geotexnik.ru
Геотехнический расчет устойчивости склонов (откосов) в парке "Зарядье"
Заключение по расчету устойчивости склонов в парковой зоне "Зарядье", Москва, ул. Варварка, вл. 6
Какая задача стояла перед инженером?
Проект предусматривал возведение насыпей различной конфигурации для формирования уникального рельефа парковой зоны и обсыпки подземных объектов. Согласно СП116.13330.2012 требовалась оценка устойчивости склонов, формирующих рельеф.
Проект предусматривал возведение насыпей различной конфигурации для формирования уникального рельефа парковой зоны и обсыпки подземных объектов. Согласно СП116.13330.2012 требовалась оценка устойчивости склонов, формирующих рельеф.
Геологические условия
Исходные данные:
- План организации рельефа. М1:500;
- Технический отчет об инженерно-геологических условиях участка проектируемого строительства подземного паркинга;
- Поперечные профили (сечения) склонов/откосов;
- Паспорт на песок 1кл. сеяный для строительных работ.
Для расчетного анализа в программном комплексе геотехнических расчетов Plaxis 2D по методу конечных элементов выбраны сечения склонов 1-1, 2-2, 3-3, 4-4, 5-5.
Грунты и строительные материалы, присутствующие в расчетных моделях:
Сечение 1-1
1) Техногенный грунт ИГЭ-1 (существующий);
2) Почва для посадок – суглинок легкий с содержанием гумуса до 10%;
3) Песок средней крупности.
Сечение 2-2
1) Почва для посадок – суглинок легкий с содержанием гумуса до 10%;
2) Песок средней крупности;
3) Пеностекло ПСЩ 140 30/60;
4) Гранитный щебень фр.20-40.
Сечение 3-3
1) Почва для посадок – суглинок легкий с содержанием гумуса до 10%;
2) Песок средней крупности;
3) Мелкий песок.
Сечение 4-4
1) Почва для посадок – суглинок легкий с содержанием гумуса до 10%;
2) Песок средней крупности;
3) Мелкий песок.
4) Гранитный щебень фр.20-40;
5) Техногенный грунт ИГЭ-1 (существующий).
Сечение 5-5
1) Почва для посадок – суглинок легкий с содержанием гумуса до 10%;
2) Песок средней крупности;
3) Мелкий песок.
Внутренние конструкции объекта по проекту обсыпаются (вне зоны промерзания) песками мелкими, с коэффициентом фильтрации после уплотнения не менее 1,5 м/сут и содержанием пылеватых и глиняных частиц не более 20%. Верхний слой насыпей (под растительным слоем – глубиной не менее 1,5м от планировочных отметок) и пазухи котлованов сооружений (подпорных стен и др.) – песком средней крупности с коэффициентом фильтрации после уплотнения не менее 3 м/сут и содержанием глиняных частиц не более 10%.
Таблица 1. Характеристики грунтов
Геотехнический расчет устойчивости насыпи
Численный анализ деформаций и устойчивости насыпи выполнен при помощи программного комплекса геотехнических расчетов PLAXІS 2D методом конечных элементов:
при создании геометрической модели грунтовый массив разбивается на сеть 15 узловых треугольных изопараметрических конечных элементов, в которых перемещения определяются во всех узлах, а напряжения (вычисляются по методу К.Терцаги) – в 12 точках.
Грунтовая модель – упругопластическая, Кулона-Мора, оценивается дренируемое/ недренируемое состояние грунтов. Коэффициент взаимодействия (трения, скольжения и т.п) материалов/интерфейсов – 0,6. Плитные конструкции – перекрытия и т.п. характеризуются продольной и изгибной жесткостью, моделируются 5-ти узловыми линейными элементами.
Учитывая, что проектом предусмотрено устройство дренажей глубокого заложения, уровень подземных вод при выполнении расчетов не рассматривался. По верху откоса для проверки критических условий работы сооружения принята нагрузка от толпы людей (10кН/м2, кроме сечения 5-5).
Геотехнический расчет устойчивости проведен методом снижения прочности (SRM – shear reduction method), который по принципу расчета схож с методом Р.Р. Чугаева, известном в гидротехническом строительстве. Метод снижения прочности реализован в программах, работающих на основе метода конечных элементов и конечных разностей (Plaxis, GEO5, Phase2, FLAC). Прогноз разрушения осуществляется путем одновременного понижения обоих показателей сдвиговой прочности (удельного сцепления с и угла внутреннего трения φ):
cr = с / Куст и φr = φ / Куст , где Куст – коэффициент снижения прочности, соответствующий коэффициенту устойчивости в момент разрушения.
Требуемый коэффициент устойчивости согласно разделу 5 СП116.13330.2012 следует определять по формуле: Ктр= γн ∙ ψ / γd, где γн - коэффициент надежности по назначению сооружения – повышенный (класс сооружения КС-3), ввиду уникальности объекта строительства (п.10 ГОСТ 27751-2014), минимальное значение γн = 1,1; ψ – коэффициент сочетания нагрузок, ψ = 1,0; γd – коэффициент условий работы, учитывающий характер воздействий, возможность изменения свойств материалов со временем, степень точности исходных данных, приближенность расчетных схем, тип сооружения, конструкции или основания, вид материала и другие факторы, устанавливается в диапазоне 0,75 ≤ γd ≤1,00. Принят практически минимальным, γd = 0,8, исходя из степени точности исходных данных и уникальному типу сооружения.
Таким образом, Ктр = 1,1 ∙ 1 / 0,8 = 1,38
при создании геометрической модели грунтовый массив разбивается на сеть 15 узловых треугольных изопараметрических конечных элементов, в которых перемещения определяются во всех узлах, а напряжения (вычисляются по методу К.Терцаги) – в 12 точках.
Грунтовая модель – упругопластическая, Кулона-Мора, оценивается дренируемое/ недренируемое состояние грунтов. Коэффициент взаимодействия (трения, скольжения и т.п) материалов/интерфейсов – 0,6. Плитные конструкции – перекрытия и т.п. характеризуются продольной и изгибной жесткостью, моделируются 5-ти узловыми линейными элементами.
Учитывая, что проектом предусмотрено устройство дренажей глубокого заложения, уровень подземных вод при выполнении расчетов не рассматривался. По верху откоса для проверки критических условий работы сооружения принята нагрузка от толпы людей (10кН/м2, кроме сечения 5-5).
Геотехнический расчет устойчивости проведен методом снижения прочности (SRM – shear reduction method), который по принципу расчета схож с методом Р.Р. Чугаева, известном в гидротехническом строительстве. Метод снижения прочности реализован в программах, работающих на основе метода конечных элементов и конечных разностей (Plaxis, GEO5, Phase2, FLAC). Прогноз разрушения осуществляется путем одновременного понижения обоих показателей сдвиговой прочности (удельного сцепления с и угла внутреннего трения φ):
cr = с / Куст и φr = φ / Куст , где Куст – коэффициент снижения прочности, соответствующий коэффициенту устойчивости в момент разрушения.
Требуемый коэффициент устойчивости согласно разделу 5 СП116.13330.2012 следует определять по формуле: Ктр= γн ∙ ψ / γd, где γн - коэффициент надежности по назначению сооружения – повышенный (класс сооружения КС-3), ввиду уникальности объекта строительства (п.10 ГОСТ 27751-2014), минимальное значение γн = 1,1; ψ – коэффициент сочетания нагрузок, ψ = 1,0; γd – коэффициент условий работы, учитывающий характер воздействий, возможность изменения свойств материалов со временем, степень точности исходных данных, приближенность расчетных схем, тип сооружения, конструкции или основания, вид материала и другие факторы, устанавливается в диапазоне 0,75 ≤ γd ≤1,00. Принят практически минимальным, γd = 0,8, исходя из степени точности исходных данных и уникальному типу сооружения.
Таким образом, Ктр = 1,1 ∙ 1 / 0,8 = 1,38
Таблица 2. Результаты расчета
Приложение 1. Результаты расчета
Сечение 1-1. Расчетная модель в виде сети конечных элементов
Сечение 1-1. Двумерные деформации в модели (в виде изополей)
Сечение 1-1. Теоретические кривые обрушения в модели (в виде изополей)
Сечение 1-1. Расчетный график коэффициента устойчивости
Сечение 2-2. Расчетная модель в виде сети конечных элементов
Сечение 2-2. Двумерные деформации в модели (в виде изополей)
Сечение 2-2. Теоретические кривые обрушения в модели (в виде изополей)
Сечение 2-2. Расчетный график коэффициента устойчивости
Сечение 3-3. Расчетная модель в виде сети конечных элементов
Сечение 3-3. Двумерные деформации в модели (в виде изополей)
Сечение 3-3. Теоретические кривые обрушения в модели (в виде изополей)
Сечение 3-3. Расчетный график коэффициента устойчивости
Сечение 4-4. Расчетная модель в виде сети конечных элементов
Сечение 4-4. Двумерные деформации в модели (в виде изополей)
Сечение 4-4. Теоретические кривые обрушения в модели (в виде изополей)
Сечение 4-4. Расчетный график коэффициента устойчивости
Сечение 5-5. Расчетная модель в виде сети конечных элементов
Сечение 5-5. Двумерные деформации в модели (в виде изополей)
Сечение 5-5. Теоретические кривые обрушения в модели (в виде изополей)
Сечение 5-5. Расчетный график коэффициента устойчивости
Заключение по результатам геотехнического расчета
По результатам геотехнического расчета требуемая общая устойчивость откоса обеспечена. Тем не менее, рекомендуется противоэрозионная защита склонов объемной георешеткой с заполнением почвой для посадок для повышения местной устойчивости.
Альтернативным вариантом укрепления поверхности откосов могут служить трехмерные геоматы.
Альтернативным вариантом укрепления поверхности откосов могут служить трехмерные геоматы.
