Влияние фильтрационных сил на устойчивость откосов

Насыщение водой грунта, залегающего на отметках выше свободной поверхности воды, несколько увеличивает его эффективный объемный вес. Из рис. 8.7 видно, что при этом будет увеличиваться вес блоков 6, 7, 8 и 9, а следовательно, и вращающий момент.

Подобный, но даже более четко выраженный эффект создается при неожиданном опорожнении, т. е. при быстром падении уровня воды, омывающей откос, например при быстрых приливных колебаниях в эстуариях. Предположим, что уровень свободной поверхности воды, как это показано на рис. 8.7, понизился в русле на величину Δhw. Потребуется некоторое время для того, чтобы вода, заполняющая поры в грунте, имела возможность в условиях дренирования откоса снизиться до этого нового уровня. Тем временем вес, например, блока 7 будет увеличиваться, так как эффективный вес призмы шириной a'b' и высотой Δhcr, установленный для стадии начального уровня исходя из объемного Beda грунта во взвешенном состоянии, будет после падения уровня зависеть от объемного веса грунта в насыщенном состоянии (без взвешивания). Таким образом, эффективный объемный вес этой призмы почти удвоится.

В некоторых случаях оказывается возможным построить гидродинамическую сетку с тем, чтобы по ней определить фильтрационные силы. На рис. 8.11 приводится пример такого построения для верхового откоса плотины Форт-Пек в двух случаях — до и после происшедшего там оползания откоса. Плотина намывная. Авария произошла в период возведения плотины. Наблюдения в контрольных скважинах показали, что кривая депрессии находилась в положении, изображенном на рис. 8.11, а. За кривую депрессии можно принять верхнюю линию тока аа по рис. 8.11, б. Положение нижней линии тока bb определяется исходя из симметрии плотины и поверхности водонепроницаемых сланцев. Точки пересечения кривой депрессии эквипотенциалями можно определить с помощью графического построения, показанного на рис. 8.11,б. Следует отметить, что эти точки пересечения размещаются в верхней части кривой депрессии аа более близко друг к другу, чем в нижней части. Это говорит о меньшей здесь водопроницаемости грунта, чем в нижней части плотины. Другими словами, здесь имел место постепенный переход от непроницаемого внутреннего ядра к проницаемой внешней призме. Учитывая это обстоятельство, в соответствии с методикой, изложенной ранее, после нескольких попыток могла быть построена гидродинамическая сетка, приведенная в конечном виде на рис. 8.11,б. После этого для каждого прямоугольника гидродинамической сетки могла быть определена фильтрационная сила и отсюда установлено расчетом вызванное ею приращение вращающего момента. Сумма этих приращений по всей гидродинамической сетке может быть затем добавлена к величине вращающего момента, определенного по выражению (8.11). Следует отметить, что в этом случае во избежание двойного учета объемный вес грунта в части плотины, расположенной ниже кривой депрессии аа, должен приниматься в соответствии с выражением (4.11) во взвешенном состоянии.

Построение гидродинамических сеток для условий понижения уровня воды еще более сложно и неопределенно, так как обычно не бывает известно и подлежит определению положение кривой депрессии. При этом условии метод оценки влияния внезапного понижения уровня воды, в соответствии с указаниями к рис. 8.7, в силу своей простоты, по-видимому, предпочтительнее.

Наличие в глинистой толще берегового склона тонких горизонтальных линз песка, связанных с залегающей по соседству большой массой песка, может иногда оказывать вредное влияние на его устойчивость. В период дождливых сезонов уровень грунтовых вод в толще песка может значительно подняться и, следовательно, вызвать большое противодавление в песчаных прослойках и линзах. При этом условии опасность развития здесь оползня может возрасти.