Устойчивость откосов открытых выемок в различных типах грунта

Обсуждается устойчивость откосов открытых котлованов в различных грунтовых условиях, а также факторы, контролирующие устойчивость откосов открытых котлованов.
Устойчивость откосов для земляных работ

Различные условия выемки грунта

  • Устойчивость откосов выемки в бессвязном или частично связном грунте
    • Сухой песок и гравий
    • Влажные пески и песчаный гравий
    • Водоносный песок
    • Сухой иловатый грунт
  • Устойчивость откосов выемки в скальных породах
  • Факторы, влияющие на устойчивость откосов в открытых выемках

    • Типы грунта
    • Время, в течение которого котлован должен быть открытым
    • Допустимая степень риска соскальзывания, которая определяется на основании существующих сооружений и новых построенных зданий вокруг зоны раскопок.

    Если окружающие сооружения значительны, то необходимо устранить опасность сползания, так как это может привести к разрушению сооружений, расположенных вблизи вырытого котлована. Однако определенная степень опасности сползания может быть принята, если окружающие конструкции не имеют большого значения.

    Устойчивость откосов котлована в связных грунтах

    В этом разделе будет рассмотрена устойчивость откосов при открытой выемке грунта в различных типах связных грунтов:

    Устойчивость откосов в нормально консолидированных грунтах

    Теоретически доказано, что открытые котлованы в обычном уплотненном грунте с вертикальной стенкой могут стоять без необходимости каких-либо опор при условии, что высота стенки котлована не превышает критической высоты.
    В случае превышения критической высоты устойчивость грунта будет меняться со временем из-за изменения давления поровой воды за стенкой котлована после снятия бокового давления.
    Критическая высота открытого котлована рассчитывается путем деления четырехкратного значения прочности грунта на сдвиг без дренажа на его плотность.
    Если требуется стабильная выемка грунта в нормально консолидированной мягкой или твердой глине в течение значительно длительного времени, то коэффициент безопасности определяется в зависимости от серьезности риска, связанного с крупным сползанием.
    Использование низкого коэффициента безопасности будет адекватным, если только значительное сползание стенки котлована не приведет к гибели людей и повреждению имущества в непосредственной близости от строительной площадки.
    Для глубоких котловановпри оценке коэффициента безопасности котлована следует учитывать затраты на удаление значительной массы сползшей глины из вырытой зоны.
    Наконец, рекомендуется размещать грунт, удаленный из котлована, подальше от вершины склона, так как это может увеличить вероятность сползания. Поэтому этот фактор также необходимо учитывать при анализе безопасности котлована.

    Устойчивость откоса в тугопластичной глине

    Он может стоять почти вертикально с небольшим падением массы грунта из-за эрозии и морозного повреждения песчаных линз в глине. Однако, если в глине присутствуют линзы водоносного песка и гравия или если котлован вырыт круто и прорезает трещины в глине, то возникает большая опасность и, следовательно, котлован становится крайне неустойчивым.
    Доказано, что распространение трещин в жесткой глине создает серьезные проблемы для устойчивости откосов в выемках. Это связано с тем, что изменение давления поровой воды невозможно предугадать при снятии давления вскрышных пород.
    Скольжение откоса в жесткой трещиноватой глине — это либо небольшие падения из-за крошения или скольжения вдоль плана трещин, либо вращательное сдвиговое скольжение значительной массы глинистого грунта. Если сползание не создает серверного риска для окружающей структуры, то допустимо использовать уклон 1:0,5.
    Такой уклон не устранит риск сползания полностью, но упавшая масса грунта должна быть меньше, а операция по расчистке не должна быть сложной. Если сползание создает серьезную опасность для сооружений, расположенных вблизи котлована, то следует принять уклон от 1:2 до 1:2,5 или подпереть стенку котлована с помощью соответствующих методов.
    Наконец, если котлован не будет открыт в течение длительного времени, то рекомендуется использовать листовой слой, такой как полиэтилен или брезент, на крутом забое котлована для предотвращения проникновения воды в стену траншеи и дестабилизации котлована.

    Устойчивость откоса котлована в бессвязном или частично связном грунте

    В этом разделе рассматривается устойчивость откосов котлованов в различных типах грунта, таких как сухой песок и гравий, отвальный песок, песчаный гравий, водоносный песок, водоносный песчаный грунт, ил и заиленный песок, сухой ил и влажный ил.

    Сухой песок и гравий

    Это грунты с низкой связностью, способные выдерживать уклон, равный их углу откоса, независимо от глубины котлована.

    Влажные пески и песчаный гравий

    Это частично связные грунты, способные стоять вертикально в течение менее месяца.
    Устойчивость склона на этом типе грунта может быть сохранена за счет использования защитного слоя, например, цементного раствора на поверхности.
    Такие факторы, как эрозия под воздействием поверхностных вод и ветра или разрушение в результате строительных работ, являются источниками неустойчивости крутых склонов на таких грунтах.

    Водоносный песок

    Что касается водоносного песка, то открытая выемка грунта в таком грунте является в значительной степени неустойчивым крутым склоном, в котором вода просачивается из стенки котлована в носовой части, а почва разрушается в верхней части стенки до тех пор, пока не будет достигнут стабильный угол, который составляет 15-20 градусов.
    Стабильность водоносного песка становится более проблематичной, если присутствует тонкий слой ила или глины.
    Это связано с тем, что слой глины или ила может вытечь из поверхности и, следовательно, поставить под угрозу стабильность других прочных слоев.

    Сухой иловатый грунт

    Он может стоять вертикально и глубина выемки более 15 м при незначительной цементации забоя может быть достигнута.
    Если такие откосы не сцементированы, то вибрация легко нарушит их устойчивость. Другим нежелательным фактором, приводящим к дестабилизации откосов в иле, является эрозия под воздействием воды.
    Таким образом, устойчивость откосов во влажном иле значительно затруднена, так как эрозия под воздействием воды приводит к обрушению котлована до тех пор, пока не будет достигнут стабильный угол наклона.

    Устойчивость откосов выемок в скальных породах

    Устойчивость вертикальных откосов в горных породах не свободна от проблем, поскольку она зависит от угла наклона плоскости залегания и степени осыпания разрушенных или разрушающихся пород.
    Если наклон плоскости подстилающего слоя крутой и направлен в сторону выемки, то откос будет неустойчивым, особенно в присутствии грунтовых вод, которые смазывают плоскости пород и, следовательно, способствуют скольжению.
    Однако если наклон плоскости подстилающего слоя направлен в сторону от зоны выемки или горизонтален, то вертикальный наклон стенки выемки будет устойчивым.
    Что касается разрушенных пород, то это может привести к обрушению стенки котлована. Например, если разрушенная порода упадет, то неповрежденная порода, лежащая на разрушенной, также упадет, и в конечном итоге может произойти полное обрушение.
    Читать далее:
    Виды инструментов и машин для выемки грунта в строительстве
    Каковы причины разрушения фундаментов зданий?
    Выемка и обратная засыпка грунта — последовательность и порядок работ

    Читайте далее:
    Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
    Центрсельстрой