1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 10/10 10,00оценок: 8

Дом на склоне: фундаменты и подпорные стены. Взгляд геотехника

Тема в разделе "Фундаменты", создана пользователем SkayUoker74, 12.02.20.

  1. SkayUoker74
    Регистрация:
    14.12.14
    Сообщения:
    976
    Благодарности:
    1.701

    SkayUoker74

    Живу здесь

    SkayUoker74

    Живу здесь

    Регистрация:
    14.12.14
    Сообщения:
    976
    Благодарности:
    1.701
    В последнее время, особенно на склонах с углом откоса менее 15-20 градусов, все чаще рекомендуются к применению гравитационные сборные подпорные стены.
    Преимущество этих стен очевидно, поскольку они удобны в монтаже, имеют уже готовую лицевую поверхность.
    Однако их недостатком является слабая устойчивость к внешним нагрузкам.
    Это касается как статических, так и сейсмических нагрузок.
    Целью исследований являлось изучение устойчивости гравитационных стен при статическом и сейсмическом нагружении.
    ст1.jpg
     
  2. SkayUoker74
    Регистрация:
    14.12.14
    Сообщения:
    976
    Благодарности:
    1.701

    SkayUoker74

    Живу здесь

    SkayUoker74

    Живу здесь

    Регистрация:
    14.12.14
    Сообщения:
    976
    Благодарности:
    1.701
    ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ РАСЧЁТА ГРАВИТАЦИОННЫХ СБОРНЫХ ПОДПОРНЫХ СТЕН.
    Проектирование подпорных стен часто требует решения таких же задач, которые возникают при проектировании фундаментов на естественном основании, насыпей и котлованов.
    Хорошо известно, что для подпорных стен и составных удерживающих структур необходимо рассматривать следующие предельные состояния:
    • разрушения, вызванные скольжением основания;
    • разрушения, вызванные опрокидыванием;
    • нарушение прочности на сжатие грунта, расположенного под подошвой.
    Горизонтальное давление от собственного веса грунта при отсутствии дополнительного давления определяется по формуле:
    ф1.jpg
     
  3. SkayUoker74
    Регистрация:
    14.12.14
    Сообщения:
    976
    Благодарности:
    1.701

    SkayUoker74

    Живу здесь

    SkayUoker74

    Живу здесь

    Регистрация:
    14.12.14
    Сообщения:
    976
    Благодарности:
    1.701
    Как видно из применяемой методики расчетов напряженное состояние определяется в зависимости только от φ.
    Угол наклона предполагаемой призмы обрушения определяется в основном по условию (45°−φ/2)
    При этом влияние георешетки практически не учтено.
    Результаты, приведенные далее показывают, насколько меняются фактические поверхности скольжения при упрочнении грунтов засыпки геосинтетическим материалом типа георешетки.

    Поскольку натурные испытания трудоемки и требуют специального оборудования, то проводились испытания моделей гравитационных и армированных георешетками подпорных стен.
    Натурные размеры блоков, из которых выполняются стены, имеют размеры 600х900х500h.
    Модели блоков выполнены на 3D принтере с размерами 60х90х50h.
    Жесткостные параметры материала блоков, грунтов основания и обратной засыпки подобраны с использованием параметров физического подобия.
    Модели подпорных стен, собраны из этих мини блоков и испытывались в специальном грунтовом лотке (рис. 1 и рис. 2) в лаборатории Казахской головной архитектурно-строительной академии.
    Размеры лотка: длина 1200мм, высота 800мм, толщина 200мм.
    В качестве грунта основания и обратной засыпки использован модельный грунта следующего состава: песок пылеватый, масло веретенное 5% и резиновая крошка 3% от объема. Материал моделирует работу суглинка.
    л1.jpg

    Общий вид лотка для работы в статическом режиме нагружения.
     
  4. SkayUoker74
    Регистрация:
    14.12.14
    Сообщения:
    976
    Благодарности:
    1.701

    SkayUoker74

    Живу здесь

    SkayUoker74

    Живу здесь

    Регистрация:
    14.12.14
    Сообщения:
    976
    Благодарности:
    1.701
    Исследование устойчивости выполнено при возрастающей вертикальной нагрузке и гармонически меняющейся сейсмической нагрузке.
    При испытании измерялись деформации грунта обратной засыпки.
    Измерения проводились специальными порошковыми датчиками.
    Датчики были установлены в грунте за прозрачной стенкой грунтового лотка.

    Получено, что без сейсмики достаточной устойчивостью без усиления обладают только гравитационные стены высотой до 2,5 метра.
    Устойчивость стен высотой более 2,5 метра обеспечивается только с дополнительным усилением массива слоями из геосинтетических материалов.
    При этом характер разрушения при статическом нагружении и сейсмике различен.
    м1.jpg м2.jpg м3.jpg м4.jpg м5.jpg м6.jpg
     
  5. SkayUoker74
    Регистрация:
    14.12.14
    Сообщения:
    976
    Благодарности:
    1.701

    SkayUoker74

    Живу здесь

    SkayUoker74

    Живу здесь

    Регистрация:
    14.12.14
    Сообщения:
    976
    Благодарности:
    1.701
    ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
    Подпорные стенки, выполненные из сборных элементов, обладают ограниченной несущей способностью и устойчивостью.
    Особенно стенки неустойчивы при высоте более 2,5 метра и при сейсмическом воздействии.
    Устойчивость подпорных стен можно увеличить за счет упрочнения грунта обратной засыпки путем укладки трех и более слоев георешетки.
    Материал георешетки должен обладать достаточными прочностными и деформационными свойствами, обеспечивающими требуемое упрочнение грунта.
    Расчет устойчивости стен следует выполнять с учетом особенностей формирования деформированного состояния, которое отличается от классических представлений за счет включения в работу грунта обратной засыпки упрочняющих геосинтетических элементов.
     
  6. SkayUoker74
    Регистрация:
    14.12.14
    Сообщения:
    976
    Благодарности:
    1.701

    SkayUoker74

    Живу здесь

    SkayUoker74

    Живу здесь

    Регистрация:
    14.12.14
    Сообщения:
    976
    Благодарности:
    1.701
    И в качестве иллюстрации - видео того, как работают упрочняющие геосинтетические элементы.
     
  7. V109ый
    Регистрация:
    25.03.13
    Сообщения:
    712
    Благодарности:
    263

    V109ый

    Живу здесь

    V109ый

    Живу здесь

    Регистрация:
    25.03.13
    Сообщения:
    712
    Благодарности:
    263
    Адрес:
    Нижний Новгород
    Прошу порекомендовать конструктив подпорного сооружения для удержания песчаной подушки высотой 0.65-0.7м по двум сторонам, образующим угол на участке с диагональным уклоном 0.8м на 15м
    Зы...прс 0.2-0.3, далее тугопластичный суглинок или мергель
     
  8. SkayUoker74
    Регистрация:
    14.12.14
    Сообщения:
    976
    Благодарности:
    1.701

    SkayUoker74

    Живу здесь

    SkayUoker74

    Живу здесь

    Регистрация:
    14.12.14
    Сообщения:
    976
    Благодарности:
    1.701
    @V109ый, хороший вопрос, сформулированный четко и по инженерному грамотно.
    Более глубоко именно подпорные сооружения - рассматривал в теме
    Как правильно выбрать вид и тип подпорного сооружения. Взгляд геотехника

    Для описанных условий - приведу рекомендацию из этой темы. То есть - самым простым и расчетно-обоснованным будет применение металлических труб, расположенных с расчетным шагом и заглубленных в грунт на расчетную глубину. Грунт между трубами удерживается за счет забирки.
    Забирка - для обозначенной высоты может быть самой разнообразной.

    Вариантом этого же решения (гибкого подпорного сооружения) - будет применение не металлических труб, а деревянных стоек, и в качестве забирки - горизонтальных, деревянных же досок.
    Очень распространено такое в Западной Европе, а также в Канаде.
    wooden-retaining-walls.jpg 38a682afc771d9cbce575505dc9e70f1.jpg e16b98e485b6a6016e5d0393c9147655.jpg podpornaya-stenka-iz-dereva.jpg Podpornaya-stenka-34.jpg Podpornaya-stenka-iz-dereva-54-768x576.jpg w9.jpg
    В наших условиях - единственно что стоит добавить, так это проверку заглубленной трубы либо деревянной стойки, чтобы не вырвало морозным пучением.
     
  9. SkayUoker74
    Регистрация:
    14.12.14
    Сообщения:
    976
    Благодарности:
    1.701

    SkayUoker74

    Живу здесь

    SkayUoker74

    Живу здесь

    Регистрация:
    14.12.14
    Сообщения:
    976
    Благодарности:
    1.701
    Раз тема освещает строительство домов на склоне - стоит немного затронуть и такой вопрос, как защита склонов от эрозии.
    Вокруг этого понятия сложилось множество заблуждений и недопониманий, чему в немалой степени способствуют различные фирмы и менеджеры, превозносящие свою продукцию до небес, и рекомендующие, к примеру, ту же георешетку как панацею от всех возможных "недугов" Вашего склона.

    А вот мы подойдем к вопросу защиты склонов с сухим академическим методизмом.
    Во первых, определимся с терминами. И в этом нам поможет
    СП 425.1325800.2018 Инженерная защита территории от эрозионных процессов. Правила проектирования
    Что такое эрозия - это смыв и размыв грунтов поверхностным стоком постоянных и временных водных потоков. Эрозию по форме проявления следует различать на капельную, плоскостную и линейную.
    • капельная эрозия: Разрушение поверхностных грунтов под воздействием дождевых капель.
    • плоскостная эрозия: Послойный смыв (размыв) пород рассредоточенным (рассеянным) водотоками.
    • линейная эрозия: Размыв пород сосредоточенными водными потоками.
    42cda818962a0d178967e8e7e4724f0909012624_900.jpg
     
  10. SkayUoker74
    Регистрация:
    14.12.14
    Сообщения:
    976
    Благодарности:
    1.701

    SkayUoker74

    Живу здесь

    SkayUoker74

    Живу здесь

    Регистрация:
    14.12.14
    Сообщения:
    976
    Благодарности:
    1.701
    Также, говоря про эрозию, и ее разновидности, стоит упомянуть еще парочку ее типов:
    • склоновая эрозия: Размыв и смыв грунтов водными потоками, стекающими по склону;
    • оплывина: Перемещение в виде потока насыщенных водой до текучего состояния некоторых разновидностей песчано-глинистых пород нарушенной структуры (пылеватых песков и глин, лессовидных суглинков, лессов и т. п.), которые растекаются по площади (площадкам уступов) под углом 4°-6° и менее.
    Строго говоря, к эрозии относится и выветривание, но его пока рассматривать не будем.

    Зачем все это знать - да чтобы представлять своего "противника", так сказать, "в лицо", и понимать, как с ним бороться.
    Все эти меры борьбы именуются красивым термином - "Инженерная защита территорий от эрозионных процессов".

    И внимательные читатели уже поняли, кто же является основной движущей силой нашего "противника".
    Это - вода.
     
  11. SkayUoker74
    Регистрация:
    14.12.14
    Сообщения:
    976
    Благодарности:
    1.701

    SkayUoker74

    Живу здесь

    SkayUoker74

    Живу здесь

    Регистрация:
    14.12.14
    Сообщения:
    976
    Благодарности:
    1.701
    И еще - сразу же стоит внести важное уточнение, чтобы в дальнейшем не было путаницы и недопонимания.
    Когда говорят про защиту склонов от эрозии - имеют в виду НЕ подпорные стенки, а поверхность самого склона.
    И тут снова стоит вернуться вот к этим пунктам:

    1. Склон считается устойчивым, если его коэффициент устойчивости выше единицы.

    2. Величина коэффициента устойчивости склона, приблизительно равная единице, соответствует состоянию предельного равновесия, наблюдающемуся в моменты начала и завершения оползневого смещения.

    3. Значение коэффициента устойчивости меньше единицы – говорит о том, что склон неустойчив. Даже если в данный момент он по факту устойчив, то в любой момент может потерять устойчивость.

    * Коэффициент устойчивости (запаса устойчивости) – это отношение суммы всех сил, удерживающих склон в равновесии, к сумме всех сдвигающих сил, стремящихся вывести его из равновесия.

    Резюмируя - укрепляем поверхность Вашего склона только тогда, когда рассчитали его устойчивость, и коэффициент устойчивости Вашего склона - выше единицы, см. п1.
    Если в ходе расчетов пришли к значениям, описанным в п. 2. и п. 3 - сначала решаем вопрос обеспечения устойчивости склона.
     
  12. SkayUoker74
    Регистрация:
    14.12.14
    Сообщения:
    976
    Благодарности:
    1.701

    SkayUoker74

    Живу здесь

    SkayUoker74

    Живу здесь

    Регистрация:
    14.12.14
    Сообщения:
    976
    Благодарности:
    1.701
    Итак, ясность есть в том, что, как модно сейчас говорить - "драйвером" эрозионных процессов служит вода (выветривание пока не рассматриваем).

    Откуда эта вода, а правильнее говорить - водотоки - берется?
    Причинами возникновения временных водотоков являются:
    - атмосферные осадки (дожди, ливни);
    - таяние снегов;
    - воды орошения;
    - грунтовые воды (выходящие на дневную поверхность);
    - сточные воды;
    - иные факторы.
    Из климатических особенностей наибольшее влияние на проявление эрозии оказывают атмосферные осадки. И чем эти осадки обильней и длительней - тем выше степень развития процессов эрозии.
    сп425.jpg
     
  13. SkayUoker74
    Регистрация:
    14.12.14
    Сообщения:
    976
    Благодарности:
    1.701

    SkayUoker74

    Живу здесь

    SkayUoker74

    Живу здесь

    Регистрация:
    14.12.14
    Сообщения:
    976
    Благодарности:
    1.701
    Логично, что чем быстрее бежит вода, чем мощнее водоток - тем серьезней последствия, а именно скорость разрушения и сноса поверхностных грунтов водными потоками.
    И понятно, что чем круче склон, и чем этот склон длиннее - тем больше поток воды сможет "разогнаться".
    таб6.2.jpg
     
  14. SkayUoker74
    Регистрация:
    14.12.14
    Сообщения:
    976
    Благодарности:
    1.701

    SkayUoker74

    Живу здесь

    SkayUoker74

    Живу здесь

    Регистрация:
    14.12.14
    Сообщения:
    976
    Благодарности:
    1.701
    Ну и также логично - что "лысый" склон, и склон, густо покрытый растительностью разного рода - будут по разному противостоять эрозии. Иными словами - наличие растительного покрова влияет на скорость эрозии.
    Основным инструментом противоэрозионной стойкости является корневая система растений, которая скрепляет структурные элементы грунтов. Наличие корневых систем увеличивает пористость и фильтрационную способность грунтов.
    Ну и конечно же, противоэрозионная стойкость склона будет зависеть еще и от грунтов этого склона, точнее, от их свойств:
    - гранулометрический состав и структура;
    - фильтрация;
    - пористость;
    - влажность.

    Собственно, теперь, узнав исходные данные о "противнике" - можно разрабатывать планы противодействия, то есть - выбирать (и комбинировать) те мероприятия и противоэрозионные сооружения, которые будут наиболее подходящи именно к Вашему случаю и будут наиболее экономически обоснованы в конкретной задаче.
     
  15. SkayUoker74
    Регистрация:
    14.12.14
    Сообщения:
    976
    Благодарности:
    1.701

    SkayUoker74

    Живу здесь

    SkayUoker74

    Живу здесь

    Регистрация:
    14.12.14
    Сообщения:
    976
    Благодарности:
    1.701
    Если провести некую систематизацию всей темы, то можно вывести алгоритм тех действий, которые предстоит сделать счастливому обладателю участка на склоне.

    1. Определиться с местом будущего дома относительно склона - исходя из архитектурного проекта, эскиза, собственных предпочтений, местных особенностей, прочих факторов, которые могут быть важны.
    2. Оценить риск строительства на склоне и в зоне его влияния, который заключается в потере его устойчивости, для этого выполнить:
    - инженерно-геологические изыскания;
    - геотехническое обоснование проекта.
    3. Выполнить проектирование - фундамента, основания, подпорных стен, решений по водоотведению, дренажам - по всему комплексу вопросов, связанных с грунтами и водой.
    Понятно, что этот пункт один из самых важных и ответственных. И - он стоит денег, иногда значительных.
    Этот пункт требует времени, и требует внимательного подхода к выбору специалиста/специалистов.
    Вот именно в этом пункте - стоит выкладывать на форуме свои вопросы к специалистам разных разделов, сопровождая их имеющимися данными о грунтах, о рельефе, о воде и пр.
    Вот именно здесь можно получить и независимый анализ, и экспертную оценку, получить действительно обоснованные советы от профессионалов.
    И как раз на этом пункте - можно и собственно выбрать специалиста, ориентируясь на грамотность, адекватность и умение внятно ответить на любой вопрос по своему направлению.