Способность земляных сооружений сохранять предусмотренные проектом форму и размеры называется их устойчивостью.
Устойчивость насыпей, траншей и котлованов в первую очередь обеспечивается правильным выбором крутизны их откосов. Откосы — это наклонные боковые поверхности земляных сооружений. Устанавливая эту крутизну, необходимо учитывать высоту или глубину сооружения, разновидность грунта, его влажность и угол естественного откоса (угол между линией горизонта и наклонной плоскостью, по которой частицы грунта, отсыпанного без сотрясений, толчков и колебаний, перестают двигаться под действием силы тяжести).
Величину угла естественного откоса грунта определяют опытным путем и выражают в градусах окружности. У несвязных сыпучих грунтов (песка, гравия) эта величина зависит от силы внутреннего трения, на которую влияет гранулометрический состав и влажность грунта. В глинистых грунтах внутреннее трение дополняется силами сцепления, которые обеспечивают равновесие частиц, находящихся под действием внешних сил.
Крутизну откосов земляных сооружений обычно выражают отношением высоты откоса к его заложению (проекции на горизонтальную плоскость). Наибольшая допустимая крутизна котлованов и траншей без крепления приводится в таблице 1.
Крутизну откосов котлованов и траншей глубиной более 5 ж, а также менее 5 м, но при неблагоприятных гидрогеологических условиях (наличие грунтовых вод и пр.) устанавливают в проекте сооружения.
Таблица 1 Наибольшая допустимая крутизна откосов выемок
Откосы насыпей делают более пологими, чем выемок, так как насыпной грунт обладает меньшей устойчивостью по сравнению с неразработанным, Устройство котлованов и траншей без откосов, т. е. с вертикальными стенками, допускается только в грунтах естественной влажности и на определенную глубину:
— в насыпных песчаных и гравелистых грунтах — не более 1 м;
— в супесях — не более 1,25 м;
— в суглинках и глинах — до 1,5 м;
— в особо плотных нескальных грунтах — не более 2 м. Во избежание обвалов, которые могут возникнуть в результате потери устойчивости, разработку котлованов и траншей большей глубины ведут с креплением вертикальных стенок.
При глубине траншей до 3 м применяют крепления из досок с прозорами (рис. 94, а), а от 3 до 5 м — сплошные (рис. 1, б). Крепление устанавливают по мере разработки траншеи, подводя доски снизу к установленным ранее и прижимая их к стенкам траншеи распорками.
Рис. 1 Крепление стенок траншей и котлованов:
а — горизонтальное с прозорами; б — горизонтальное сплошное; в — анкерное крепление стенок котлована; 1 — распорки; 2 — доски; 3 — бобышки; 4 — стояки; 5 — сваи; 6 — анкерная свая
Котлованы крепят досками или щитами, которые прижимают к стенкам выемки анкерными сваями (рис. 94,в). Для крепления выемок глубиной более 5 м разработаны специальные виды креплений, которые устанавливают в проекте производства работ применительно к местным условиям.