Les zones qui limitent les rebords non fonctionnels sont appelées bermes. Il existe des bermes de sécurité, des bermes de nettoyage mécanique et des bermes de transport. Les bermes de sécurité sont égales à 1/3 de la distance en hauteur entre les bermes adjacentes. Les bermes de nettoyage mécanique sont généralement supérieures ou égales à 8 mètres (pour l'entrée des bulldozers pour dégager les éboulis).

Les bermes de transport sont des zones laissées du côté non exploité d'une carrière pour la circulation des véhicules. Les bermes de sécurité sont des plates-formes laissées du côté non exploité d'une carrière pour augmenter sa stabilité et retenir les morceaux de roche en ruine. Habituellement, ils sont légèrement inclinés vers la pente sus-jacente du rebord. Les bermes ne doivent pas être espacées de plus de 3 rebords. Le prisme d'effondrement est une partie instable du rebord entre la pente du rebord et le plan d'effondrement naturel et est limité par la plate-forme supérieure. La largeur de la base du prisme d'effondrement (B) est appelée berme de sécurité et est déterminée par la formule :.

Procédure de développement de l'exploitation minière à ciel ouvert

L'ordre de développement de l'exploitation minière à ciel ouvert dans le champ de la carrière ne peut être établi arbitrairement. Cela dépend du type de gisement en cours de développement, de la topographie de la surface, de la forme du gisement, de la position du gisement par rapport au niveau de surface dominant, de l'angle de son pendage, de son épaisseur, de sa structure, de la répartition de la qualité des minéraux et des types. de morts-terrains. Une autre conséquence est le choix du type d’exploitation minière à ciel ouvert : à ciel ouvert, en profondeur, en montagne, en profondeur ou en sous-montagne. Notre action ultérieure consiste en une décision préliminaire fondamentale concernant le champ de la carrière - sa profondeur possible, ses dimensions au fond et en surface, les angles de pente des côtés, ainsi que les réserves totales de la masse de la carrière et des minéraux en particulier. Les emplacements possibles des consommateurs de minéraux, des décharges, des installations de stockage de résidus et leurs capacités approximatives sont également établis, ce qui permet de définir les directions et itinéraires possibles pour déplacer les marchandises de carrière. Sur la base des considérations ci-dessus, les dimensions possibles du champ de carrière, son emplacement par rapport à la topographie de la surface, ainsi que les contours approximatifs du lotissement minier de la future entreprise sont établis. Ce n'est qu'après cela, en tenant compte de la capacité prévue de la carrière, qu'on commence à résoudre le problème de l'ordre de développement des opérations minières dans le domaine de la carrière. Pour accélérer la mise en service de la carrière et réduire le niveau des coûts d'investissement, les opérations minières commencent là où le gisement minéral est situé plus près de la surface. L'objectif principal de l'exploitation minière à ciel ouvert est l'extraction de minéraux du sous-sol avec l'extraction simultanée d'un grand volume de morts-terrains recouvrant et entourant le gisement, ce qui est réalisé grâce à une organisation claire et hautement économique du processus principal et le plus coûteux d'extraction. exploitation à ciel ouvert - le mouvement de la masse rocheuse des fronts de taille jusqu'aux points de réception dans les entrepôts et les décharges ( jusqu'à 40 %). L'efficacité du déplacement des marchandises de carrière est obtenue par l'organisation de flux durables de minéraux et de morts-terrains par rapport auxquels sont résolus les problèmes d'ouverture des horizons de travail du champ de carrière, ainsi que la capacité des véhicules utilisés. Les solutions techniques pour l'exploitation à ciel ouvert et ses résultats économiques sont déterminés par le rapport entre les volumes de travaux de décapage et d'exploitation minière en général et par les périodes d'activité de la carrière. Ces relations sont quantifiées à l'aide du taux de décapage.

Tranchées abruptes et demi-tranchées

En fonction de l'angle d'inclinaison, les tranchées du capital sont divisées en tranchées abruptes. Les tranchées abruptes et profondes ont généralement un tracé interne. En fonction de leur emplacement par rapport au côté de la carrière, ils sont divisés en transversaux et diagonaux. Des tranchées transversales abruptes sont utilisées dans les cas où l'angle de repos global du côté de la carrière est moindre. Les tranchées diagonales abruptes sont couramment utilisées pour accueillir des convoyeurs et des ascenseurs de véhicules. Les tranchées abruptes sont typiques lorsque les bermes de transport (rampes) sont laissées du côté non travaillant.

Sorties temporaires

La principale différence entre les sorties temporaires et les sorties coulissantes est la suivante :

1. Les rampes temporaires ne bougent pas (ne glissent pas) lors de l'exploitation alternée des bancs supérieur et inférieur dans les limites des rampes ;

2. En règle générale, la construction de rampes temporaires (dans des formations rocheuses et semi-rocheuses) comprend le forage et le dynamitage d'un bloc rocheux à l'intérieur de la rampe jusqu'à la hauteur du rebord et l'enfoncement de la rampe, le plus souvent avec le mouvement de la roche dynamitée vers la pente du sol avec une excavatrice ou un bulldozer ;

3. L'exploitation des anciennes rampes s'effectue en extrayant la roche dynamitée et en la chargeant dans des véhicules ;

Le tracé des rampes temporaires est simple ou en boucle ; le coefficient d'allongement d'un tracé temporaire simple dépend principalement de la largeur de la zone de travail. Les rampes de voiture peuvent être adjacentes aux horizons sur une pente de guidage, une pente douce (avec un insert doux) et sur une plateforme. Une culée sur une pente de guidage est typique des rampes situées sur des horizons supérieurs déjà développés lorsque les véhicules les traversent le long de ces rampes.

Si la pente de la masse de sol a une inclinaison supérieure au maximum, un effondrement du sol se produira. Vous pouvez maintenir le tableau en équilibre à l’aide d’un mur de soutènement. Les murs de soutènement sont largement utilisés dans divers domaines de la construction. En figue. La figure 5.9 montre quelques applications des murs de soutènement.

un B C)

La pression du sol transmise par le prisme d'effondrement à la face du mur est appelée pression active E a. Dans ce cas, le mur de soutènement s’éloigne du remblai. Si le mur de soutènement se déplace vers le sol, le sol de remblai gonflera vers le haut. Le mur surmontera le poids du sol du prisme bombé, ce qui nécessitera beaucoup plus de force. Cela correspond pression passive (résistance) du sol E r.

Puisqu'un équilibre limite se produit au sein du prisme d'effondrement, le problème de la détermination de la pression du sol sur le mur de soutènement est résolu par les méthodes de la théorie de l'équilibre limite avec les hypothèses suivantes : la surface de glissement est plate et le prisme d'effondrement correspond au maximum pression du sol sur le mur de soutènement. Ces hypothèses ne sont adéquates que pour déterminer la pression active.

5.5.1. Méthode analytique pour déterminer la pression du sol

sur le mur de soutènement

Considérons la condition d'équilibre limite d'un prix élémentaire-

nous, découpés dans un prisme d'effondrement près du bord arrière du mur de soutènement avec une surface de sol horizontale et un bord arrière vertical du mur de soutènement, avec Avec= 0 (Fig. 5.10). Lorsque le frottement contre la paroi est égal à zéro, les zones horizontales et verticales de ce prisme seront soumises à des contraintes principales et .

De la condition d’équilibre limite en profondeur z

,(5.17)

Ici – pression horizontale du sol, dont l'ampleur est directement proportionnelle à la profondeur z, c'est à dire. la pression du sol sur le mur sera répartie selon la loi du triangle d'ordonnées = 0 à la surface du sol et en bas du mur. A une profondeur égale à la hauteur du mur N, pression . Alors, d’après la condition (5.17), la pression latérale en profondeur N

, (5.18)

et la pression active est caractérisée par l'aire du diagramme et est égale à

. (5.19)

La résultante de cette pression est appliquée à une hauteur du bas du mur.

Prise en compte de la cohésion des sols. Pour un sol cohérent avec frottement et cohésion internes, la condition d’équilibre limite peut être représentée comme

En comparant (5.19) avec (5.20), on constate que l'expression (5.19) caractérise la pression du sol meuble sans tenir compte de l'adhérence, et (5.20) montre à quel point l'intensité de la pression diminue du fait que le sol a de l'adhérence. Alors cette expression peut être représentée par

, (5.21)

Où , . (5.22)

Ainsi, la cohésion du sol réduit dans une certaine mesure la pression latérale du sol sur le mur sur toute la hauteur. Rappelons qu'un sol cohérent est capable de supporter une pente verticale d'une hauteur déterminée par la formule

, (5.23)

par conséquent, à une certaine profondeur de la surface libre du remblai, le sol cohérent n’exercera pas de pression sur le mur. La pression active totale d'un sol cohérent est définie comme l'aire d'un diagramme triangulaire avec des côtés et (Fig. 5.11).

. (5.24)

La résistance passive des sols cohérents est déterminée de la même manière, en tenant compte du fait que dans les formules (5.20) et (5.22), le signe moins entre parenthèses de l'argument tangent se transformera en plus.

5.5.2. Pression du sol sur les canalisations souterraines

La pression du sol sur le pipeline est déterminée sur la base de la théorie générale de l'état de contrainte limite. Pression verticale dans une masse de sol limitée par une surface horizontale en profondeur z(Fig. 5.12, UN) avec la densité du sol est déterminée par la formule

Pression latérale du sol à la même profondeur

où est le coefficient de pression latérale du sol dans des conditions naturelles, égal à .

Si dans une zone dont le contour est un pipeline, le sol est exactement remplacé par le pipeline lui-même (Fig. 5.12, b), alors il est naturel que ce pipeline subisse une pression, qui est déterminée par les dépendances (5.26) et (5.27).

La pression sur la canalisation est transmise par le haut et par les côtés et provoque une réaction égale et de direction opposée de la base : elle est reçue sous la forme d'une pression moyenne uniformément répartie - intensité verticale R. et intensité horizontale q, et la relation est vraie R.> q. Il faut distinguer trois méthodes de pose de canalisations fondamentalement différentes : en tranchée (Fig. 5.13, UN), par pénétration fermée (ponction) (Fig. 5.13, b) et sous le remblai (Fig. 5.13, V).

A la même profondeur N pression du pipeline R. sera différent : pour la pose de tranchées R.< ; в насыпи R.> et en cas de crevaison, si N relativement peu R.= , pour les grandes valeurs N– R.< .

Lors de la pose de pipelines dans des tranchées, le sol situé du côté de la tranchée a déjà été compacté sous l'influence de son propre poids, tandis que le sol versé dans la tranchée après la pose du pipeline est meuble. Par conséquent, le compactage de ce sol de remblai et son tassement sont contrecarrés par des forces de frottement le long des côtés de la tranchée, et le sol de remblai semble s'accrocher aux parois de la tranchée, et ce d'autant plus que la profondeur de la tranchée est grande.

Créons les conditions d'équilibre pour une couche élémentaire isolée en profondeur z(Fig. 5.13, UN). Cet élément sera affecté par le poids propre de la couche de sol de remblai au-dessus et en dessous, et au niveau des parois de la tranchée, par la résistance au cisaillement du sol par unité de surface. (Où Avec– l'adhésion du sol ; – angle de frottement contre la paroi de la tranchée). Acceptons en outre le coefficient de pression latérale du sol comme constant, c'est-à-dire

.

On projette les forces sur l'axe vertical z, on a

Après avoir ramené des termes similaires et intégré sous conditions aux limites ( z = 0; = 0) on obtient la pression totale du sol en profondeur z, dont la valeur maximale (en saisissant le facteur de surcharge n≈ 1,2) peut être représenté par

, (5.28)

où est le coefficient de pression du sol sur le pipeline dans la tranchée.

La valeur pour les canalisations posées dans des tranchées ne peut être supérieure à un (≤ 1). Pour une détermination approximative, vous pouvez utiliser les courbes du graphique du professeur G.K. Klein, qui cèdent avec une certaine marge (en supposant que l'embrayage Avec = 0).

Où h s– hauteur calculée de l'arc d'effondrement ; B– largeur de l'arc d'effondrement ; F"– coefficient de résistance (selon M.M. Protodyakonov), accepté pour les sols en vrac 0,5 ; sables humides et saturés d'eau – 0,6 ; sols argileux – 0,8.

Questions de contrôle

1.Quels problèmes d'ingénierie sont pris en compte dans la théorie de l'équilibre limite de l'environnement du sol ?

2.En quels deux groupes les états limites sont-ils divisés ?

3. Notez les conditions d'équilibre limite du sable.

4. Notez la condition d'équilibre limite pour un sol cohérent,

exprimé en termes de contraintes principales.

5.Quelle charge est considérée comme critique ? Dans quelles conditions est-il déterminé ?

6.Quelle est la résistance de conception du sol de fondation ?

7.Quelle est la charge maximale sur les fondations ?

8.Quelles solutions connaissez-vous pour déterminer la charge maximale sur une fondation ?

9. De quels facteurs dépend la stabilité des pentes ?

10.Quelles sont les principales raisons pouvant entraîner une perte de stabilité d’une pente ?

12.Quel est l'angle d'inclinaison maximum d'une pente meuble ?

13.Dans quel but les murs de soutènement sont-ils utilisés ?

14. Qu’appelle-t-on pression active du sol sur le mur ?

15. Qu’appelle-t-on pression passive du sol sur le mur ?

16. Comment l'adhérence spécifique du sol affecte-t-elle l'ampleur des pressions actives et passives sur le mur ?

Section 6. QUESTIONS SPÉCIALES EN MÉCANIQUE DES SOLS

cale coulissante) - une partie instable du massif de corniche du côté de sa pente, enfermée entre les angles de pente de travail et stable de la corniche.

Le concept de prisme d'effondrement est utilisé dans les calculs de pentes résistantes à l'effondrement et à la prévention des glissements de terrain.

voir également

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Remarques

Littérature

• A. Z. Abukhanov, « Mécanique des sols »
• Shubin M.A. Travaux préparatoires à la construction de la plate-forme ferroviaire. - M. : Transports, 1974.

Liens

• // Dictionnaire encyclopédique de Brockhaus et Efron : en 86 volumes (82 volumes et 4 supplémentaires). - Saint-Pétersbourg. , 1890-1907.

Un extrait caractérisant le Collapse Prism

Après que les hussards soient entrés dans le village et que Rostov se soit rendu chez la princesse, il y eut confusion et discorde dans la foule. Certains hommes ont commencé à dire que ces nouveaux arrivants étaient des Russes et qu'ils ne seraient pas offensés par le fait qu'ils n'avaient pas laissé sortir la jeune femme. Drone était du même avis ; mais dès qu'il l'a exprimé, Karp et d'autres hommes ont attaqué l'ancien chef.
– Depuis combien d’années mangez-vous le monde ? - Karp lui a crié dessus. - C'est pareil pour toi ! Tu déterres le petit pot, tu l'enlèves, tu veux détruire nos maisons ou pas ?
- On disait qu'il fallait que l'ordre règne, que personne ne devait sortir de la maison, pour ne pas sortir de poudre bleue - c'est tout ! - a crié un autre.
"Il y avait une file d'attente pour votre fils, et vous avez probablement regretté votre faim", dit soudain le petit vieil homme en attaquant Dron, "et vous avez rasé ma Vanka." Oh, nous allons mourir !
- Alors nous mourrons !
"Je ne suis pas un refus du monde", a déclaré Dron.
- Ce n'est pas un refusnik, il a grandi un ventre !..
Deux longs hommes ont eu leur mot à dire. Dès que Rostov, accompagné d'Ilyin, Lavrushka et Alpatych, s'est approché de la foule, Karp, mettant ses doigts derrière son écharpe, légèrement souriant, s'est avancé. Le drone, au contraire, est entré dans les derniers rangs et la foule s'est rapprochée.
- Hé! Qui est votre chef ici ? - a crié Rostov en s'approchant rapidement de la foule.
- Le chef alors ? De quoi avez-vous besoin ?.. – a demandé Karp. Mais avant qu'il ait pu finir de parler, son chapeau s'est envolé et sa tête s'est cassée sur le côté sous un coup violent.
- Chapeau bas, traîtres ! - a crié la voix pleine de sang de Rostov. -Où est le chef ? – a-t-il crié d'une voix frénétique.

AGENCE FÉDÉRALE POUR L'ÉDUCATION

INSTITUTION D'ENSEIGNEMENT D'ÉTAT D'ENSEIGNEMENT PROFESSIONNEL SUPÉRIEUR

Université d'État de Viatka

Faculté de construction et d'architecture

Département d'Ecologie et de Sécurité Industrielles

B.I.Degterev organisation sécurisée des terrassements

Des lignes directrices

aux cours pratiques

Discipline « Sécurité des personnes »

Publié par décision du conseil de rédaction et d'édition de l'Université d'État de Viatka

CDU 658.345:614.8(07)

Degterev B.I. Organisation sécuritaire des travaux d’excavation. Instructions méthodologiques pour les cours pratiques de la discipline « Sécurité des personnes ». – Kirov : Maison d'édition ViatGU, 2010. – 12 p.

Les lignes directrices abordent les principales causes d'accidents du travail lors des travaux d'excavation. Des méthodes de calcul des profils de pente et de fixation des parois des fosses et des tranchées sont présentées. Les documents de référence nécessaires sont fournis et des illustrations sont présentées. Des tâches de calcul ont été préparées.

Signé pour les conditions du sceau. four l.

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Le texte est imprimé à partir de la mise en page originale fournie par l'auteur

610000, Kirov, rue Moskovskaya, 36

©B.I.Degterev, 2010

©Université d'État de Viatka, 2010

Construction d'un profil de pente. Calcul de la fixation des parois des fosses et tranchées

Les principaux types de terrassements dans la construction industrielle et civile sont l'aménagement de fosses, de tranchées, l'aménagement du terrain, etc. Une analyse des blessures dans la construction montre que les travaux de terrassement représentent environ 5,5 % de tous les accidents ; Sur le nombre total d'accidents ayant des conséquences graves pour tous les types de travaux, 10 % sont liés aux travaux d'excavation.

La principale cause de blessures lors des travaux d’excavation est l’effondrement du sol, qui peut survenir en raison de :

a) dépassant la profondeur d'excavation standard sans fixations ;

b) violation des règles d'aménagement des tranchées et des fosses ;

c) conception inappropriée ou stabilité et résistance insuffisantes des fixations des parois des tranchées et des fosses ;

d) aménagement de fosses et tranchées avec des pentes insuffisamment stables ;

e) l'apparition de charges supplémentaires non comptabilisées (statiques et dynamiques) provenant des matériaux de construction, des structures, des mécanismes ;

f) violation de la technologie d'excavation établie ;

g) l'absence de drainage ou son aménagement sans tenir compte des conditions géologiques du chantier de construction.

1. Construction de pistes

Les principaux éléments d'une exploitation à ciel ouvert, une fosse ou une tranchée sans fixation sont les largeurs indiquées à la figure 1. je et la hauteur h rebord, forme du rebord (plat, brisé, courbé, étagé), angle de repos α , raideur de la pente (le rapport entre la hauteur de la pente et sa fondation h : je).

Riz. 1 – éléments géométriques de la corniche :

h– hauteur du rebord ; je– largeur du rebord ; θ – angle limite

équilibre des pentes ; α – angle entre le plan d’effondrement et

horizon; ABC – prisme d'effondrement ; φ – angle de repos

L'établissement de la hauteur de sécurité du rebord, de l'inclinaison de la pente et de la largeur la plus pratique de la berme est une procédure importante lors de l'aménagement de fosses et de tranchées, dont l'exécution correcte détermine l'efficacité et la sécurité des travaux d'excavation.

Les travaux impliquant la présence d'ouvriers dans des fouilles à pentes sans fixations dans des sols en vrac, sableux et limono-argileux au-dessus du niveau de la nappe phréatique (en tenant compte des remontées capillaires) ou des sols drainés par assèchement artificiel sont autorisés à la profondeur de fouille et à l'inclinaison des pentes spécifiées dans le tableau. 1.

Lors de la stratification de différents types de sols, l'inclinaison des pentes est déterminée en fonction du type le moins résistant à l'effondrement des pentes.

La raideur des pentes des fouilles d'une profondeur supérieure à 5 m dans tous les sols (homogènes, hétérogènes, humidité naturelle, gorgés d'eau) et d'une profondeur inférieure à 5 m lorsque la base de l'excavation est située en dessous du niveau de la nappe phréatique doit être établie par calcul.

Tableau 1

Inclinaison de pente standard à h≤ 5 m selon SNiP

Types de sols	Raideur de la pente h : je avec une profondeur d'excavation allant jusqu'à
En vrac non compacté
Sablonneux
Terreau
Lœss

Le calcul peut être effectué selon la méthode de N.N. Maslov, exposée dans. Dans tous les cas, une pente stable doit avoir un profil d'inclinaison variable, décroissant avec la profondeur d'excavation. La technique prend en compte les facteurs suivants :

a) les changements dans les caractéristiques du sol dans ses différentes couches ;

b) la présence d'une charge supplémentaire sur la berme de pente avec une charge répartie.

Lors du calcul, la pente du profil de pente est déterminée pour ses différentes couches d'épaisseur Δ Z= 1...2 m, qui doit être liée à la stratification naturelle des couches d'un sol donné.

Le schéma de construction d'un profil de pente est présenté à la figure 2.

Formules de calcul des coordonnées X je, m, ont la forme suivante :

a) pour le cas général d'une berme chargée ( R. 0 > 0)

, (1)

R. 0

X 0

Z je h

α je

X je

Riz. 2 – schéma de construction d'un profil de pente

b) pour le cas particulier d'une berme déchargée ( R. 0 = 0)

. (2)

Dans les formules (1) et (2), les notations suivantes sont utilisées :

UNE =γ · Z je · tgφ;

B = P 0 · tgφ + C;

γ – poids volumétrique du sol, t/m3 ;

AVEC– adhérence spécifique du sol, t/m2 ;

R. 0 – charge uniformément répartie sur la surface de la pente, t/m2.

Il est conseillé de résumer les résultats du calcul dans un tableau (tableau 2).

Sur la base des données de calcul, un profil de pente également stable est construit.

Tableau 2

Calcul du profil d'une pente également stable selon la méthode de N.N. Maslov

	Z je, m	γ· Z je, t/m 2		UN, t/m 2		DANS, t/m2				X je, m	α je

Exercice 1

Lors de travaux d'excavation liés à l'aménagement d'une fosse, un effondrement du sol et des blessures aux travailleurs sont possibles. Pour éviter un accident, il est nécessaire de calculer la pente admissible de la pente de la fosse à une profondeur de 5 et 10 m pour les sols argileux.

Pour une fosse de 5 m de profondeur :

a) déterminer l'angle entre la direction de la pente et l'horizontale et le rapport entre la hauteur de la pente et son emplacement ;

b) faire un croquis du rebord de la fosse.

Pour une fosse de 10 m de profondeur :

a) calculer le profil d'une pente également stable, résumer les données dans un tableau sous forme de tableau. 2 ;

b) d'après la table de calcul, construire un profil de pente.

Prenez les données initiales du tableau 3.

Tableau 3

Données initiales pour la tâche 1

		Terreau			Terreau			Terreau
γ , t/m 3
AVEC, t/m 2
R. 0 , t/m 2

Le calcul du tassement est que les tassements sont assimilés, d'une part, à un tampon (souple ou rigide) situé sur un demi-espace élastique homogène linéairement déformable, et, d'autre part, à la surface d'un espace linéairement déformable illimité. couche aux mêmes valeurs de la charge externe agissant de la même manière sur toute la limite de cette couche et du module de déformation. Grâce à cette équation, on trouve l'épaisseur d'une telle couche h eq, dite équivalente. La figure 5.6.1 montre le schéma de la méthode :

Calcul du tassement selon la méthode des couches équivalentes

♯ Types de violations de pente

Une pente est une surface créée artificiellement qui borde une masse de sol naturelle, une excavation ou un remblai.

Les pentes sont souvent sujettes à des déformations sous forme d'effondrements (Fig. 5.7.1,a), de glissements de terrain (voir Fig. 5.7.1 b, c, d), de marécages et d'effritements (voir Fig. 5.7.1, e).

Les effondrements se produisent lorsque la masse de sol perd son support au pied de la pente. Les glissements de terrain et les glissements de terrain se caractérisent par le mouvement d'un certain volume de sol. L'effondrement se produit lorsque les forces de cisaillement dépassent la résistance d'un sol cohérent sur une surface non soutenue. Le flottement est la déformation progressive de la partie inférieure d'un talus ou d'un talus inondé sans formation de surfaces de glissement claires.

Les principales raisons de la perte de stabilité des pentes sont :

– construction d'une pente inacceptablement raide ;

– élimination du soutènement naturel du massif de sol dû à l'aménagement de tranchées, de fosses, à l'érosion des talus, etc. ;

– une augmentation de la charge externe sur la pente, par exemple la construction de structures ou le stockage de matériaux sur ou à proximité de la pente ;

– réduction de l'adhérence et du frottement du sol lorsqu'il est humidifié, ce qui est possible lorsque le niveau de la nappe phréatique monte ;

– attribution incorrecte des caractéristiques de conception de la résistance du sol ;

– l'influence de l'action suspendue de l'eau sur les sols à la base ;

– impacts dynamiques (trafic de circulation, battage de pieux, etc.), manifestation de pressions hydrodynamiques et de forces sismiques.

La violation de la stabilité des pentes est souvent le résultat de plusieurs raisons. Par conséquent, lors des enquêtes et de la conception, il est nécessaire d'évaluer les changements probables des conditions d'existence des sols dans les pentes pendant toute la durée de leur exploitation.

Graphique 5.7.1. Types typiques de déformations de pente :
a - effondrement; b - coulissant ; c - glissement de terrain ; d - glissement de terrain avec soulèvement ; d - nager;
1 - plan d'effondrement ; 2 - plan coulissant ; 3 - fissure de traction ; 4 - soulèvement du sol ;
5 - couche faible ; b, 7 - niveaux d'eau stables et initiaux ;
8 - surface de fusion ; 9 - courbes de dépression.

Il existe trois types de rupture de pente :

– destruction de la partie avant du talus. Les pentes fortes (a > 60°) se caractérisent par des glissements avec destruction de la partie avant de la pente. Une telle destruction se produit le plus souvent dans des sols visqueux qui ont une capacité adhésive et un angle de frottement interne ;

– destruction de la partie basse du talus. Sur des pentes relativement plates, la destruction se produit de cette manière : la surface de glissement entre en contact avec une couche dure profonde. Ce type de destruction se produit le plus souvent dans les sols argileux faibles, lorsque la couche dure est située en profondeur ;

– destruction de la section interne du talus. La rupture se produit de telle sorte que le bord de la surface de glissement passe au-dessus du devant de la pente. Une telle destruction se produit également dans les sols argileux lorsque la couche dure est relativement peu profonde.

♯ Méthodes de calcul de la stabilité des pentes

Les principaux éléments de l'exploitation à ciel ouvert, fosse ou tranchée sans pentes de sécurité sont la hauteur H et la largeur l de la corniche, sa forme, sa pente et son angle de repos α (Fig. 5.8.1). L'effondrement du rebord se produit le plus souvent le long de la ligne BC, située à un angle θ par rapport à l'horizon. Le volume ABC est appelé prisme d’effondrement. Le prisme d'effondrement est maintenu en équilibre par les forces de friction appliquées dans le plan de cisaillement.

Diagramme de pente du sol :
1 - pente ; 2 - ligne coulissante ; 3 - ligne correspondant à l'angle de frottement interne ;
4 - contour possible de la pente lors de l'effondrement ; 5 - prisme d'effondrement des masses de sol.

La stabilité des pentes est analysée à l'aide de la théorie de l'équilibre limite ou en traitant le prisme d'effondrement ou le glissement le long d'une surface de glissement potentielle comme un corps rigide.

La stabilité d’une pente dépend principalement de sa hauteur et du type de sol. Pour établir quelques concepts, considérons deux problèmes élémentaires :

– stabilité des pentes d'un sol idéalement meuble ;

– stabilité des pentes d’un massif de sol parfaitement cohérent.

Dans le premier cas, considérons la stabilité des particules de sol idéalement friable composant le talus (Figure 5.8.2.a). Pour ce faire, nous allons compiler une équation d'équilibre pour une particule solide M, qui se trouve à la surface de la pente. Décomposons le poids de cette particule F en deux composantes : normale N à la surface de la pente AB et tangente T à celle-ci. Dans ce cas, la force T tend à déplacer la particule M vers le pied de la pente, mais elle sera gênée par la force opposée T", qui est proportionnelle à la pression normale.

Schéma des forces agissant sur une particule de pente : a - sol meuble ; b - sol cohérent

où f est le coefficient de frottement d'une particule de sol sur le sol, égal à la tangente de l'angle de frottement interne.

Équation de projection de toutes les forces sur le versant incliné d'une pente dans des conditions d'équilibre limite

où tgα=tgφ, d'ici α=φ.

Ainsi, l'angle limite de repos du sol en vrac est égal à l'angle de frottement interne. Cet angle est appelé angle de repos.

Considérons la stabilité d'une pente AD de hauteur H k pour un sol cohérent (Fig. 5.8.2b). Une violation de l'équilibre à une certaine hauteur maximale se produira le long d'une surface de glissement plate du VD, inclinée d'un angle θ par rapport à l'horizon, puisque le plan VD aura la plus petite surface d'une telle surface entre les points B et D. Des forces d'adhésion spécifiques C vont agir sur tout ce plan.

Équation d'équilibre pour toutes les forces agissant sur le prisme de glissement de terrain de l'AED.

D'après la fig. 5.8.2b côté du prisme d’effondrement AB = N à ctg θ, on obtient

où γ est la densité du sol.

Les forces résistant au glissement seront uniquement les forces d'adhérence spécifique, qui sont réparties le long du plan de glissement.

Au point haut B du prisme ABP la pression sera nulle, et au point bas D elle sera maximale, puis au milieu elle sera la moitié de l'adhésion spécifique.

Créons une équation pour la projection de toutes les forces sur le plan de glissement et assimilons-la à zéro :

où

En supposant sin2θ=1 à θ = 45°, on obtient

D'après la dernière expression, il est clair que lorsque la hauteur de la fosse (pente) H k > 2s/γ, la masse de sol s'effondrera le long d'un certain plan de glissement selon un angle θ par rapport à l'horizon.

Les sols ont non seulement de l'adhérence, mais aussi du frottement. A cet égard, le problème de la stabilité des pentes devient beaucoup plus compliqué que dans les cas considérés.

Ainsi, dans la pratique, pour résoudre des problèmes dans une formulation stricte, la méthode des surfaces de glissement cylindriques circulaires s'est généralisée.

♯ Méthode des surfaces de glissement cylindriques circulaires

La méthode des surfaces de glissement cylindriques circulaires s'est largement répandue dans la pratique. L'essence de cette méthode est de trouver une surface de glissement cylindrique circulaire avec un centre en un certain point O, passant par le bas de la pente, pour laquelle le coefficient de stabilité sera minimal (Fig.).

Riz. 5.9.1. Schéma de calcul de la stabilité des pentes à l'aide de la méthode des surfaces de glissement rondes-cylindriques

Le calcul est effectué pour le compartiment pour lequel la cale coulissante ABC est divisée en n compartiments verticaux. On fait l'hypothèse que les contraintes normales et tangentielles agissant sur la surface de glissement au sein de chacun des compartiments de la cale coulissante sont déterminées par le poids de ce compartiment Q t et sont respectivement égales :

où A i est la surface de glissement à l'intérieur du 1er compartiment vertical, A i = 1l i ;

l est la longueur de l'arc coulissant dans le plan de dessin (voir Fig. 5.6.1).

La résistance au cisaillement le long de la surface considérée à l'état limite, qui empêche le glissement de la pente, est τ u =σ·tgφ+c

La stabilité de la pente peut être évaluée par le rapport des moments des forces de maintien M s,l et des forces de cisaillement M s,a. En conséquence, nous déterminons le facteur de sécurité de stabilité à l'aide de la formule

Le moment des forces de maintien par rapport à O est le moment des forces Q i .

Moment des forces de cisaillement par rapport au point O

♯ Pression du sol sur la surface encaissante

La pression du sol sur la surface environnante dépend de nombreux facteurs : la méthode et la séquence de remblayage ; compactage naturel et artificiel; propriétés physiques et mécaniques du sol ; secousses du sol aléatoires ou systématiques ; tassement et mouvement du mur sous l'influence de son propre poids, de la pression du sol ; type de structures associées. Tout cela complique considérablement la tâche de détermination de la pression du sol. Il existe des théories pour déterminer la pression du sol qui utilisent des prémisses permettant de résoudre le problème avec différents degrés de précision. A noter que la solution à ce problème est réalisée dans une formulation plate.

On distingue les types suivants de pression latérale du sol :

Pression de repos (E 0), également appelée naturelle (naturelle), agissant dans le cas où le mur (surface d'enceinte) est stationnaire ou si les mouvements relatifs du sol et de la structure sont faibles (Fig. ;

Diagramme de pression de repos

Pression active (E a), qui se produit lors de mouvements importants de la structure dans le sens de la pression et de la formation de plans de glissement dans le sol correspondant à son équilibre limite (Fig. 5.10.2). ABC - base du prisme d'effondrement, hauteur du prisme 1 m ;

Riz. 5.10.2 Diagramme de pression active

Pression passive (E p), qui apparaît lors de mouvements importants de la structure dans le sens opposé au sens de pression et s'accompagne d'un début de « soulèvement du sol » (Fig. 5.10.3). ABC - base du prisme bombé, hauteur du prisme 1 m ;

Circuit de pression passif

Pression réactive supplémentaire (E r), qui se forme lorsque la structure se déplace vers le sol (dans le sens opposé à la pression), mais ne provoque pas de « soulèvement du sol ».

La plus grande de ces charges (pour une même structure) est la pression passive, la plus petite est active. La relation entre les forces considérées ressemble à ceci : E a<Е о <Е r <Е Р

44 Algorithme de calcul du tassement des fondations

La tâche de calcul du tassement des fondations se réduit au calcul de l’intégrale.

SNiP prévoit le calcul de l'intégrale par une méthode numérique en divisant la couche de sol de la base en couches élémentaires distinctes d'épaisseur h i et les hypothèses suivantes sont introduites :

1. Chaque couche élémentaire a les constantes E 0 et μ 0

2. La contrainte dans la couche élémentaire est constante en profondeur et est égale à la moitié de la somme des contraintes supérieure et inférieure

3. Il existe une limite de l’épaisseur compressible à une profondeur où σ zp =0,2σ zq (où σ zq est la contrainte due au poids propre du sol)

Algorithme de calcul du tassement des fondations

1. La base est divisée en couches élémentaires d'épaisseur ; où est-ce que je<0.4b, b- ширина подошвы фундамента.

2. Construire un diagramme de contraintes à partir du poids propre du sol σ zq

3. Construire un diagramme des contraintes de la charge externe σ zp

4. La limite de l'épaisseur compressible est établie.

5. La tension dans chaque couche élémentaire est déterminée : σ zpi = (σ zp top + σ zp bottom)/2

6. Le tassement de chaque couche élémentaire est calculé : S i =βσ zpi h i /E i

7. Le tassement final de la base de fondation est calculé comme la somme des tassements
toutes les couches élémentaires comprises dans la limite de l'épaisseur compressible.

45. Le concept de calcul des précipitations au fil du temps

En surveillant les tassements des fondations, un graphique de l'évolution des tassements au fil du temps a été obtenu.

La notion de degré de consolidation est introduite : U=S t /S KOH

Le règlement final est calculé selon la méthode SNiP.

Le degré de consolidation est déterminé en résolvant l'équation différentielle de filtration unidimensionnelle :

U=1-16(1-2/π)e - N /π 2 +(1+2/(3π))e -9 N /9+…

La signification physique du degré de consolidation est exprimée par la valeur de l'indicateur N :

N=π 2 k Ф t/(4m 0 h 2 γ ω)

Où, k Ф ~ coefficient de filtration, [cm/an]

m 0 – coefficient de compressibilité relative de la couche ; [cm 2 /kg]

h est l'épaisseur de la couche compressible ; [cm]

t - temps ; [année]

γ ω - densité de l'eau

Déterminez le tassement de la base de fondation après 1, 2 et 5 ans. Pression sous la base de la fondation p = 2 kgf/cm2 ; sol - limoneux; épaisseur de couche compressible 5 m ; coefficient de filtration k Ф = 10 - 8 cm/sec ; Coefficient de compressibilité relative du limon m 0 =0,01 cm 2 /kg.

1. Déterminer la valeur du coefficient de consolidation : ^Ne conversion de secondes en année

C V =k Ф /(m 0 γ ω)=(10 -8 *3*10 7)(cm/an)/(0,01(cm2/kg)*0,001)=3*10 4 cm2/an

2. Déterminez la valeur de N :

N= π 2 C V t/(4h 2)=0,3t

3. Déterminez le degré de consolidation :

U 1 =1-16(1-2/π)e -0,3 t /π 2

4. Calculez le règlement final :

S = hm 0 p = 500 * 0,01 * 2 = 10 cm

5. Nous calculons les précipitations au fil du temps comme suit :
S t = S k U je