Расчеты устойчивости соору­жений по схеме плоского сдви­га

Оказываются достоверными, если при песчаных, крупнооб­ломочных, твердых, полутвер­дых глинистых основаниях вы­полняется условие

              (9.12)

 Рис. 9.25  Расчетные   плоскости   сколь­жения:
а - 1 - при одинаковой глубине зубьев; а - 2 - верховой зуб глубже низового; а - 3 - низовой зуб глубже верхового; б - смешанный сдвиг; в - глубинный сдвиг; 1 - пластические деформации сдвига; 2 - область выпора

где  - максимальное нормальное напряжение в угловой точке подошвы плотины; В - ширина подошвы фундамента, параллель­ная направлению сдвигающей силы;  - вес 1 м³ грунта под водой с учетом взвешивания; Б - критерий, определяемый опытным путем, ориентировочно равный 1 для песков с D>0,665 и 3 - для всех прочих грунтов, D- степень плотности,

  - коэффициент пористости песка соответственно при са­мом рыхлом, самом плотном состоянии;  - для природного сло­жения.

Для песков в рыхлом состоянии D = 0-0,33, для средней плот­ности D = 0,33-0,67, для плотных песков D = 6,67-1,0.

При поступательной форме сдвига и горизонтальной плоскости скольжения сопротивляемость основания сдвигу R и сдвигающие силы Q могут быть выражены формулами:

        (9.13)

                 (9.14)

 Рис. 9.26 Схема к расчету устойчивости плотины     при     наклонной     плоскости  сдвига

Тогда сдвигающая сила из условий первой группы предельного со­стояния будет равна:

         (9.15)

 где - сумма расчетных нагрузок, действующих сверху вниз;

  - противодавление воды, действующее ортогонально расчет­ной плоскости;

  - расчетный коэффициент трения бетона плотины по грунту основания или грунта основания, налипшего на подошву плотины, принимается в расчет меньшее значение;

т₁ - коэффициент условий работы, зависящий от изменения вели­чины пассивного давления грунта W_п со стороны низовой грани сооружения, от величины горизонтального перемещения сооруже­ния, ориентировочно ; F и Ср - горизонтальная проекция площади подошвы плотины и расчетная величина удельного сцепле­ния;  и - сумма расчетных значений сдвигающих сил, дей­ствующих со стороны верхнего и нижнего бьефов, за исключением давления грунта; W_а - расчетное значение активного давления грунта с верховой стороны; W_п - расчетное суммарное значение пассивного давления с низовой стороны.

При наклонной расчетной плоскости сдвига (рис. 9.25, а -2) в сторону верхнего бьефа, устойчивость плотины возрастет по срав­нению со случаем горизонтальной подошвы.   В расчете все силы проектируются на наклонную под углом а расчетную плоскость. Тогда в соответствии с рис. 9.26 получим формулу, аналогичную формуле (9.15):

   (9.16)

или

Если основание сложено из глинистых грунтов любой консистен­ции, то плоский сдвиг возможен, если выполняются дополнительно к первому [формула (9.12)] еще два условия, а именно:

                      (9.17)

             (9.18)

 где  - расчетный коэффициент сдвига;     ;

L - длина расчетного участка (поперек реки);

 - вес единицы объема воды, обычно равен 1; к_ср - средний коэффициент надеж­ности;

 h₀ - условная толщина консолидируемого слоя, для однород­ных оснований ; а - коэффициент уплотнения;

Т_о - длитель­ность возведения сооружения.