешения задач о критическомуглезаложенияоткосаизсыпучегогрунта и критическойвысотыоткосаизсвязногогрунта. Установлено, что при оговоренном в нормативных документах разбросерасчетных характеристик и действующих в настоящеевремя методах определенияустойчивостиимеетместозавышениекритическогоуглазаложенияоткоса до 30%, а критическойвысотыоткоса – до 60%. Полученырезультатыаппроксимацииразличнымифункциямифактическихлинийскольженияоползней, зафиксированных в г. Днепропетровске и г. Москва. Доказано, чтонаиболеедостоверныерезультатыполученыдлястепеннойповерхностискольжения. В рамках расчетовустойчивости вертикального откоса на основегипотез о степеннойлиниискольжения и других ее типах обоснованкорректирующиймножитель, использованиекоторогопозволяет поставить в соответствиезначениякоэффициентовустойчивости, установленных с использованиемразличныхметодов. Предложены методикирасчетаустойчивости, основнымиотличиямикоторых отобщепринятыхметодикявляются: 1) интерпретациякоэффициентаустойчивостикакнаименьшегозначенияизминимумовфункционалов, которыеопределяютсякакотношениясуммудерживающих сил к сдвигающим, отношенийпроекцийэтих сил на координатные оси и отношениеудерживающегомомента к опрокидывающему; 2) использованиекорректирующихмножителей, которые численно равныотношениюкоэффициентовустойчивости, установленных с использованием метода В.Соколовского (эталонного метода) к ихзначениям, установленным с использованиемгипотез о ломаной и степеннойповерхностяхскольжения; 3) использование при определениикоэффициентаустойчивостивсегодиапазонарасчетных характеристик свойствгрунта и нагрузок. Установлена зависимостькоэффициентаустойчивостиоткоса от отметкиуровняподземных вод, котораяподчиняетсязакону модифицированной экспоненты. Закономерности, полученные в результате исследований, использованы в методикерасчетаустойчивостисклонов и откосов, внедренной в рамках программзащитысклонови проектированиякаменно-накиднойплотиныв г. Днепропетровске.

Inthethesistheactualscientificandtechnicalproblemof accuratestabilitycalculationtechniqueofsoilslopesintermsofthegroundwaterlevelraisingis solved. The techniques of soil slopes stability calculation are proposed and confirmed. They are based on the interpretation of the factor of safety as the lowest value of the functional minimum values, that obtained as the ratio of the retaining and shearing forces sums; the ratio of these forces projections on the coordinate axis and the ratio of retaining and shearing moments sums; using correcting multipliers and the full range of design characteristics of soil properties and loads. The relationship between the undergroundwater level and the slope factor of safety is obtained. Obtained technique of slope stability calculation, based on the investigations relationships, are used in the Dnepropetrovsk slopes protecting programs in "DniproNDIINTIZ" - "UKRNDIINTIZ" DA SE and designing stone throwed dam, which is located on Victory embankment, 9 - B in LLC "Gidroproektbud."