Разрушение причальной стенки в порту Гётеборг (Швеция)

Большое число аварийных случаев с насыпями, возведенными на пластичных глинах в Швеции, побудило администрацию государственных железных дорог создать для изучения этого вопроса специальную геотехническую комиссию. Работа комиссии и других шведских инженеров привела к разработке метода оценки степени устойчивости откосов, который обычно стали называть шведским методом круглоцилиндрических (или круговых) поверхностей скольжения. Этот метод был впервые предложен К.Е. Петтерсоном. На рис. 8.6 нашли отражение данные полевых наблюдений, положенные в основу этого метода. Поперечное сечение причальной стенки в Гётеборгском порту, где глубина воды была равна 25 футам, изображено на рис. 8.6 сплошными линиями. Так как мощность пласта пластичной глины превышала 150 футов, то около 50 футов ее были удалены, как показано на схеме, с помощью землечерпалки и заменены песком, в который и были забиты сваи, несущие облегченный железобетонный ростверк ячеистого типа.

5 марта 1916 г. несколько сот футов набережной сместились в сторону моря, заняв положение, показанное на рис. 8.6 более тонкими линиями. Это положение сооружения, обнаженный участок GG' поверхности скольжения, а также подъем дна гавани (пунктирные линии) говорят о том, что повреждение набережной произошло в связи с ее поворотом вокруг некоторого центра. Современные способы отбора образцов с ненарушенной структурой из глубоких скважин и методы испытания по оценке сопротивления сдвигу пластичной глины в то время еще не были разработаны. По этой причине Феллениус позже провел ряд обратных расчетов с подбором различных цилиндрических поверхностей скольжения, чтобы определить исходя из различных предположений возможные предельные сочетания сцепления с и угла внутренного трения φ грунта, соответствующих коэффициенту запаса устойчивости сооружения, равному единице. Для всех таких поверхностей общей являлась точка G закола на поверхности грунта. Другой конец поверхности скольжения пересекал дно водоема где-то между точками А и Е. Наиболее вероятно, что это положение отвечало точке В. Учитывая эти граничные условия, было выполнено с помощью подбора огромное число пробных расчетов исходя из различных вероятных положений центра вращения 0. Было установлено, что при положении центров, указанном на рис. 8.6, получаются наименее благоприятные результаты расчетов в сопоставлении с остальными центрами 0, подвергнутыми проверке. Предположение о сопротивлении грунтов сдвигу только за счет внутреннего трения (с=0) отвечает дуге GE, наиболее близко расположенной к поверхности грунтовой толщи. Это логично, так как предположение о том, что φ > 0, означает, что сопротивление грунта сдвигу увеличивается с глубиной. Это приводит к выводу о малой вероятности потери устойчивости сооружения с его сдвигом по поверхности скольжения, глубоко заходящей в толщу грунта.

По тем же причинам предположение, что φ = 0, отвечает дуге GA, наиболее глубоко опускающейся в толщу. Промежуточное положение дуги GB соответствует промежуточным значениям с и φ (φ = 4°). Дуга с несколько меньшей кривизной, чем GB на рис. 8.6, была первоначально принята Петтерсоном для расчетов при условии отсутствия в грунте сцепления (с = 0). При таком допущении коэффициент запаса, равный единице, отвечал значению φ = 9°40'. Таким образом, сдвиг по дуге GB при сопротивлении грунта сдвигу только за счет трения несколько менее вероятен, чем вдоль дуги GE, так как для условия предельного равновесия при скольжении по дуге GE требуется более высокое сопротивление грунта сдвигу, характеризуемое значением φ = 10°20'.

Приведенные выше данные показывают, что вращательный характер некоторых оползней вдоль криволинейных поверхностей, глубоко заходящих в толщу пластичных глин, является несомненным. Однако из этих данных вытекает также, что незначительное отклонение в предполагаемом положении поверхности скольжения оказывает намного меньшее влияние на степень общей устойчивости сооружения, чем изменения в предполагаемых значениях сопротивления глинистых грунтов сдвигу.