Оценка устойчивости грунтовых откосов гидротехнических сооружений с применением вариационного принципа

• Автор: Нгуен Тхай Хоанг
• Шифр специальности: 05.23.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 106 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

Глава 1. Расчетные методы оценки устойчивости грунтовых откосов

1.1. Краткий обзор наиболее распространенных методов оценки устойчивости грунтовых откосов

1.2. Обзор методов поиска наиболее опасной поверхности сдвигов

1.3. Обзор концепций коэффициента запаса устойчивости

1.4. Анализ наиболее распространенных методов оценки устойчивости грунтовых откосов

1.5. Выводы по главе

Глава 2. Расчетный метод для проведения исследования

2.1. Расчетные предпосылки метода

2.2. Мера запаса устойчивости грунтового откоса

2.3. Применение вариационного принципа для решения задачи
2.4. Выводы по главе
Глава 3. Исследование влияния различных факторов на оценку устойчивости грунтовых откосов
3.1. Учет граничных условий при оценке устойчивости грунтовых откосов
3.1.1. Аналитическое решение задачи методом Терцаги
3.1.2. Исследование влияния числа элементов разбиения на точность вычисления по методу Терцаги
3.1.3. Анализ влияния граничных условий на оценку устойчивости грунтовых откосов
3.2. Влияние формы поверхности обрушения на меру запаса устойчивости грунтовых массивов
3.3. Влияние функции распределения нормальных напряжений по поверхности обрушения на оценку устойчивости грунтового откоса
3.4. Влияние высоты откоса и удельного веса грунта на оценку устойчивости
3.4.1. Влияние высоты откоса на оценку устойчивости грунтового откоса
3.4.2. Влияние удельного веса грунта на оценку устойчивости откоса
3.5. Влияние фильтрации воды на оценку устойчивости откоса
3.6. Выводы по главе
Глава 4. Применение разработанной методики к оценке устойчивости грунтовых откосов наиболее распространенных типов сооружений
4.1. Оценка устойчивости обводненного откоса котлована
4.2. Оценка устойчивости откосов грунтовой плотины
4.3. Выводы по главе
Заключение
Список использованной литературы
Приложение А. Справка о внедрении результатов кандидатской диссертационной работы
Приложение Б. Акт о внедрении результатов кандидатской диссертационной работы
ВВЕДЕНИЕ
Задача обеспечения устойчивости грунтовых массивов возникает при проектировании сооружений гидротехнического, промышленного, гражданского, транспортного и других назначений. При этом в качестве грунтовых массивов выступают основания, откосы насыпей и выемок, естественные склоны при их хозяйственном использовании.
Под устойчивостью грунтовых массивов обычно понимают их способность в течение длительного времени противостоять сдвигающим усилиям, сохраняя свою форму. Устойчивое положение откосов и склонов определяется соответствующим напряжённо-деформированным состоянием, формируемым силовыми воздействиями. При неблагоприятном сочетании разнообразных факторов грунтовый массив, ограниченный откосом или склоном, может перейти в неравновесное состояние и потерять устойчивость.
Особую значимость эта задача приобретает в гидротехническом строительстве при проектировании напорных грунтовых сооружений большой высоты.
Для оценки устойчивости склонов применяются методы трех классов [30]: историко-географические, сравнительные (или методы аналогий) и расчетные -аналитические или графические. В работе рассмотрены исключительно расчетные методы, которые позволяют дать количественную оценку степени его устойчивости. Степень устойчивости необходимо знать не только для решения вопроса о надежности грунтового массива, но также и для сравнительной оценки вариантов рассматриваемого земляного сооружения, чтобы выявить экономически оптимальный вариант.
В работе рассмотрены вопросы устойчивости исключительно нескальных грунтовых массивов, сложенных осадочными породами, образовавшимися в результате разрушения и осаждения горных пород. Грунт рассматривается как сплошная многокомпонентная среда, прочность которой подчиняется известному закону Кулона.

Способ нахождения опасной поверхности сдвигов зависит от формы этой поверхности. Для круглоцилиндрических поверхностей отыскивают координаты центра и радиус окружности, дуга которой является профилем этой поверхности. Для поверхностей других форм находят координаты характерных точек профиля этих поверхностей, например, точек пересечения с профилем поверхности грунтового массива.
Существует множество предложений по вычислению радиуса и координат центра дуги окружности - профиля наиболее опасной круглоцилиндрической поверхности. Разные ведомства разработали свои предложения и указания по вычислению упомянутых параметров. В основе их лежит один и тот же принцип: ограничение области поиска координат центра окружности заданного радиуса [22, 23, 48] и сканирование в этой области по двум ортогональным направлениям до выявления поверхности, которой соответствует наименьшее значение коэффициента запаса устойчивости. Далее, значение радиуса получает приращение, и процесс сканирования повторяется. Вычислительный процесс заканчивается, когда определяется радиус окружности, соответствующий минимальному значению коэффициента запаса.
В качестве параметров при поиске наиболее опасной поверхности вместо координат центра окружности могут выступать координаты точек пересечения профилей поверхности обрушения, с одной стороны, и поверхности грунтового массива, с другой. При этом, координаты этих точек связаны между собой положением на поверхности грунтового массива. Поэтому по-прежнему в расчете фигурируют три параметра: радиус окружности и по одной координате для каждой точки пересечения.
Последний вариант поиска опасной поверхности легко распространяется и на другие формы поверхности сдвигов, в том числе и с большим числом параметров.
Помимо простого перебора большого числа поверхностей известны попытки аналитического поиска экстремума запаса устойчивости с применением элементов вариационного исчисления; например, в работах [24, 28, 35].