Потенциална призма за срутване. Какво представляват защитните ръбове. Колапс призма. ♯ Натиск върху земята върху ограждащата повърхност

плъзгащ се клин) е нестабилната част от масива на перваза от страната на неговия склон, затворена между работния и стабилния ъгъл на откоса на перваза.

Концепцията за призма за срутване се използва при изчисляване на склонове, които са устойчиви на срутване и предотвратяват свлачища.

Вижте също

Напишете рецензия за статията "Сгъване на призмата"

Бележки (редактиране)

литература

• А. З. Абуханов, "Механика на почвата"
• М. А. ШубинПодготвителни работи за изграждане на пътното платно на ж.п. - М .: Транспорт, 1974.

Връзки

• // Енциклопедичен речник на Брокхаус и Ефрон: в 86 тома (82 тома и 4 допълнителни). - SPb. , 1890-1907.

Откъс от Collapse Prism

След като хусарите влязоха в селото и Ростов отиде при принцесата, в тълпата настъпи объркване и раздор. Някои мъже започнаха да казват, че тези новодошли са руснаци и колкото и да са обидени, че не пускат младата дама. Дронът беше на същото мнение; но щом той го изрази, Карп и други мъже нападнаха бившия главатар.
- Колко години изядохте света? – извика му Карп. - Всички сте едно! Ще изкопаеш кана, ще я вземеш, какво, ще ни съсипеш къщите, или не?
- Казано е, че трябва да има ред, никой да не излиза от къщите, за да не извади синьото на барута - това е всичко! — извика друг.
- Имаше опашка за сина ти и сигурно си се смилил за иронията си - изведнъж бързо проговори малкият старец, нападайки Дрон, - и той обръсна моята Ванка. Ех, ще умрем!
- Тогава ще умрем!
„Аз не съм отказ на света“, каза Дрон.
- Това не е отказ, той е пораснал корем! ..
Двама дълги мъже казаха своето. Щом Ростов, придружен от Илин, Лаврушка и Алпатич, се приближи до тълпата, Карп, като сложи пръсти зад крилото си, леко се усмихна, пристъпи напред. Дронът, от друга страна, влезе в задните редове и тълпата се приближи.
- Хей! кой е твоят ръководител тук? - извика Ростов, като се изкачи с бърза крачка към тълпата.
- Тогава ръководител? Какво ти трябва? .. - попита Карп. Но преди да успее да свърши, шапката излетя от него и главата му се поклати настрани от силния удар.
- Шапки долу, предатели! - извика пълнокръвният глас на Ростов. - Къде е началникът? — извика той с неистов глас.

Изчислението на слягането е, че сляганията се приравняват, от една страна, на щампа (гъвкав или твърд), разположен върху еластично хомогенно линейно деформируемо полупространство, а от друга страна, на повърхността на неограничено линейно деформируемо слой със същите стойности на външното натоварване, действащо еднакво по цялата граница на този слой, и модула на деформация. В резултат на това изравняване се намира дебелината на такъв слой h eq, наречен еквивалентен. Фигура 5.6.1 показва схемата на метода:

Изчисляване на утаяване по метода на еквивалентния слой

♯ Видове нарушение на наклона

Наклонът е изкуствено създадена повърхност, която ограничава естествен почвен масив, изсичане или насип.

Склоновете често са подложени на деформация под формата на срутвания (фиг. 5.7.1, а), свлачища (виж фиг. 5.7.1 b, c, d), разпадане и провисване (виж фиг. 5.7.1, д).

Колапс настъпва, когато почвеният масив загуби опората си в подножието на склона. Свлачищата и свлачищата се характеризират с движение на определен обем почва. Изливането настъпва, когато силите на срязване надвишават съпротивлението на несвързана почва върху неосигурена повърхност. Подхлъзване (провисване) е постепенна деформация на долната част на напоен склон или откос без образуване на чисти плъзгащи се повърхности.

Основните причини за загубата на стабилност на склоновете са:

- устройство на неприемливо стръмен наклон;

- премахване на естествената опора на почвената маса поради разработване на траншеи, фундаментни ями, подкопаване на склонове и др .;

- увеличаване на външното натоварване на склона, например изграждане на конструкции или съхранение на материали на склона или в близост до него;

- намаляване на сцеплението и триенето на почвата при навлажняване, което е възможно с повишаване на нивото на подпочвените води;

- неправилно обозначаване на изчислените характеристики на якостта на почвата;

- влиянието на претеглящото действие на водата върху почвите в основата;

- динамични ефекти (трафик, забиване на пилоти и др.), проява на хидродинамично налягане и сеизмични сили.

Нарушаването на стабилността на склоновете често е резултат от няколко причини, поради което по време на проучването и проектирането е необходимо да се оценят вероятните промени в условията на съществуване на почви в склоновете през целия период на тяхната експлоатация.

Фигура 5.7.1. Типични видове деформации на наклона:
а - колапс; б - плъзгащи се; в - свлачище; г - свлачище със спукване; г - подуване;
1 - равнина на срутване; 2 - плъзгаща се равнина; 3 - пукнатина на опън; 4 - издигане на почвата;
5 - слаб слой; б, 7 - постоянни и начални нива на водата;
8 - плаваща повърхност; 9 - криви на депресия.

Има три вида повреда на наклона:

- разрушаване на предната част на склона. За стръмни склонове (a> 60 °) е характерно плъзгане с разрушаване на предната част на склона. Такова разрушаване най-често се случва във вискозни почви с адхезия и ъгъл на вътрешно триене;

- разрушаване на долната част на склона. При относително леки склонове разрушаването се случва по този начин: плъзгащата се повърхност е в контакт с дълбоко разположен твърд слой. Този вид разрушаване най-често се случва в слаби глинести почви, когато твърдият слой е дълбок;

- разрушаване на вътрешния участък на склона. Неизправността възниква по такъв начин, че ръбът на плъзгащата се повърхност се простира над предната част на склона. Такова разрушаване се случва и в глинести почви, когато твърдият слой е относително плитък.

♯ Методи за изчисляване на устойчивостта на склоновете

Основните елементи на открит рудник, рудник или траншеи без закрепващи наклони са височината H и ширината l на перваза, неговата форма, стръмност и ъгъл на отклонение α (фигура 5.8.1). Срутването на перваза се случва най-често по линията BC, разположена под ъгъл θ спрямо хоризонта. Обемът ABC се нарича колапсна призма. Колапсиращата призма се поддържа в равновесие от силите на триене, приложени в равнината на срязване.

Диаграма на наклона на почвата:
1 - наклон; 2 - линия на приплъзване; 3 - линия, съответстваща на ъгъла на вътрешно триене;
4 - възможно очертание на склона по време на срутване; 5 - призма на срутване на почвения масив.

Устойчивостта на склоновете се анализира с помощта на теорията на граничното равновесие или като се разглежда призма на срутване или плъзгане по потенциална плъзгаща се повърхност като твърдо тяло.

Стабилността на склона зависи основно от неговата височина и вида на почвата. За да установите някои понятия, разгледайте две елементарни задачи:

- стабилност на наклона на идеално рохкава почва;

- стабилност на наклона на идеално кохезивна почвена маса.

Нека разгледаме в първия случай стабилността на частиците от идеално рохкава почва, съставляваща склона (фигура 5.8.2.a). За да направим това, съставяме уравнението на равновесието за твърда частица M, която лежи на повърхността на наклона. Нека разложим теглото на тази частица F на два компонента: нормален N към повърхността на наклона AB и допирателна T към него. В този случай силата T има тенденция да премести частицата M към подножието на склона, но ще бъде възпрепятствана от противоположната сила T", която е пропорционална на нормалното налягане.

Диаграма на силите, действащи върху частица от наклона: а - рохкава почва; б - кохезивна почва

където f е коефициентът на триене на почвената частица върху почвата, равен на тангенса на ъгъла на вътрешно триене.

Уравнението на проекцията на всички сили върху наклонената страна на наклона при условия на гранично равновесие

където tanα = tanφ, следователно α = φ.

По този начин граничният ъгъл на наклон на рохкава почва е равен на ъгъла на вътрешно триене. Този ъгъл се нарича ъгъл на покой.

Помислете за стабилността на наклона на IM с височина H до за кохезивна почва (фиг.5.8.2b). Дисбалансът при определена ограничаваща височина ще възникне върху плоска плъзгаща се повърхност на VD, наклонена под ъгъл θ спрямо хоризонта, тъй като равнината на VD ще има най-малката площ от такава повърхност между точки V и D. Специфични сили на сцепление C ще действат в цялата тази равнина.

Уравнение на равновесието на всички сили, действащи върху свлачищната призма на AED.

Според фиг. 5.8.2b страна на призмата на колапс AB = H до ctg θ, получаваме

където γ е специфичното тегло на почвата.

Силите, които се противопоставят на плъзгането, са само силите на специфично сцепление, които се разпределят върху равнината на плъзгане.

В горната точка B на призмата AVD налягането ще бъде нула, а в долната точка D, максималното, след това в средата - половината от специфичната адхезия.

Нека съставим уравнението за проекцията на всички сили върху плъзгащата се равнина и да го приравним на нула:

където

Задавайки sin2θ = 1 при θ = 45 °, получаваме

От последния израз се вижда, че при височината на ямата (наклон) H k> 2s / γ, почвената маса ще се срутва по определена равнина на приплъзване под ъгъл θ спрямо хоризонта.

Почвите имат не само адхезия, но и триене. В тази връзка проблемът за стабилността на наклона става много по-сложен, отколкото в разглежданите случаи.

Ето защо на практика, за решаване на проблеми в строга формулировка, методът на кръгли цилиндрични плъзгащи се повърхности е получил широко разпространение.

♯ Метод на кръгли цилиндрични плъзгащи се повърхности

Методът на кръгли цилиндрични плъзгащи се повърхности е широко разпространен в практиката. Същността на този метод е да се намери кръгло-цилиндрична плъзгаща повърхност, центрирана в някаква точка O, минаваща през дъното на склона, за която коефициентът на стабилност ще бъде минимален (фиг.).

Ориз. 5.9.1. Схема за изчисляване на устойчивостта на наклона по метода на кръгова плъзгаща се повърхност

Изчислението се извършва за отделение, за което плъзгащият се клин ABC е разделен на n вертикални отделения. Приема се, че нормалните и тангенциалните напрежения, действащи върху плъзгащата повърхност, във всяко от отделенията на плъзгащия клин, се определят от теглото на това отделение Q t и са равни, съответно:

където And i е повърхността на плъзгане в рамките на 1-во вертикално отделение, And i = 1l i;

l е дължината на плъзгащата се дъга в равнината на чертежа (виж фиг. 5.6.1).

Съпротивление на срязване, предотвратяващо приплъзване по разглежданата повърхност в гранично състояние τ u = σ tgφ + c

Стабилността на наклона може да се оцени чрез съотношението на моментите на задържане M s, l и силите на срязване M s, a. Съответно коефициентът на безопасност на стабилност се определя от формулата

Моментът на задържащите сили спрямо O е моментът на силите Q i.

Момент на срязващите сили спрямо точка O

♯ Натиск върху земята върху ограждащата повърхност

Налягането на почвата върху ограждащата повърхност зависи от много фактори: метода и последователността на засипване; естествено и изкуствено уплътняване; физични и механични свойства на почвата; случайно или систематично разклащане на земята; утаяване и изместване на стената под собственото си тегло, натиск на почвата; вид съседни конструкции. Всичко това значително усложнява задачата за определяне на налягането на почвата. Съществуват теории за определяне на налягането в почвата, като се използват предпоставки, които позволяват решаването на проблема с различна степен на точност. Имайте предвид, че този проблем се решава в плоска настройка.

Има следните видове страничен натиск на почвата:

Налягането на покой (E 0), наричано още естествено (естествено), действащо, когато стената (ограждащата повърхност) е неподвижна или относителните премествания на почвата и структурата са малки (фиг.

Диаграма на налягането в покой

Активно налягане (E a), което възниква при значителни измествания на конструкцията в посока на налягането и образуване на плъзгащи се равнини в почвата, съответстващи на нейното крайно равновесие (фигура 5.10.2). ABC - основа на срутващата се призма, височина на призмата 1 m;

Ориз. 5.10.2 Диаграма на активното налягане

Пасивно налягане (E p), което се появява при значителни премествания на конструкцията в посока, противоположна на посоката на налягане, и е придружено от началото на „повдигане на почвата“ (фиг. 5.10.3). ABC - основа на издутата призма, височина на призмата 1 m;

Пасивна верига за налягане

Допълнително реактивно налягане (E r), което се образува, когато конструкцията се движи към земята (в посока, противоположна на налягането), но не предизвиква "повдигане на почвата".

Най-голямото от тези натоварвания (за същата конструкция) е пасивното налягане, най-малкото е активното. Връзката между разглежданите сили изглежда така: E a<Е о <Е r <Е Р

44 Алгоритъм за изчисляване на слягането на основата

Проблемът с изчисляването на слягането на основата се свежда до изчисляване на интеграла.

SNiP предвижда изчисляване на интеграла по числен метод чрез разделяне на почвените слоеве на основата на отделни елементарни слоеве от толцин h i и се въвеждат следните допускания:

1. Всеки елементарен слой има константи E 0 и μ 0

2. Напрежението в елементарния слой е постоянно в дълбочина и е равно на полусумата от горното и долното напрежение

3. Има граница на компресирания пласт на дълбочина, където σ zp = 0,2σ zq (където σ zq е напрежението, дължащо се на собственото тегло на почвата)

Алгоритъм за изчисляване на слягането на фундаментната основа

1. Основата е разделена на елементарни слоеве с дебелина; където h i<0.4b, b- ширина подошвы фундамента.

2. Изградете графика на напреженията от собственото тегло на почвата σ zq

3. Изградете диаграма на напреженията от външен товар σ zp

4. Установена е границата на сгъваемите пластове.

5. Определете напрежението във всеки елементарен слой: σ zpi = (σ zp отгоре + σ zp отдолу) / 2

6. Слягането на всеки елементарен слой се изчислява: S i = βσ zpi h i / E i

7. Окончателното утаяване на фондацията се изчислява като сбор от слягането
на всички елементарни слоеве, включени в границата на свиваемите пластове.

45. Концепцията за изчисляване на сетълмента във времето

Чрез наблюдение на седиментите на основите се получава графика на развитието на наноса във времето.

Въвежда се концепцията за степента на консолидация: U = S t / S KOH

Окончателният проект се изчислява по метода SNiP.

Степента на консолидация се определя чрез решаване на диференциалното уравнение на едномерната филтрация:

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

Физическото значение на степента на консолидация се изразява чрез стойността на индикатора N:

N = π 2 k Ф t / (4m 0 h 2 γ ω)

Където, k Ф ~ коефициент на филтрация, [cm / година]

m 0 - коефициент на относителна свиваемост на слоя; [cm 2 / kg]

h е дебелината на компресируемия слой; [см]

t е времето; [година]

γ ω - специфично тегло на водата

Определете слягането на основата след 1, 2 и 5 години. Налягане под подметката на основата p = 2 kgf / cm 2; почва - глинеста почва; дебелината на компресирания слой е 5m; коефициент на филтрация k Ф = 10 - 8 cm / sec; Коефициентът на относителна свиваемост на глинеста почва m 0 = 0,01 cm 2 / kg.

1. Определете стойността на коефициента на консолидация: ^ Пеот секунди до година

С V = k Ф / (m 0 γ ω) = (10 -8 * 3 * 10 7) (cm / година) / (0,01 (cm2 / kg) * 0,001) = 3 * 10 4 cm 2 / година

2. Определете стойността на N:

N = π 2 С V t / (4h 2) = 0,3t

3. Определете стойността на степента на консолидация:

U 1 = 1-16 (1-2 / π) e -0,3 t / π 2

4. Изчисляваме стойността на крайната чернова:

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

5. Изчисляваме валежите във времето като:
S t = S k U i

Зоните, които ограничават неработещите первази, се наричат ​​берми. Прави се разграничение между защитни берми, механични почистващи берми и транспортни берми. Безопасните берми са равни на 1/3 от разстоянието по височина между съседните берми. Механичните почистващи берми обикновено са повече или равни на 8 метра (за шофиране на булдозери за почистване на насипни скали).

Транспортните берми са зони, оставени извън борда на кариерата за движение на превозни средства. Безопасните берми са зони, които се оставят от неработещата страна на кариерата, за да се повиши нейната стабилност и да се задържат насипни парчета скала. Обикновено са леко наклонени към горния скарп. Бермите трябва да се оставят в не повече от 3 первази. Колапсната призма е нестабилната част на перваза между наклона на перваза и равнината на естественото срутване и е ограничена от горната платформа. Ширината на основата на призмата за срутване (B) се нарича защитна берма и се определя по формулата:.

Процедура за развитие на открит добив

Редът за развитие на открити рудници в рамките на кариера не може да се определя произволно. Зависи от вида на наноса, който се разработва, топографията на повърхността, формата на наноса, положението на наноса спрямо преобладаващото ниво на повърхността, ъгъла на неговото потапяне, дебелината, структурата, разпределението по качеството на минерали и видове открития. Друга последица е изборът на вида открит добив: повърхностен, дълбок, планински, високопланински или подпланински. Нашите по-нататъшни действия са фундаментално предварително решение за кариерно поле - неговата възможна дълбочина, размери по дъното и повърхността, ъглите на страните на страните, както и общите запаси от течаща маса и в частност минерали. Установяват се и възможните местонахождения на консуматори на полезни изкопаеми, депа, хвостохранилища и приблизителния им капацитет, което дава възможност да се очертаят възможни посоки и начини за придвижване на кариерните товари. Въз основа на горните съображения се установяват възможните размери на полето на кариерата, местоположението му във връзка с релефа на повърхността, както и приблизителните контури на минното разпределение на бъдещото предприятие. Едва след това, като се вземе предвид планираният капацитет на открития рудник, те започват да решават проблема за реда на развитие на минните дейности в рамките на открития рудник. За да се ускори въвеждането в експлоатация на кариера и да се намали нивото на капиталовите разходи, добивните дейности започват там, където находището на минерали е по-близо до повърхността. Основната цел на открития добив е добивът на полезни изкопаеми от земните недра с едновременно изкопаване на голям обем от открита порода, покриваща и ограждането на находището се постига с ясна и високоикономична организация на водещия и най-скъп процес на откриване. шахтен добив - движението на скална маса от челата до събирателните пунктове в складове и депа (до 40%). Ефективността на движението на кариерните товари се постига чрез организиране на стабилни потоци от полезни изкопаеми и открити материали, по отношение на които се решават въпросите за отваряне на работните хоризонти на кариерата, както и капацитета на използваните превозни средства. Техническите решения за открит добив и неговите икономически резултати се определят от съотношенията на обемите на разкопни и минни дейности като цяло и от периодите на дейност на кариерата. Тези съотношения се определят количествено с помощта на коефициента на отстраняване.

Стръмни окопи и полуокопи

По ъгъл на наклон капиталовите окопи са разделени на стръмни. Дълбоко разположените стръмни окопи обикновено се полагат вътрешно. По местоположението си спрямо стената на ямата те се подразделят на напречни и диагонални. Напречните стръмни окопи се използват в случаите, когато общият ъгъл на наклона на страната на ямата е по-малък. Диагоналните стръмни траншеи обикновено се използват за поставяне на асансьори на конвейер и превозни средства. Стръмните окопи са характерни, когато транспортните берми (рампи) са оставени от неработеща страна.

Временни конгреси

Основната разлика между временните рампи и плъзгащите се рампи е следната:

1. Временните рампи не се движат (не се плъзгат) при редуване на работа на горните и долните пейки в рамките на рампите;

2. Изграждането на временни рампи, като правило (при скални и полускални образувания), включва пробиване и взривяване на скалния блок в рамките на рампата до височината на рампата и задвижване на рампата, най-често с движението на рампата. взривена скала на пода с багер или булдозер;

3. Разработването на стари рампи се извършва чрез изкоп на взривената скала с товарене в автомобилния транспорт;

Маршрутът на временните изходи е прост или кръгов, коефициентът на удължение на обикновения временен маршрут зависи главно от ширината на работната платформа. Изходните рампи могат да бъдат в непосредствена близост до хоризонти на наклон на кормилното управление, омекотен наклон (с нежна вложка) и на площадката. Прилягането на водещ склон е характерно за рампи на горните, вече отработени хоризонти с преминаване на автомобили по тези рампи.

При решаване на практически задачи определянето на силите, предавани от почвата към вертикалните или наклонени ръбове на конструкцията, обикновено се разграничава от общото напрегнато състояние на почвената маса като отделен проблем. Типични конструкции, за които е от съществено значение оценката на налягането на почвата Е, са различни видове подпорни стени (фиг. 6.1, а), стени на мазета (фиг. 6.1, б), опори на мостове (фиг. 6.1, в), хидравлични конструкции (фиг. 6.1, г), ограждане на фундаментни ями, прегради и др.

Ориз. 6.1.Натиск на почвата върху различни структури.

1 - зона („призма“) на срутване на земята;

2 - зоната („призма“) на срутване на почвата.

Експериментите и теренните наблюдения убедително показват, че налягането на почвата Е върху конструкцията зависи значително от посоката, големината и характера на преместванията на вертикалните или наклонени контактни повърхности на конструкцията, по които се осъществява взаимодействието с почвената маса. .

Нека разгледаме ефекта от преместванията на примера на най-простата подпорна стена (фиг. 6.2). В случай на уверено неподвижна стена (фиг. 6.2, в) деформациите на почвата възникват без странично разширение и следователно под действието само на собственото тегло на почвата можем да приемем σ x = ξσ z = ξγ gr z, където ξ е коефициентът на страничен натиск на почвата (виж раздел 3.3, f-la 3.23). В този случай общото странично налягане на единица дължина на стената (в посока, перпендикулярна на равнината xz) се определя като E 0 = ξγ gr h 2/2. Налягането E 0 обикновено се нарича налягане в покой, тъй като стойността на коефициента ξ в E 0 съответства на случая на липса на странични измествания на почвата.

Ориз. 6.2.Зависимост на натиска на почвата от големината и посоката

хоризонтално изместване на стена или конструкция.

Под действието на натиск на почвата може да възникнат измествания U на конструкцията към страната на засипващата почва (на фиг. 6.2, взета със знак минус, т.е. U< 0). При этом в массиве грунта образуются поверхности скольжения, и постепенно формируется область обрушения, которую называют колапс призма (клин)(1 на фиг. 6.2, б). Силите на съпротивление на срязване, възникващи в изместващата се почва, водят до намаляване на налягането на почвата, което при стойността на преместване U a на конструкцията, определена от образуването на срутваща се призма, достига пределната (минимална) стойност, наречена активно наляганеили рашпица E a (фиг. 6.2, а). Експериментите показват, че за постигане на E a са необходими много незначителни стойности на изместването на стената от земята (U a ≥ (0,0002 ... 0,002) h, където h е височината на стената в m).

Често, в резултат на действието на външни сили, конструкциите се изместват към земята. Това може да се прояви в конструкции, които възприемат големи хоризонтални натоварвания, например в случай на опора на сводест мост (фиг. 6.1, в), хидравлични конструкции (фиг. 6.1, г) в резултат на натиска на вода нагоре по течението.

Когато U на стената се придвижи към земята (фиг. 6.2, d), a повдигаща призма(2 на фиг. 6.2, г) и възникват сили на съпротивление на срязване, което предотвратява движението нагоре. В резултат на това по ръба на стената възниква все по-нарастваща реакция на почвата, която в момента на образуване на призмата на тягата достига максимална стойност, т.нар. пасивно наляганеили съпротивление на земята E p (фиг. 6.2, а). За развитието и създаването на пасивно налягане на почвата е необходимо голямо преместване U p на стената към земята, което значително (с 1 ... 2 порядъка) надвишава U a. Това се дължи по-специално на уплътняването на почвата зад стената. Под действието на външно натоварване, принудително изместващо стената върху земята, почвата първо се уплътнява и едва след това започва да се образува плъзгащата се повърхност - издигането на почвата.

По този начин, под активно наляганеограничителният натиск на засипната почва върху стената (конструкцията) се разбира при условия, когато стената е изместена от засипката (поради деформация на основата от налягането на засипването) и почвата зад стената е преминала в състояние на крайно равновесие. Пасивен натиск- това е пределната стойност на реакцията (реактивно налягане) при принудително изместване на стената към земята при условия, когато почвата зад стената преминава в състояние на гранично равновесие (в рамките на призмата на тягата). Подчертаваме, че по отношение на структурата активното налягане е активно, а пасивното налягане е реактивна сила. Активният натиск на почвата може да бъде една от причините за загуба на стабилност на конструкция или стена (срязване, търкаляне и преобръщане).

За определяне на активния и пасивния натиск върху масивни конструкции с висока твърдост в практиката на проектиране обикновено се използват приблизителни решения, базирани на концепциите на теорията на граничното равновесие (MPE - виж раздел 3.1), разгледани по-долу.

Основните видове земни работи в жилищното и гражданското строителство са разработване на ями, траншеи, планиране на площадката и др.
Анализът на нараняванията в строителството показва, че земните работи представляват около 5,5% от всички аварии, а от общия брой злополуки с тежък изход при всички видове работи 10% са свързани със земни работи.

Ориз. 1. Схема на наклона
Основната причина за наранявания по време на земни работи е срутването на земята. Причините за срутване на почвата са основно развитие на почвата без закрепване с превишаване на критичната височина на вертикалните стени на траншеи и ями, неправилно проектиране на крепежни елементи за стените на траншеи и ями и др.
Разработените почви се разделят на три големи групи: кохезионни (глинести и други); несвързани (пясъчни, насипни) и льосови.
Изкопни работи могат да се започнат само ако има проект за изработка на работа или технологични карти за разработване на почви.
Съгласно правилата за безопасност, изкопаването на ями и плитки окопи в почви с естествена влага и при липса на подпочвени води може да се извършва без крепежни елементи. Има два начина за предотвратяване на срутване и осигуряване на стабилност на почвените маси: чрез създаване на безопасни почвени склонове или чрез поставяне на крепежни елементи. В повечето случаи срутването на почвата възниква поради нарушаване на стръмността на склоновете на изкопаните ями и окопи.
Основните елементи на открит рудник, яма или изкоп без закрепване са ширината l и височината H на пейката, формата на пейката, ъгълът на наклона α и стръмността. Срутването на перваза се случва най-често по линията AC, разположена под ъгъл θ спрямо хоризонта. Обемът ABC се нарича колапсна призма. Колапсната призма се поддържа в равновесие от силите на трепиум, приложени в равнината на срязване.
За кохезионни почви използвайте концепцията за "ъгъл на вътрешно триене" φ. Тези почви освен силите на триене имат и сила на сцепление между частиците. Силите на сцепление са достатъчно големи, така че кохезионната почва да е доста стабилна. По време на разработката (сеченето) обаче почвите се разрохкват, структурата им се нарушава и губят кохезия. Силите на триене и сцепление също се променят, намалявайки с увеличаване на влажността. Следователно стабилността на необезопасените склонове също е нестабилна и се запазва временно до промяна на физико-химичните свойства на почвата, свързана основно с атмосферни валежи през лятото и последващо повишаване на почвената влага. И така, ъгълът на почивка φ за сух пясък е 25 ... 30 °, мокър пясък 20 °, суха глина 45 ° и мокра глина 15 °. Установяването на безопасна височина на пейката и ъгъл на наклон е важно. Безопасността на изкопните работи зависи от правилния избор на ъгъла на наклона.
Въз основа на теорията за стабилността на скалата, критичната височина на вертикална стена при α = 90 ° се определя по формулата на V.V. Sokolovsky:

където H cr е критичната височина на вертикалната стена, m; С - сила на сцепление на почвата, t / m 2; ρ - плътност на почвата, t / m 3; φ е ъгълът на вътрешно триене (C, ρ, φ се определят от таблиците).
При определяне на максималната дълбочина на яма или изкоп с вертикална стена се въвежда коефициент на безопасност, приет равен на 1,25:

Наклонът на яма или изкоп, направен в рохкави почви, ще бъде стабилен, ако ъгълът, образуван от повърхността му с хоризонта, не надвишава ъгъла на вътрешно триене на почвата.
В открити рудници, които са разработени на голяма дълбочина (20 ... 30 m и повече), най-голяма опасност представляват свлачищата, които могат да запълнят долната част на работата заедно с машини, оборудване и обслужващ персонал. Най-голям брой свлачища се случват през пролетта и есента в периоди на активни наводнения, дъждове и размразяване.
Максимално допустимата дълбочина на ями и траншеи с вертикални стени без крепежни елементи H pr, както и допустимата стръмност на склоновете (съотношението на височината на наклона към неговото местоположение - H: l) за различни почви са дадени в таблицата . В случай, че по височината на склона има залягане на различни почви, стръмността на склона се определя от най-слабата почва.
При разработване на ями и траншеи се извършват следните работи с изчислителна обосновка като превантивни мерки за борба с свлачища и срутвания: монтаж на подпорни стени; умишлено срутване на надвиснали сенници; намаляване на ъгъла на наклона чрез почистване с драглайни или разделяне на склона на пейки с устройство на междинни берми.
Закрепването на вертикални стени на траншеи и ями се извършва както с инвентарни, така и с неинвентарни устройства.

Таблица 1. Допустими параметри на склонове, изпълнени без крепежни елементи

Почви	H pr, m	Дълбочина на изкопа, m
		до 1,5		до 3		до 5
		α, град	З: л	α, град	З: л	α, град	З: л
Насипно неконсолидирано Пясък и чакъл Пясъчна глинеста почва Глина Глина	1 1 1,25 1,5 1,5	56 63 76 90 90	1:0,25 1:0,5 1:0,25 1:0 1:0	45 45 56 63 76	1:1 1:1 1:0,67 1:0,5 1:0,25	39 45 50 53 63	1:1,25 1:1 1:0,85 1:0,75 1:0,5

Видовете крепежни елементи могат да бъдат различни. Техните проекти зависят от вида на почвата, дълбочината на изкопа и проектните натоварвания. В кохезионни почви с естествена влага се поставят щитови опори (с празнина в една дъска, а при влажни рохкави почви - твърди. Дистанционерите на такива опори се правят плъзгащи се.
Монтажите разчитат на активно налягане на земята. Активно налягане в песъчливи почви, където силите на сцепление между частиците са незначителни, Pa,

където H е дълбочината на изкопа, m; ρ - плътност на почвата, t / m 3; φ - ъгъл на откос (ъгъл на вътрешно триене за кохезионни почви), град.
За кохезионни почви, активно натиск на почвата

Където C е адхезията на почвата.
При изчисляване на закрепвания в кохезионни почви трябва да се има предвид, че при изчисляване на ями и окопи почвата на повърхността се разхлабва и губи своята кохезия, поради което втората част от формулата в някои случаи може да бъде пренебрегната.
Графикът на активното налягане на почвата е триъгълник, чийто връх е разположен по ръба на ръба на изкопа, а максималната стойност на налягането p max е на нивото на дъното на изкопа.

Ориз. 2. Схема на таблото:
1 - дистанционери; 2 - стелажи; 3 - щитове; 4 - диаграма на налягането
Ориз. 3. Анкерни окопи:
1 - котва; 2 - мъжка линия; 3 - колапс призма; 4 - щитове; 5 - багажник
При крепежните елементи от дистанционен тип, крепежните дъски, стелажите и дистанционерите подлежат на изчисление. Дистанционерите са проектирани за здравина и стабилност.
Разстоянието между стълбовете на инвентарното закрепване на таблото зависи от ширината на използваните дъски h:

В случаите, когато дистанционните елементи в крепежните елементи на изкопа затрудняват извършването на строителни и монтажни работи в тях, например при полагане на тръбопроводи или други комуникации, вместо дистанционери се използват скоби и анкери.
Трябва да се отбележи, че устройството и демонтажа на използваните неинвентарни крепежни елементи, състоящи се от отделни дъски, стелажи и подпори, са свързани с отнемаща време и опасна работа. Демонтирането на такива крепежни елементи е особено опасно. Освен това крепежните елементи без инвентар изискват голям разход на материали и имат нисък оборот на крепежния материал, което увеличава цената им.
Външно допълнително натоварване при разработване на изкоп (изсипване на почва, монтаж на строителни машини на ръба на склон и др.) може да предизвика срутване на почвените маси, ако не се вземе предвид тяхното местоположение.
Отчитането на допълнителните натоварвания при определяне на активното налягане на почвата се извършва чрез привеждане на допълнителното натоварване до колапс, равномерно разпределен върху призмата с плътност, равна на плътността на плътната почва.

Ориз. 4. Схема на образуване на "козирката" а
Ориз. 5. Монтаж на багер при разработване на яма или изкоп
Получената допълнителна височина на натоварване се добавя към дълбочината на изкопа. При разработване на дълбоки ями с багер, оборудван с права лопата и монтиран на дъното на изкопа, се образува "козирка".

Таблица 2. Допустими разстояния L
Това се дължи на факта, че при тази инсталация багерът образува наклони, равни на 1/3 от височината на стрелата. Опасността от срутване на "козирката" води до необходимостта от монтиране на багери, оборудвани с багер на върха на изкопния изкоп. Когато се намира в близост до разрез с неукрепени откоси на строителни машини, е необходимо да се определи разстоянието L от най-близката до разреза опора на машината до ръба на наклона (фиг. 1). Това разстояние зависи от височината на изкопа Н, вида и състоянието на почвата и се определя от табл. 1 и по формулата

При издигане на сгради и конструкции от готови конструкции и части с помощта на голям брой строителни машини и механизми, строителната площадка се превръща в монтажна площадка.
Монтажът на конструкции се състои от взаимосвързани подготвителни и основни процеси. Подготвителните процеси включват изграждане на писти за кран, доставка на конструкции, разширено сглобяване на части, подреждане на скелета за работа на монтажници, основните са окачване на конструкции, повдигане, монтаж на конструкции върху опори, временно закрепване, подравняване и окончателно закрепване на монтираните елементи. Повечето аварии при монтажа на строителни конструкции се дължат на грешки в проектирането на сгради и конструкции; при производството на конструкции във фабрики, в работни проекти и др.
Основните въпроси на безопасната организация на работата, в допълнение към избора на най-рационалния метод на монтаж и подходящата последователност за инсталиране на отделни елементи, са: определяне на необходимите устройства за производство на всички видове инсталационни процеси и работни операции (видове проводници или други фиксиращи устройства, такелажно оборудване и др.); методи за монтаж, които предотвратяват появата на опасни напрежения в процеса на повдигане на конструктивни елементи; методи за временно закрепване на монтираните елементи, осигуряващи пространствената твърдост на монтираната част на сградата и стабилността на всеки отделен конструктивен елемент; последователността на окончателното фиксиране на елементите и отстраняването на временни устройства.
Най-важният фактор за елиминиране на наранявания по време на монтажа на строителни конструкции е правилното изчисляване на конструкциите по време на транспортиране, съхранение и монтаж.
По време на транспортиране конструкциите с големи размери трябва да се монтират на две опори и да се изчисляват според схемата на греда с един участък. Приетата проектна схема по време на транспортиране, като правило, не съвпада с проектната схема, приета при изчисляване на конструкцията за основното въздействие. Дървените подложки, върху които стои конструкцията, трябва да бъдат проверени за смачкване.

Ориз. 6. Схема за закрепване на фермата по време на транспортиране:
1 - дистанционер; 2 - кабел; 3 - скоба; 4 - ферма; 5 - ремък; 6 - тяга; 7 - контур
При транспортиране на дълги колони върху отвори опората на ремаркето трябва да е подвижна, позволяваща свободно въртене, за да се елиминира страничният огъващ момент. Броят на подредените редове във височина се приема до 5.

Ориз. 7. Повдигане на фермата чрез траверса:
1 - траверс; 2 - ферма
Стенните панели и преградите се транспортират във вертикално или наклонено положение. В този случай са възможни опасни странични удари в равнината на най-малката твърдост на панела. За тяхното локализиране се използват специални амортисьори, монтирани в носещите части. При транспортиране на големи ферми от край до край се използват специални панелни камиони, а напречните сечения се проверяват за най-опасните участъци от елементите на фермата. Определянето на усилията в скоби и възли на ферми се извършва по методите на структурната механика, като се вземе предвид коефициентът на динамичност и възприетата система за поддържане на фермата по време на транспортиране. На панелните транспортери фермите се фиксират с помощта на ограничители и скоби (фиг. 1).
Безопасността на работа по време на монтажа на конструкциите се осигурява преди всичко от правилно проектирани траверси и сапани. При повдигане и монтиране на ферми (фиг. 5.2) в отделни елементи, силите могат да бъдат значително по-големи от тези, изчислени при експлоатационни натоварвания. При тях също е възможно да се променят признаците на напрежения - опънатите елементи могат да бъдат компресирани и обратно. Следователно, като правило, при повдигане, траверсът е фиксиран към средните възли на фермата.
Изчисляването на колоните за натоварването, възникващо по време на повдигане, не се извършва допълнително. Работните чертежи на колоните предвиждат възможността за безопасното им повдигане от хоризонтално във вертикално положение (фиг. 3).

Ориз. 8. Повдигане на колона:
1 - колона; 2 - кабел; 3 - захват на рамката; 4 - дървена облицовка
При монтиране на колона в фундаментно стъкло, колоната трябва да бъде закрепена с скоби или клинове, преди да се вгради основата (фиг. 4). И в двата случая колоната се изчислява за действието на ветровото натоварване. Ако не са правилно закрепени, може да се получи преобръщане или накланяне на колоните. В общ вид уравнението за стабилност има формата

където K е коефициент на безопасност, равен на 1,4; M 0 - преобръщащ момент от вятъра, N · m; M y - задържащ момент, създаден от масата на колоната, N · m; M затворен - същото, закопчаване, Nm.
В случаите, когато според направеното изчисление не е осигурена стабилност, се използват инвентарни клинови зъбци и стоманени проводници.

Ориз. 9. Временно закрепване на колони по време на монтаж:
1 - скоба; 2 - скоба; 3 - колона; 4 - клинове; 5 - основа
Ориз. 10. Временно закрепване на конструкции:
а - екстремна ферма; б - средни стопанства; 1 - колона; 2 - ферма; 3 - разтягане; 4 - дистанционер
Сглобените отделни елементи на конструкцията (колони, ферми, греди) трябва да образуват стабилни системи до приключване на пълния набор от монтажни работи. За това отделни части на монтираните елементи се свързват в пространствено твърди системи с помощта на постоянни връзки, греди или временни скоби.
При повдигане на конструкции се използват сапани, стоманени и конопени въжета, траверси и различни захвати.
Методът на окачване и конструкцията на сапана зависят от размерите и теглото на монтирания елемент, разположението на точките на слинг върху повдигания елемент, използваното подемно оборудване, условията на повдигане и позицията на елемента при различни етапи на монтаж. Слинговете се делят на гъвкави с един, два, четири и шест разклонения и твърди, като траверси или захвати.
Усилие във всеки клон на прашката

Където α е ъгълът между вертикалата и линията; G е теглото на повдигания товар, N; n е броят на сапаните; k - коефициент.
С увеличаване на ъгъла на наклон на клоните на прашката, натискащите сили в тях се увеличават. Вземете α = 45 ... 50 °, а ъгълът между клоните на линиите е не повече от 90 °.
Дължина на крака на прашка

където h е височината на прашката; b - разстоянието между линиите по диагонал.
Ориз. 11. Диаграма на усилията в клоните на прашката
Ориз. 12. Зависимост на усилията в клоните на прашката от ъгъла между линиите
Понякога вместо въжета за прашка се използват вериги. Изборът на въжета или вериги се извършва според най-високото напрежение на клона на въжето S:

където P е натоварването на скъсване, което се приема от силата на скъсване на въжето, посочена в заводския паспорт или от диаметъра на връзката на веригата, N; K - коефициент на безопасност (3 ... 8), в зависимост от вида на сапаните и подемните механизми.
За да се увеличи експлоатационният живот на сапаните, да се предотврати смачкване и протриване един срещу друг или срещу острите ъгли на ръбовете на конструкциите, усукване, удари, се използват инвентарни метални облицовки.
Твърдите сапани се използват, когато височината на повдигане на монтажния кран е недостатъчна или когато повдиганата конструкция не позволява използването на гъвкави сапани. По правило се използва твърд прашка под формата на траверс. Най-разпространените траверси са получени при монтажа на сглобяеми стоманобетонни ферми и греди, особено предварително напрегнати, както и метални конструкции с големи разстояния. Траверсите се използват от два вида: огъване и компресиране.
Напоследък все по-често се използва прогресивният метод за монтаж на едроблокови конструкции, което дава възможност да се намали тяхната интензивност на труда, да се повиши безопасността на работа и да се увеличи времето за строителство. Размерите и теглото на стоманените конструкции, изпращани от заводите, са ограничени от товароносимостта на превозните средства и размерите на производствените съоръжения. Обикновено дължината на изпратените елементи е 12 ... 18 m. Понякога, по желание на клиентите, покривните ферми се доставят с дължина до 24 m.
При производството на различни строително-монтажни работи се използват скелета и скелета от метални тръбни елементи, в работата на които има дефекти, често водещи до срутване. Скелето и скелето са временни, но многократни строителни конструкции.
Понякога могат да възникнат тежки групови аварии поради срутване на гората. Анализът на редица аварии показа, че тяхното срутване възниква по редица причини, които са разделени на три групи.
Първата група е комплекс от причини, причинени от незадоволителното проектиране на скелето, без да се отчитат действителните експлоатационни условия на конструкцията. Например, закрепването на скелета към вертикалната повърхност на строителен обект се извършва с помощта на анкерни тапи с различни конструкции, разпределени през две нива по височина и през два участъка по дължината на сградата. Въпреки това, не винаги е възможно да се извърши закрепване по този начин поради различните характеристики на конструкциите, към които трябва да бъдат закрепени тези скелета. При промяна на схемата на закрепване на скелето към сградата се променят работните условия на скелето за различни видове натоварвания, структурната схема се променя, което може да причини авария в последната.
Втората група - причините, открити на етапа на производство и монтаж на скеле. Инвентарното скеле трябва да се произвежда по промишлени методи. На практика обаче това не винаги е възможно. Често скелето се изработва директно на строителната площадка без подходящ проект или с резки отклонения от проектните стойности и размери. Често при сглобяването на скелета строителите заменят липсващи елементи с други без изчислена и теоретична обосновка за такава подмяна. Преди да монтирате конструкцията на скелето, е необходимо внимателно да подготвите основите за тяхното по-нататъшно инсталиране, тъй като стабилността на цялата конструкция зависи от състоянието на опората. При монтажа на скеле е необходимо да се осигури необходимото отводняване на повърхностни и подземни води, неспазването на което заплашва да наруши основата под скелето.
Третата група - причините за срутване на горите се отнасят до етапа на тяхната експлоатация. Те често са резултат от недостатъчно техническо ръководство или липса на надзор по време на монтажа и експлоатацията на скелето.
Според статистиката значителен брой горски аварии се случват поради претоварване. Нарушаването или изменението на схемата на натоварване на скелета, които обикновено са проектирани за определен вид натоварване по предварително планиран модел на неговото местоположение, може да доведе до тяхното срутване.
Скелето се състои от стелажи, разположени в два реда със стъпка между стелажи в две взаимно перпендикулярни посоки, равна на 2 m в осите, както и надлъжни и напречни напречни греди, монтирани на всеки 2 m височина. За да се гарантира липсата на изместване на възлите във всяко ниво, хоризонталните диагонални връзки се монтират през 4 ... 5 панела.
Според метода на свързване на елементите на скелето един към друг, най-разпространени в строителната практика са два вида метални тръбни скелета.
Скелето без болтове има фиксирана рамкова конструкция както за зидария, така и за довършителни работи. Нипелите са заварени към стълбовете, а кръглите стоманени куки са огънати под прав ъгъл към носачите. При този метод на закрепване монтажът на всеки хоризонтален елемент на скелето се свежда до въвеждането на куки в съответните разклонителни тръби на стелажите до упор.
Скеле от друг вид - на фуги под формата на шарнирни скоби. В този случай се вземат различни разстояния между стълбовете спрямо натоварванията по време на зидария и довършителни работи.
Пространствената твърдост на цялата рамка на скелето се осигурява допълнително чрез поставяне на диагонални връзки във вертикалната равнина по външния ред стелажи в три крайни панела в двата края на секциите на скелето.

Ориз. 13. Скеле върху безболтови връзки:
а - схема на свързване на скелето; b - детайл за поддържане на тръбната стойка; в - интерфейсът на хоризонталните елементи със стелажа; d - възел, закрепване на скелето към стената
По проект се различават рамково скеле, стълбищно скеле, стелажно скеле, окачено скеле. Според предназначението си горите се разделят: за производство на камък и стоманобетон, довършителни и ремонтни работи; монтаж на конструкции; издигане на сводове от черупки.
Ориз. 14. Скеле с шарнирни скоби:
а - схема на свързване (размери в скоби - за довършителни работи); b - елемент от пантата
Горите, използвани за зидария, се монтират (застрояват) в хода на работата. Скелето за довършителни и ремонтни работи се издига на цялата височина на обекта преди започване на работата. Лев за монтажни работи се използва като временни опори за монтирани конструкции. Те трябва да съответстват на теглото на конструкциите, които ще бъдат монтирани. Скелите за изграждане на сглобяеми и монолитни стоманобетонни черупки имат сложна твърда пространствена рамка. Такива скелета се изработват по индивидуални проекти, в зависимост от конструкциите на черупките, като се вземе предвид технологията на изграждане на черупката.
По естеството на опората скелето се разделя на неподвижно (неподвижно), подвижно, окачено и повдигащо се.
Описаните по-горе гори са стационарни. Максималната височина на такива скелета се определя чрез изчисление и достига 40 м за зидария, и 60 м за довършителни работи. Когато височината на обекта надвишава 60 м, се използва окачено скеле. Такива скелета са окачени за конзоли, прикрепени към горната част на съоръжението. Мобилните и подемни скелета се използват за ремонтни дейности по фасади на сгради с височина 10 ... 15 м. Те са проектирани за собствена стабилност, поради което долните им опорни рамки са разширени до 2,5 m.
Стабилността на секцията на скелето зависи както от приложените вертикални натоварвания, така и от системата на закрепване на секцията, скелето към обекта.
За организиране на работни места на малки участъци от предната част на строително-монтажните и ремонтни работи вътре в помещенията се монтират скелета. По дизайн те са разделени на: сгъваеми, блокови, шарнирни, окачени, телескопични.
Сгъваемите скелета се състоят от отделни елементи и са трудоемки по време на монтаж, демонтаж и транспорт, което ограничава използването им.
Блоковите скелета са обемен елемент, преместван от етаж на етаж от кулокран. Някои видове блокови скелета имат колела за придвижването им в рамките на пода. От комплект блокови скелета те подреждат лентово покритие по стената с ограда на свободния ръб и, ако е необходимо, покриване по цялата площ на стаята.
Окачените скелета са предназначени за работа на височина. Те включват люлки с панти. Люлките се използват за ремонтни дейности по фасади на сгради. Самоповдигащите се люлки в краищата имат лебедки, които могат да бъдат ръчни или електрически задвижвани (в последния случай електродвигателите могат да работят синхронно и поотделно, за да елиминират изкривяванията).
Окачените скелета се използват за монтаж на греди или ферми. Те са укрепени заедно със стълбите на колоните, още преди издигането на тези колони.
Скелата на телескопични кули се използват както във високи сгради, така и за работа на открито. Състоят се от платформа с предпазители и опора. Платформата може да се повдига и спуска. Носещата част може да бъде автомобил.
В случаите, когато е невъзможно или непрактично подреждането на скелета, скелета и огради по време на строително-монтажните работи, работниците трябва да бъдат снабдени с предпазни колани.

Ориз. 15. Монтаж на колона:
1 - окачено скеле; 2 - шарнирна стълба
Ударопоглъщащият елемент е лента, зашита със специален шев, който амортизира динамичното натоварване при падане поради прекъсване на шева.
Предпазните колани на марките VM (steeplejack-fitter) и BP (upper worker), освен колана, имат презрамки за бедрата и ремъци за гърдите. Когато човек падне от височина, такъв колан разпределя равномерно натоварването върху цялото тяло, което изключва възможността за фрактура на гръбначния стълб. Коланите и карабинерите се сменят два пъти годишно, като се тестват за здравина със статично натоварване от 2 kN.