CCF20110115002

Obserwacje nasypów ziemnych wskazują, że obsunięcia skarp powstają najczęściej wzdłuż cylindrycznych powierzchni (rys. 7-2) o kształcie zbliżonym w przekroju do luku kołowego lub też w postaci podobnej do powierzchni łamanej. W przypadku gdy w podłożu lub nasypie znajdują się przewarstwienia słabych gruntów lub styki warstw słabych z bardziej wytrzymałymi, to właśnie w tych miejscach może nastąpić poślizg. W zaporach ziemnych należy się przede wszystkim liczyć z powierzchniami zbliżonymi do powierzchni cylindrycznych i dla nich zostaną przeanalizowane zasadnicze metody obliczeniowe oraz założenia odnoszące się do układów statycznych i wytrzymałości gruntu na ścinanie.

Zasadniczym czynnikiem zapewniającym stateczność budowli ziemnych jest wytrzymałość na ścinanie przeciwstawiająca się przemieszczeniu gruntu pod wpływem działających obciążeń.

Ścisłe określenie rozkładu naprężeń wzdłuż powierzchni poślizgu, wywołanych ciężarem gruntu jest trudne. W krańcowych przypadkach zsuwający się wycinek gruntu (znajdujący się ponad powierzchnią poślizgu) może być traktowany jako całkowicie nieodkształcalny, podobny do sztywnej tarczy, lub jako nie wykazujący wewnętrznej wytrzymałości na ścinanie i w pełni podatny na odkształcenia postaciowe. Oba te schematy odbiegają od warunków rzeczywistych, którym odpowiada jakiś stan pośredni. Szereg metod teoretycznych zakłada całkowitą sztywność wycinka gruntu ulegającego poślizgowi i jego podobieństwo do nieodkształ-calnej tarczy [4], [8], [12]. Praktyczne wykorzystanie tych metod przy sprawdzaniu stateczności zapór ziemnych nie znalazło zastosowania. Występowanie ciśnienia wody w porach i sił filtracji, zmienność własności gruntu w korpusie zapór i podłożu często uniemożliwiają wyznaczenie reakcji gruntu wzdłuż powierzchni poślizgu, mającej istotny wpływ na stateczność.

W praktyce stosowanych jest wiele metod uwzględniających w różnym stopniu występowanie sił wewnętrznych w wycinku gruntu ulegającym

Rys. 7-2 Przykłady cylindrycznych powierzchni poślizgu: a) płytki poślizg, b) głęboki poślizg 1 — powierzchnia poślizgu, 2 — środek cylindrycznej powierzchni poślizgu, 3 — skalne podłoże, 4 — linie podziału wycinka na paski

zsuwowi. Siły te pojawiają się wskutek odporności gruntu na odkształcenia postaciowe. Założenia tych metod bardziej lub mniej dokładnie odzwierciedlają warunki, które występują w rzeczywistości, co ma wpływ na dokładność obliczeń.

Najczęściej dzieli się wycinek gruntu na szereg pasków (rys. 7-2) lub większych brył, dla których wyznacza się siły równoległe do płaszczyzny poślizgu^ a więc powodujące zsuw, i siły utrzymujące, wynikające z wy-trzymałoścLgruntu na ścinanie (rys. 7-3). Miarą stateczności jest współczynnik pewności określany jako stosunek sił utrzymujących do sił powodujących zsuw. Wartość współczynnika pewności zależy w pewnej mierze od sposobu uwzględnienia sił wewnętrznych działających na boki poszczególnych pasków.

Zasady ujęcia zagadnień stateczności i równowagi sił wewnętrznych są różne w metodach najbardziej rozpowszechnionych. Podamy tu krótkie omówienie, które da ogólny pogląd na występujące różnice.

— Metoda szwedzka, najprostsza i w Polsce najszerzej stosowana, polega na zrównoważeniu momentów sił względem środka cylindrycznej (kołowej) powierzchni poślizgu przy uwzględnieniu współczynnika pewności. Siła normalna na powierzchni poślizgu, pod danym paskiem zależy tylko od ciężaru gruntu i obciążeń naziomu. Pomija się natomiast oddziaływania sąsiednich pasków, mimo że w rzeczywistości zmieniają one siłę normalną i najczęściej w różnym stopniu zmniejszają współczynnik pewności. To uproszczenie jest równoważne przyjęciu niezależnego działania poszczególnych pasków jako oddzielnych elementów, między którymi nie występują żadne siły. Tego rodzaju założenie odbiega od warunków występujących w rzeczywistym gruncie.

Rys. 7-3. ijiły działające na wydzielony pasek gruntu: a) układ sił, b) normalne i styczne składowe sił, Q — ciężar paska, E — siła oddziaływania sąsiednich pasków, R — reakcja, c' — spójność, tp' — kąt tarcia wewnętrznego gruntu, P„ — normalna składowa sił, S — styczna składowa sił, R_n — reakcja normalna, T — wytrzymałość gruntu na ścinanie

947