Анализ устойчивости откосов


Анализ устойчивости откосов — это статический или динамический, аналитический или эмпирический метод оценки устойчивости земляных и каменно-набросных дамб, насыпей, выкопанных откосов и естественных откосов в почве и скале. Устойчивость склона относится к состоянию наклонного грунта или скального склона, чтобы выдерживать или подвергаться движению . Состояние устойчивости откосов является предметом изучения и исследований в механике грунтов , инженерно -геологической и инженерной геологии . Анализы, как правило, направлены на понимание причин произошедшего обрушения склона или факторов, которые потенциально могут вызвать движение склона, приводящее к оползню ., а также на предотвращение начала такого движения, его замедление или остановку за счет смягчающих мер противодействия.

Стабильность склона в основном контролируется соотношением доступной прочности на сдвиг и действующего напряжения сдвига , которое может быть выражено в виде коэффициента запаса прочности .если эти величины проинтегрировать по потенциальной (или фактической) поверхности скольжения. Откос может быть глобально устойчивым, если коэффициент безопасности, вычисленный вдоль любой потенциальной поверхности скольжения, идущей от вершины склона до его носка, всегда больше 1. Наименьшее значение коэффициента безопасности будет принято как представляющее условие глобальной устойчивости. склона. Точно так же склон может быть локально устойчивым, если коэффициент безопасности больше 1 рассчитывается вдоль любой потенциальной поверхности скольжения, проходящей через ограниченную часть склона (например, только в пределах его носка). Значения глобального или локального коэффициента безопасности, близкие к 1 (обычно от 1 до 1,3, в зависимости от правил), указывают на минимально стабильные склоны, требующие внимания, мониторинга и/или инженерного вмешательства ( стабилизация склона ).) для увеличения запаса прочности и снижения вероятности движения склона.

На ранее стабильный откос может повлиять ряд предрасполагающих факторов или процессов, которые снижают коэффициент безопасности — либо за счет увеличения напряжения сдвига, либо за счет снижения прочности на сдвиг — и в конечном итоге могут привести к обрушению откоса. Факторы, которые могут вызвать обрушение склона, включают гидрологические явления (такие как интенсивные или продолжительные дожди, быстрое таяние снега, прогрессирующее насыщение почвы, повышение давления воды внутри склона), землетрясения (включая афтершоки ), внутреннюю эрозию (трубопровод), эрозию поверхности или подошвы, искусственная нагрузка на склон (например, в связи со строительством здания), вырезание склона (например, для освобождения места для проезжей части, железных дорог или зданий) или затопление склона (например, путем заполнения искусственного озерапосле перекрытия реки).

На земляных склонах может образоваться сферообразная ослабленная зона. Вероятность этого можно рассчитать заранее с помощью простого пакета двумерного кругового анализа. [1] Основная трудность при анализе заключается в определении наиболее вероятной плоскости скольжения для любой данной ситуации. [2] Многие оползни были проанализированы только постфактум. В последнее время стали применяться радиолокационные технологии устойчивости откосов, особенно в горнодобывающей промышленности, для сбора данных в режиме реального времени и помощи в определении вероятности обрушения откосов.


Простая скатная секция
Реальный оползень на склоне
Эта диаграмма свободного тела демонстрирует взаимосвязь между углом естественного откоса и материалом на склоне.
Рисунок 1: Разрушение склона при вращении на круглой поверхности скольжения.
Склон с размывающейся рекой и бассейном
Метод срезов
Типичное поперечное сечение склона, используемое в двухмерном анализе.
Схема метода срезов с указанием центра вращения.
Разделение скатной массы методом срезов.
Равновесие сил для среза в методе срезов. Предполагается, что блок имеет толщину . На срезы слева и справа действуют нормальные силы и силы сдвига , вес среза вызывает силу . Эти силы уравновешиваются поровым давлением и реакциями основания .
Рисунок 3: Сетка конечных элементов