STATECZNOŚĆ SKARP W GRUNTACH SYPKICH

Wytrzymałość gruntów sypkich na ścinanie charakteryzuje tylko kąt tarcia wewnętrznego, dlatego też określenie stateczności skarp w gruntach sypkich (
= 0) jest bardzo proste.

Łatwo wykazać, że gdy grunt w skarpie jest poddany tylko działaniu sił grawitacyjnych oraz gdy kąt nachylenia skarpy do poziomu jest równy kątowi tarcia wewnętrznego (
), wów­czas skarpa znajduje się w stanie równowagi granicznej. Inny wa­runek nie jest już potrzebny. Znaczy to, że jeśli
, to w wy­żej podanych warunkach działają tylko siły grawitacyjne, a skarpa będzie stateczna przy dowolnej wysokości.

Jeżeli natomiast na grunt skarpy będą działać siły grawitacyj­ne i ciśnienie spływowe, to skarpa o dowolnej wysokości będzie w równowadze granicznej tylko wtedy, gdy spełniony zostanie na­stępujący warunek

gdzie

— ciężar objętościowy gruntu w wodzie,

— ciężar wody,

lub

Zatem skarpa będzie stateczna, gdy zostanie spełniony wa­runek

Można też warunek równowagi wyrazić współczynnikiem sta­teczności:

Jeżeli F > l, to skarpa ędzie stateczna.

METODY OKREŚLANIA STATECZNOŚCI

W PRZYPADKU PREDESTYNOWANYCH LINII POŚLIZGU

Linie poślizgu o kierunkach z góry wiadomych występują w przypadku warstwowej budowy górotworu, tzn. gdy warstwy są nachylone do dna wykopu. Takie przypadki występują szcze­gólnie często w odkrywkach górniczych na stokach terenów gó-rzystnych i pagórkowatych, a także na terenach nizinnych, gdzie budowa geologiczna została silnie zaburzona działalnością lodow­ca, oraz w rowach tektonicznych.

Stwierdzono, że w płaszczyznach kontaktu warstw wytwarza się cienka warstewka gruntu o konsystencji miękkoplastycznej lub podobnej, którego wytrzymałość na ścinanie jest zwykle zna­cznie mniejsza niż wytrzymałość gruntów warstw kontaktujących się.

Na obliczenie granicznej wysokości skarp dla kilku przypad­ków, najczęściej występujących w praktyce projektowej, podano kilka wzorów.

— Przypadek pierwszy przedstawiono na rys. 4.26 a.

Rys. 4.26. Schemat skarpy z warstewką kontaktową

a — przechodzącą przez jej stopę, b — równoległą do płaszczyzny skarpy

Graniczną wysokość skarpy, obliczoną z równowagi występu­jącej między ciężarem klina odłamu a siłą oporu na ścinanie w płaszczyźnie poślizgu, określa się z równania

Wysokość tej skarpy, obliczoną innym sposobem można też wyrazić wzorami:

gdzie

— spójność gruntu w warstewce kontaktowej,

— kąt tarcia wewnętrznego gruntu w warstewce kontak­towej,

— ciężar objętościowy gruntu klina odłamu,

— wytrzymałość na ścinanie gruntu warstewki kontak­towej,

— kąt nachylenia skarpy,

— kąt nachylenia warstewki kontaktowej, stanowiącej li­nię poślizgu.

— Przypadek drugi przedstawiono na rys. 4.26 b. Nachylenie warstewki kontaktowej jest równe nachyleniu skarpy (a = p), przy czym warstewka ta znajduje się w pewnej odległości za skarpą

We wzorze tym występują oprócz wartości kąta tarcia gruntu warstewki kontaktowej
również kąt tarcia i spójność gruntu klina odłamu
,
.