|
а упругого решения. С приближением к вершине откоса касательные напряжения возрастают, а горизонтальные убывают, что увеличивает сдвигающие силы. С увеличением трения и сцепления увеличиваются горизонтальные и особенно касательные составляющие напряжений. Их перераспределение происходит таким образом, что удерживающие силы, действующие вдоль поверхности разрушения, фактически не изменяются с появлением пластической области. Сдвигающие силы, перераспределяясь, в сумме остаются примерно теми же. Поэтому величина коэффициента устойчивости при решении упруго-пластической и упругой задач практически одинакова. Пластическая область при различных значениях коэффициента устойчивости, полученная из решения упруго-пластической задачи, больше аналогичной области, определенной упругим решением. Следовательно, использование теории упругости при определении коэффициента устойчивости правомерно. В заключение обзора существующих аналитических методов отметим, что их применение возможно только при определенной схематизации и идеализации природных условий. Однако, несмотря на это, огромным преимуществом этих методов является возможность широкого анализа явлений и обобщений полученных результатов. 1.1.2. Лабораторные методы Экспериментальные лабораторные исследования проводятся с использованием следующих методов: эквивалентных материалов, поляризационно-оптического, тензометрической сетки и др. Сюда же следует отнести различные методы определения физико-механических характеристик грунтов и изучения влияния на них различных факторов. Метод эквивалентных материалов впервые применен в Советском Союзе в 1936 г. Г.Н. Кузнецовым [43, 44]. Он основан на использовании искусственных материалов, которые воспроизводят в модели явления, 20 |
Несомненно, что решения перечисленных задач представляют большой интерес. Однако, смешанная задача для невесомого полубесконечного клина, нагруженного равномерно распределенной нагрузкой, к сожалению, далека от задачи расчета устойчивости откосов и склонов. Исследованиям устойчивости высоких насыпей автомобильных дорог на слабых грунтах посвящены работы В.Д. Казарновского [37], в которых на основе анализа напряженного состояния насыпи и основания определяются относительные размеры пластических зон и оценивается устойчивость системы насыпь-основание. При этом используется упругое решение, т.е. имеются погрешности в определении размеров пластических зон, а также затруднителен выбор относительных размеров этих зон, обеспечивающих прочность системы. Наиболее удачным, на нятп взгляд, является приближенное решение смешенной задачи, полученное профессором В.К. Цветковым [99]. Используя разработанную им методику построения наиболее вероятной поверхности разрушения (см. раздел 3) и некоторые допущения, основанные на результатах экспериментов, показано, что появление пластической области перераспределяет горизонтальные и касательные составляющие напряжений. При переходе откоса в предельное состояние эти напряжения в приконтурной зоне резко уменьшаются. В средней части поверхности они близки к напряжениям, полученным из упругого решения. С приближением к вершине откоса касательные напряжения возрастают, а горизонтальные убывают, что увеличивает сдвигающие силы. С увеличением трения и сцепления увеличиваются горизонтальные и особенно касательные составляющие напряжений. Их перераспределение происходит таким образом, что удерживающие силы, действующие вдоль поверхности разрушения, фактически не изменяются с появлением пластической области. Сдвигающие силы, перераспределяясь, в сумме остаются примерно теми же. Поэтому величина коэффициента устойчивости при решении упруго-пластической и упругой задач практически одинакова. Пластическая область при различных значениях коэффициента устойчивости, полученная из решения упруго-пластической задачи, больше аналогичной области, определенной упругим решением. Следовательно, использование теории упругости при определении коэффициента устойчивости правомерно. В заключение обзора существующих аналитических методов отметим, что их применение возможно только при определенной схематизации и идеализации природных условий. Однако, несмотря на это, огромным преимуществом этих методов является возможность широкого анализа явлений и обобщений полученных результатов. 1.1.2. Лабораторныеметоды Экспериментальные лабораторные исследования проводятся с использованием следующих методов: эквивалентных материалов, поляризационнооптического, тензометрической сетки и др. Сюда же следует отнести различные методы определения физико-механических характеристик грунтов и изучения влияния на них различных факторов. Метод эквивалентных материалов впервые применен в Советском Союзе в 1936 г. Г.Н. Кузнецовым [43, 44]. Он основан на использовании искусственных материалов, которые воспроизводят в модели явления, происходящие в натуре. Зависимости между физико-механическими свойствами натуры и модели определяются общими положениями теории механического подобия. Этот метод совершенствуется и успешно применяется в лабораториях научно-исследовательских и учебных институтов в нашей стране и за рубежом. В частности, метод эквивалентных материалов получил широкое применение при исследовании устойчивости откосов и склонов [31]. Его используют при установлении предельных параметров однородных откосов [91]; определении напряжений путем измерения компонентов деформаций в точках приоткосной зоны [30]; уточнении формы и расположения поверхности разрушения [39]; изучении влияния внешних нагрузок на устойчивость откосов [109]; исследовании устойчивости слоистых откосов [33,126]. |