Pokud má sklon půdní hmoty strmost větší než maximum, dojde ke zhroucení půdy. Pole můžete udržet v rovnováze pomocí opěrné zdi. Opěrné zdi jsou široce používány v různých oblastech stavebnictví. Na Obr. Obrázek 5.9 ukazuje některé aplikace opěrných zdí.

a B C)

Nazývá se tlak zeminy přenášený zříceným hranolem na líc stěny aktivní tlak Ea. V tomto případě se opěrná zeď odsune od zásypu. Pokud se opěrná zeď pohybuje směrem k půdě, zásypová zemina se vyboulí nahoru. Stěna překoná tíhu zeminy vybouleného hranolu, což bude vyžadovat podstatně větší sílu. To odpovídá pasivní tlak (odpor) zeminy E r.

Protože v rámci kolapsového hranolu nastává mezní rovnováha, řeší se problém stanovení tlaku zeminy na opěrné stěně metodami teorie limitní rovnováhy s následujícími předpoklady: kluzná plocha je plochá a hranol kolapsu odpovídá maximální tlak zeminy na opěrnou zeď. Tyto předpoklady jsou dostatečné pouze pro určení aktivního tlaku.

5.5.1. Analytická metoda pro stanovení půdního tlaku

na opěrné zdi

Uvažujme podmínku pro limitní rovnováhu elementární ceny-

my, vyříznutý z kolapsového hranolu poblíž zadní hrany opěrné zdi s vodorovným povrchem půdy a svislou zadní hranou opěrné zdi, s S= 0 (obr. 5.10). Když je tření o stěnu rovné nule, budou horizontální a vertikální oblasti tohoto hranolu vystaveny hlavnímu napětí a .

Z podmínky mezní rovnováhy v hloubce z

,(5.17)

Tady – horizontální tlak půdy, jehož velikost je přímo úměrná hloubce z, tj. tlak zeminy na stěnu bude rozložen podle trojúhelníkového zákona s pořadnicemi = 0 na povrchu zeminy a na dně stěny. V hloubce rovné výšce stěny N, tlak. Poté, podle podmínky (5.17), boční tlak v hloubce N

, (5.18)

a aktivní tlak je charakterizován plochou diagramu a je roven

. (5.19)

Výslednice tohoto tlaku je aplikována ve výšce ode dna stěny.

S přihlédnutím k soudržnosti půdy. Pro soudržnou zeminu s vnitřním třením a soudržností lze mezní podmínku rovnováhy znázornit jako

Porovnáním (5.19) s (5.20) zjistíme, že výraz (5.19) charakterizuje tlak sypké zeminy bez zohlednění adheze a (5.20) ukazuje, jak moc se intenzita tlaku snižuje v důsledku skutečnosti, že zemina má adhezi. Pak může být tento výraz reprezentován jako

, (5.21)

Kde , . (5.22)

Soudržnost zeminy tak o určitou míru snižuje boční tlak zeminy na stěnu po celé výšce. Připomeňme, že soudržná zemina je schopna unést svislý svah o výšce určené vzorcem

, (5.23)

proto do hloubky od volného povrchu zásypu soudržná zemina nebude vyvíjet tlak na stěnu. Celkový aktivní tlak soudržné zeminy je definován jako plocha trojúhelníkového diagramu se stranami a (obr. 5.11).

. (5.24)

Pasivní odpor soudržných zemin se určuje obdobně s přihlédnutím k tomu, že ve vzorcích (5.20) a (5.22) se znaménko mínus v závorce argumentu tečny změní na plus.

5.5.2. Tlak půdy na podzemní potrubí

Tlak zeminy na potrubí je určen na základě obecné teorie mezního napěťového stavu. Vertikální tlak v hmotě půdy omezený vodorovným povrchem v hloubce z(obr. 5.12, A) s měrnou hmotností půdy je určeno vzorcem

Boční tlak půdy ve stejné hloubce

kde je koeficient bočního tlaku půdy za přirozených podmínek roven .

Pokud v oblasti, jejíž obrys je potrubím, je zemina přesně nahrazena samotným potrubím (obr. 5.12, b), pak je přirozené, že toto potrubí bude vystaveno tlaku, který je určen závislostmi (5.26) a (5.27).

Tlak na potrubí se přenáší shora a ze stran a způsobuje stejnou a opačně směrovanou reakci základny: je přijímán ve formě průměrného rovnoměrně rozloženého tlaku - vertikální intenzity R a horizontální intenzitu q a vztah platí R> q. Je nutné rozlišovat tři zásadně odlišné způsoby uložení potrubí: ve výkopu (obr. 5.13, A), pomocí uzavřené penetrace (propíchnutí) (obr. 5.13, b) a pod násypem (obr. 5.13, PROTI).

Ve stejné hloubce N tlak v potrubí R bude jiné: pro pokládku příkopů R< ; в насыпи R> a v případě proražení, pokud N relativně málo R= , pro velké hodnoty N– R< .

Při pokládání potrubí do výkopů je zemina nacházející se na straně výkopu již zhutněna vlivem vlastní hmotnosti, zatímco zemina nasypaná do výkopu po položení potrubí je ve volném stavu. Proto zhutnění této zásypové zeminy a její sedání působí proti třecím silám po stranách výkopu a zásypová zemina jakoby visí na stěnách výkopu, a to tím spíše, čím větší je hloubka výkopu.

Vytvořme podmínky rovnováhy pro elementární vrstvu izolovanou v hloubce z(obr. 5.13, A). Tento prvek bude ovlivněn vlastní hmotností vrstvy zásypové zeminy nad a pod a u stěn výkopu smykovým odporem zeminy na jednotku plochy. (Kde S– přilnavost k půdě; – úhel tření o stěnu příkopu). Koeficient bočního tlaku zeminy přijměme dále jako konstantní, tzn.

.

Síly promítáme na svislou osu z, dostaneme

Po uvedení podobných podmínek a integraci za okrajových podmínek ( z = 0; = 0) získáme celkový tlak půdy v hloubce z, jehož maximální hodnota (zadáním faktoru přetížení n≈ 1.2) lze reprezentovat jako

, (5.28)

kde je součinitel tlaku zeminy na potrubí ve výkopu.

Hodnota pro trubky uložené ve výkopech nemůže být větší než jedna (≤ 1). Pro přibližné určení můžete použít křivky grafu profesora G.K. Klein, které dávají s určitou rezervou (za předpokladu spojky S = 0).

Kde h s– vypočtená výška oblouku zřícení; B– šířka oblouku závalu; F"– koeficient pevnosti (podle M.M. Protodyakonova), akceptovaný pro objemové půdy 0,5; mokré a vodou nasycené písky – 0,6; jílovité půdy – 0,8.

Kontrolní otázky

1.Jaké inženýrské problémy jsou brány v úvahu v teorii omezování rovnováhy půdního prostředí?

2.Na jaké dvě skupiny se dělí mezní stavy?

3.Zapište podmínky pro mezní rovnováhu písku.

4.Zapište mezní podmínku rovnováhy pro soudržnou zeminu,

vyjádřeno jako hlavní napětí.

5.Jaká zátěž je považována za kritickou? Za jakých podmínek se určuje?

6.Jaká je návrhová únosnost základové půdy?

7.Jaké je maximální zatížení základu?

8.Jaká znáte řešení pro stanovení maximálního zatížení základu?

9.Na jakých faktorech závisí stabilita svahu?

10.Jaké jsou hlavní důvody, které mohou způsobit ztrátu stability svahu?

12.Jaký je maximální úhel sklonu sypkého svahu?

13.K jakému účelu slouží opěrné zdi?

14.Co se nazývá aktivní tlak zeminy na zeď?

15.Co se nazývá pasivní tlak zeminy na zeď?

16. Jak specifická adheze v zemině ovlivňuje velikost aktivních a pasivních tlaků na stěnu?

Oddíl 6. ZVLÁŠTNÍ OTÁZKY MECHANIKY PŮDY

FEDERÁLNÍ AGENTURA PRO VZDĚLÁVÁNÍ

STÁTNÍ VZDĚLÁVACÍ INSTITUCE VYSOKÉHO ODBORNÉHO VZDĚLÁVÁNÍ

Státní univerzita Vjatka

Fakulta stavitelství a architektury

Ústav průmyslové ekologie a bezpečnosti

B.I.Degterev bezpečná organizace zemních prací

Směrnice

do praktických hodin

Disciplína "Bezpečnost života"

Zveřejněno rozhodnutím redakční a vydavatelské rady Státní univerzity Vyatka

UDC 658.345:614.8(07)

Degterev B.I. Bezpečná organizace výkopových prací. Metodické pokyny pro praktická cvičení v oboru „Bezpečnost života“. – Kirov: VyatGU Publishing House, 2010. – 12 s.

Směrnice pojednávají o hlavních příčinách pracovních úrazů při výkopových pracích. Jsou uvedeny metody výpočtu profilů svahů a upevnění stěn jam a příkopů. Jsou poskytnuty potřebné referenční materiály a uvedeny ilustrace. Výpočtové úlohy byly sestaveny.

Podepsáno pro podmínky pečeti. trouba l.

Ofsetový papír Maticový tisk

obj. č. Náklad

Text je vytištěn z původního rozvržení poskytnutého autorem

610 000, Kirov, ul. Moskovskaja, 36

©B.I.Degterev, 2010

©Vyatka State University, 2010

Konstrukce spádového profilu. Výpočet upevnění stěn jam a příkopů

Hlavními typy zemních prací v průmyslové a občanské výstavbě jsou výstavba jam, příkopů, plánování staveniště atd. Analýza úrazů ve stavebnictví ukazuje, že zemní práce tvoří asi 5,5 % všech nehod; Z celkového počtu úrazů se závažnými následky u všech typů prací je 10 % spojeno s výkopovými pracemi.

Hlavní příčinou zranění při výkopových pracích je kolaps zeminy, ke kterému může dojít v důsledku:

a) překročení standardní hloubky výkopu bez upevnění;

b) porušení pravidel pro rozvoj zákopů a jam;

c) nesprávná konstrukce nebo nedostatečná stabilita a pevnost upevnění stěn příkopů a jam;

d) rozvoj jam a příkopů s nedostatečně stabilními svahy;

e) výskyt nezapočítaných dodatečných zatížení (statických a dynamických) od stavebních materiálů, konstrukcí, mechanismů;

f) porušení stanovené technologie ražby;

g) chybějící odvodnění nebo jeho uspořádání bez zohlednění geologických poměrů staveniště.

1. Stavba sjezdovek

Hlavní prvky otevřené jámy, jámy nebo příkopu bez podpory jsou šířky znázorněné na obrázku 1 l a výška hřímsa, tvar římsy (plochá, lomená, zakřivená, stupňovitá), úhel sedání α , strmost svahu (poměr výšky svahu k jeho založení h : l).

Rýže. 1 – geometrické prvky římsy:

h– výška římsy; l– šířka římsy; θ – mezní úhel

vyvážení svahu; α – úhel mezi rovinou kolapsu a

horizont; ABC – hranol kolapsu; φ – úhel klidu

Stanovení bezpečné výšky římsy, strmosti svahu a nejvhodnější šířky bermy je důležitým postupem při výstavbě jam a příkopů, jejichž správné provedení určuje efektivitu a bezpečnost výkopových prací.

Práce s přítomností pracovníků ve výkopech se svahy bez upevnění ve sypkých, písčitých a jílovitých zeminách nad hladinou podzemní vody (s přihlédnutím ke kapilárnímu vzlínání) nebo zeminách odvodňovaných umělým odvodněním jsou povoleny v hloubce výkopu a strmosti svahu uvedené v tabulce 1.

Při vrstvení různých druhů zemin se strmost svahů určuje podle nejméně odolného typu proti sesouvání svahů.

Strmost svahů výkopů s hloubkou větší než 5 m ve všech zeminách (homogenní, heterogenní, přirozená vlhkost, podmáčené) a s hloubkou menší než 5 m, když se základna výkopu nachází pod hladinou podzemní vody, by měla stanovit výpočtem.

stůl 1

Standardní strmost svahu při h≤ 5 m podle SNiP

Výpočet lze provést podle metody N.N.Maslova, uvedené v. Ve všech případech musí mít stabilní svah profil proměnlivé strmosti, klesající s hloubkou výkopu. Technika bere v úvahu následující faktory:

a) změny vlastností půdy v jejích jednotlivých vrstvách;

b) přítomnost dodatečného zatížení svahové bermy rozloženým zatížením.

Při výpočtu se zjišťuje strmost profilu svahu pro jeho jednotlivé vrstvy tloušťky Δ Z= 1...2 m, což by mělo být vázáno na přirozenou stratifikaci vrstev v dané půdě.

Schéma pro konstrukci profilu svahu je na obrázku 2.

Výpočtové vzorce pro souřadnice X i, m, mají následující tvar:

a) pro obecný případ zatížené hráze ( R 0 > 0)

, (1)

R 0

X 0

Z i h

α i

X i

Rýže. 2 – schéma pro konstrukci svahového profilu

b) pro zvláštní případ nezatížené bermy ( R 0 = 0)

. (2)

Ve vzorcích (1) a (2) se používají následující zápisy:

A =γ · Z i · tgφ;

B=P 0 · tgφ + C;

γ – objemová hmotnost zeminy, t/m3;

S– specifická přilnavost půdy, t/m2;

R 0 – zatížení rovnoměrně rozložené po povrchu svahu, t/m2.

Výsledky výpočtu je vhodné shrnout do tabulky (Tabulka 2).

Na základě výpočtových dat je sestrojen profil stejně stabilního svahu.

tabulka 2

Výpočet profilu stejně stabilního svahu metodou N.N. Maslova

Cvičení 1

Při provádění výkopových prací souvisejících s výstavbou jámy je možný kolaps půdy a zranění pracovníků. Aby nedošlo k nehodě, je nutné vypočítat přípustnou strmost svahu jámy v hloubce 5 a 10 m pro hlinitou půdu.

Pro jámu hlubokou 5 m:

a) určit úhel mezi směrem svahu a vodorovnou rovinou a poměr výšky svahu k jeho poloze;

b) načrtněte římsu jámy.

Pro jámu hlubokou 10 m:

a) vypočítat profil stejně stabilního svahu, shrnout data do tabulky ve formě tabulky. 2;

b) podle údajů výpočtové tabulky sestrojte profil svahu.

Vezměte počáteční údaje z tabulky 3.

Tabulka 3

Počáteční data pro úkol 1

Oblasti, které omezují nepracující římsy, se nazývají bermy. Existují bezpečnostní bermy, mechanické čisticí lavičky a přepravní bermy. Bezpečnostní zábrany se rovnají 1/3 výškové vzdálenosti mezi sousedními zábranami. Mechanické čistící hráze jsou obvykle větší nebo rovné 8 metrům (pro vjezd buldozerů k odklízení padlého kamene).

Přepravní hráze jsou plochy ponechané na nepracovní straně lomu pro pohyb vozidel. Bezpečnostní bermy jsou plošiny ponechané na nepracovní straně lomu, aby se zvýšila jeho stabilita a zadržely se rozpadající se kusy horniny. Obvykle jsou mírně nakloněny k nadložnímu svahu římsy. Bermy by neměly být od sebe vzdáleny více než 3 římsy. Závalový hranol je nestabilní částí římsy mezi sklonem římsy a rovinou přirozeného závalu a je omezen horní plošinou. Šířka základny kolapsového hranolu (B) se nazývá bezpečnostní berm a je určena vzorcem:.

Postup rozvoje povrchové těžby

Pořadí rozvoje povrchové těžby v rámci lomového pole nelze stanovit libovolně. Závisí na typu vyvíjeného ložiska, topografii povrchu, tvaru ložiska, poloze ložiska vzhledem k převládající hladině povrchu, úhlu jeho ponoru, mocnosti, struktuře, rozložení kvality minerálů a typů. nadložních hornin. Dalším důsledkem je volba typu povrchové těžby: povrchová, hlubinná, vrchovinná, vrchovinná hlubinná nebo podhorská. Naším dalším jednáním je zásadní předběžné rozhodnutí o lomovém poli - jeho možné hloubce, rozměrech po dně a povrchu, úhlech sklonu stran a také o celkových zásobách lomové hmoty a zejména nerostných surovin. Jsou také stanovena možná umístění odběratelů nerostů, výsypky, sklady hlušiny a jejich přibližné kapacity, což umožňuje vytyčit možné směry a trasy pro pohyb lomového nákladu. Na základě výše uvedených úvah jsou stanoveny možné rozměry lomového pole, jeho umístění v návaznosti na topografii povrchu a také přibližné obrysy dobývacího prostoru budoucího podniku. Teprve poté, s přihlédnutím k plánované kapacitě lomu, začínají řešit problém pořadí rozvoje těžební činnosti v rámci lomového pole. Aby se urychlilo uvedení lomu do provozu a snížila se úroveň kapitálových nákladů, těžba začíná tam, kde se ložisko nerostů nachází blíže k povrchu. Hlavním cílem povrchové těžby je těžba nerostných surovin z podloží se současnou těžbou velkého objemu skrývky kryjící a uzavírající ložisko, čehož je dosaženo s přehlednou a vysoce hospodárnou organizací vedoucího a nejnákladnějšího procesu povrchová těžba - pohyb horninového masivu od porubů k příjmovým místům ve skladech a výsypkách (až 40 %). Efektivity přesunu lomového nákladu je dosahováno organizováním udržitelných toků nerostů a skrývkových hornin, ve vztahu k nimž jsou řešeny otázky otevírání pracovních horizontů lomového pole a také kapacita používaných vozidel. Technická řešení povrchové těžby a její ekonomické výsledky jsou dány poměrem objemů skrývky a těžebních prací obecně a obdobími lomové činnosti. Tyto vztahy jsou kvantifikovány pomocí stripovacího poměru.

Strmé příkopy a polopříkopy

Na základě úhlu sklonu se kapitálové příkopy dělí na strmé. Strmé, hluboké příkopy mají obvykle vnitřní uspořádání. Podle umístění vůči straně lomu se dělí na příčné a diagonální. Příčné strmé rýhy se používají v případech, kdy je celkový sypný úhel strany lomu menší. Diagonální strmé příkopy se běžně používají pro umístění dopravníků a výtahů vozidel. Strmé příkopy jsou typické při ponechání přepravních hrází (rampů) na nepracovní straně.

Dočasné východy

Hlavní rozdíl mezi dočasnými a posuvnými východy je následující:

1. Provizorní rampy se při střídavém dobývání horní a dolní lavice v mezích ramp nepohybují (nesmí se sjíždět);

2. Stavba provizorních ramp zpravidla (ve skalních a poloskalních útvarech) zahrnuje vrtání a odstřelování skalního bloku uvnitř rampy do výše římsy a zarážení rampy, nejčastěji s pohybem odstřelované horniny do sklon podlahy pomocí rypadla nebo buldozeru;

3. Těžba starých ramp se provádí těžbou odstřelené horniny a jejím nakládáním do vozidel;

Trasa dočasných ramp je jednoduchá nebo smyčková, koeficient prodloužení jednoduché provizorní trasy závisí především na šířce pracovní plochy. Nájezdové rampy mohou sousedit s horizonty na vodícím svahu, měkkém svahu (s jemnou vložkou) a na plošině. Opěra na vodícím svahu je typická pro rampy na horních, již rozvinutých horizontech, když jimi projíždějí vozidla po těchto rampách.