Объем котлована с откосами формула: Расчет объема котлована – что нужно знать?

Содержание

Расчет объема грунта котлована с откосами в Москве и Московской области

Как выполняется расчет объема грунта котлована?

Наша компания ООО «ГеоГИС» качественно и точно производит расчет объема грунта котлована в м3. Услуга действительно заслуживает внимательного и ответственного отношения, так как выемка грунта и так называемые работы «нулевого цикла» являются весьма затратным пунктом в смете. Этот дорогостоящий процесс должен быть тщательно просчитан и организован – так можно избежать перерасхода средств.

Наши опытные специалисты оперативно произведут необходимые вычисления и предоставят заказчику точную информацию о том, сколько грунта должно быть выбрано, перевезено либо распределено по территории. Это позволит инвестору контролировать процесс реализации земляных работ подрядчиками. А чтобы гарантировать качественный расчет объема грунта котлована, мы используем самое современное оборудования для выполнения исследований, передовые технологии и инновационное компьютерное обеспечение.

Расчет объема котлована с откосами в Москве: выбор метода для определения объемов

Чтобы получить достоверные данные, наши квалифицированные инженеры-геодезисты непременно учитывают вид почвы, ее удельный вес и другие важные показатели, позволяющие правильно определить оптимальный способ расчета. Определить метод и подходящую расчетную формулу для конкретного вида земляных работ, позволяет наличие информации о:

  • рельефе местности;
  • объеме работ;
  • площади сооружения;
  • использованные методы при осуществлении работ.

Кроме того, при выборе метода, с помощью которого будет произведен расчет объема котлована с откосами определенной крутизны, нашими специалистами обязательно учитываются требования клиента, указанные в индивидуальном техническом задании.

Как осуществляется расчет объема котлована?

При разработке земляного сооружения, оно может быть представлено, как стандартное геометрическое тело.

Заказчики полагают, что это позволяет выполнить расчет объема котлована с откосами для обеспечения устойчивости сооружения по простым геометрическим формулам. Но как уверяют наши квалифицированные специалисты, на самом деле расчет объема котлована имеет свои особенности, – в первую очередь нужно иметь данные о точном размере объекта.

На сегодня, профессиональный расчет объема котлована выполняется нашими штатными специалистами с обязательным определением объемов разных геометрических фигур, чем определяется форма определенных сооружений. Заказчик обязательно получает полную информацию об ограничении объема грунта плоскостями. Это объясняет то, что отдельные неровности существующей земельной поверхности не оказывают никакого влияния на окончательный расчетный объем.

Важно! Расчет объема земляных работ для котлована осуществляется специалистами компании ООО «ГеоГИС» в Москве с учетом обязательного запаса при производстве выемки. Это необходимо для удобства закладки нижнего конструктивного элемента.

Ведь любой котлован всегда выполняется шире на 500-900 мм по периметру от внешней границы предполагаемого фундамента. Это обеспечит устойчивость сооружения, и оно не будет менять форму и первоначальные размеры в процессе эксплуатации.

Почему стоит заказать расчет объема земляных работ для котлована в Москве у нас?

Мы много лет предоставляем геодезические услуги любой сложности в Москве и Подмосковье. Собственный парк оборудования, аттестованная лаборатория и штат квалифицированных специалистов позволяет нам гарантировать качественное выполнение комплексных работ, включая расчет объема земляных работ для котлована в Москве в максимально сжатые сроки.

Чтобы предварительно узнать стоимость расчета объема земляных масс при разработке котлована или другого земляного сооружения, вам следует связаться с менеджерами нашей компании.

ПОЛЕЗНЫЕ СТАТЬИ:

  1. Подсчёт объёмов земляных масс
  2. Расчет объема выемки грунта
  3. Подсчет объемов земляных работ
  4. Расчет пневмотранспорта сыпучих материалов
  5. Расчет объема земли траншеи

Определение объемов и обмер земляных работ

Работа землекопов оплачивается в зависимости от количества выработанного ими грунта, подсчитанного в кубических метрах. Рассмотрим несколько примеров простейших вычислений объемов работ.

Расчет объемов рытья траншеи

Пример 1. Рабочие роют траншею с вертикальными стенками (рис. 10). За день бригада прошла 15 м траншеи. Если в начале траншеи глубина была равна 5,0 м, а в конце 4,0 м, ширина траншеи по дну и поверху — 3,0 м, то объем работ находится так: Определяем две площади поперечного сечения траншеи:

1. В месте начала работ 3*5= 15 кв.м;

2. В месте окончания работ 3*4= 12 кв.м;

Средняя площадь поперечного сечения траншеи получается, если сложить обе площади и разделить пополам:

(15+2)/2=13,5 кв.м;

Если эту среднюю площадь умножить на длину траншеи, пройденную бригадой, то получим:

13,5*15= 202,5 куб. м.

Это и будет искомый объем проделанной бригадой работы за день.

Расчет объема выемки

Пример 2. Сделана выемка для железнодорожного пути. Длины выемки — 20 м. Ширина выемки по дну — 6,0 м. Откосы сделаны с уклоном 1:2 (рис.11). Глубина выемки в одном конце 5 м, а в другом — 4 м.

Ширина выемки поверху равна ширине по дну плюс удвоенная длина заложения откоса. При откосе 1:2 заложение откоса равно двойной глубине выемки. Значит в одном конце ширина выемки поверху будет:

6+(4*2)*2=22 м,

а в другом конце:

6+(5*2)*2=26 м.

Площадь поперечного сечения выемки с откосами равна площади трапеции или половине суммы ширины по дну и ширины поверху, умноженной на высоту. Тогда площадь поперечного сечения в одном конце будет:

(6+22)/2*4=56 кв.м,

а в другом: (6+26)/2*5=80 кв.м.

Для того, чтобы получить объем, надо среднюю площадь поперечного  сечения выемки умножить на длину ее (20 м).

Средняя площадь равна половине суммы площадей в начале и в конце участка выемки, т.е.:

(56+80)/2=68 кв.м.

Если помножить эту среднюю площадь на длину выемки получим:

68*20 = 1360 куб. м.

Это и есть объем выемки.

Расчет объема насыпи

Пример 3. Найти объем насыпи длиной в 50 м, если ширина ее поверху равна 10 м, крутизна откосов 1:1, высота насыпи в начале 2 м, а в конце — 4 м (рис.12). Ширина основания насыпи будет:

  • в начале 10+2*(1*2)=14 м,
  • в конце: 10+2*(1*4)=18 м,

а площадь поперечного сечения:

в начале: (10+14)/2*2=24 кв. м,

в конце: (10+18)/2*4=56 кв. м.

Средняя площадь поперечного сечения насыпи будет:

(24+56)/2=40 кв. м,

а объем: 40*50=2000 куб. м.

 

Котлованы могут быть различного очертания в плане. Объем котлованов получается, если среднюю площадь котлована умножить на его глубину.

Расчет объема котлована под здание

Пример 4. Найти объем котлована под здание, если глубина котлована равна 2,0 м, размеры по дну 10х5, а откосы стенок имеют крутизну 1:1, (1:1,25) рис.13. Площадь дна котлована равна 10х5=50 кв. м. Площадь верхнего сечения котлована равна:

[10+2*(1,25*2,0)]х[5+2*(1,25*2,0)]=15х10=150 кв. м.

Средняя площадь котлована равна:

(150+50)/2=100 кв. м,

а объем равен:

100*2=200 куб. м.

Расчет объема круглого котлована

Пример 5. Найти объем круглого котлована под дымовую трубу котельной. Глубина котлована — 5 м, стенки — отвесные, диаметр котлована равен 10 м. В этом случае объем равен площади дна котлована, умноженной на его глубину. Смотрите рис. 14.

Площадь круглого дна равна диаметру его, умноженному на самого себя и еще на число 3,14 (π) и поделенному на 4, т.е.:

(10х10х3,14)/4=314/4=78,5 кв. м,

а объем котлована будет равен:

78,5х5=392,5 куб. м.

Чем более неровна поверхность земли, тем меньше должно быть расстояние между смежными поперечными профилями выемок и насыпей при подсчете их объемов.

На рис. 15 показано, в каких местах надо брать поперечные площади насыпи при сильно волнистой поверхности земли. На рис.15 1, 2, 3 и. т. д. означают те места, где надо брать площади, а l¹, l² и. т.

д. — расстояние между ними.

Объем участка II насыпи будет равен площади 2+ площадь 3, деленной пополам и умноженной на расстояние l².

Объем всей насыпи равен сумме объемов участков I, II, III и. т. д.

Простейшими приборами для измерения длины, ширины и высоты земляного сооружения является мерная лента и рулетка.

Мерная лента делается из тонкой стали шириной 2-3 см. Длина ленты — 20 м. Лента разделена на метры, полуметры и дециметры (дециметр равен 10 см) (рис. 16).

Рулетка — это тесьма длиной 5, 10 или 20 м, заключенная в футляр, в котором она наматывается на ось, пропущенную поперек футляра (рис. 17). Деления на тесьме имеются метровые, дециметровые и сантиметровые.

Оптимальным вариантов для замера в данный момент является лазерная рулетка и теодолит с нивелиром.

Мне нравитсяНе нравится

Подсчёт объёмов земляных работ (стр. 1 из 3)

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

ФГОУ ВПО «Чувашский государственный университет имени И. Н. Ульянова»

Факультет дизайна и компьютерных технологий

Кафедра дизайна

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Проектирование в дизайне среды»

на тему: «ПОДСЧЁТ ОБЪЁМОВ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ»

Выполнил:

студент группы ДиКТ-61-07

Изранов Валентин Игоревич

Проверил:

В. В. Назаров

Чебоксары 2010

Содержание

Введение

1. Подсчет объёмов земляных сооружений и работ

1.1 Определение объёмов котлованов

1.2 Распределение грунта на основе баланса земляных масс

1.3 Объем котлованов и траншей

1.4 Объемы работ при вертикальной планировке

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Подсчёт объёмов земляных работ достаточно прост. Например, при сложных формах выемок и насыпей их разбивают на ряд более простых геометрических тел, которые затем суммируют. Но для чего же нужен подсчёт? А всё очень просто. Он необходим для того, чтобы:

обоснованно выбрать методы и средства их выполнения,

установить необходимость отвозки или возможность распределения вынутого из котлованов или траншей грунта на прилегающей территории и последующего его использования для устройства обратных засыпок,

определить стоимость и продолжительность производства земляных работ.

Объем земляных сооружений на стадии проектирования подсчитывается по рабочим чертежам, а в процессе производства — по натурным замерам.

Все расчеты производятся по объему грунта в плотном теле. При определении объема разрыхленного грунта учитывают (вводят в расчет) коэффициенты разрыхления. Если на объекте строительства сооружения несколько видов грунта, объемы подсчитываются отдельно по каждому.

Определение объемов земляных сооружений и работ упрощается при применении специальных таблиц, номограмм и особенно современных средств вычислительной техники. Выбор метода подсчета зависит от рельефа местности, вида земляного сооружения и требуемой точности расчетов. Разберемся в этой теме подробнее. Приведем основные формулы подсчета. И сделаем вывод каким способом удобнее рассчитывать объемы земляных работ.

1. Подсчет объёмов земляных сооружений и работ

Подсчёт объёмов земляных работ по устройству выемок (котлованов, траншей) и насыпей при известных размерах достаточно прост. При сложных формах выемок и насыпей их разбивают на ряд более простых геометрических тел, которые затем суммируют. Подсчёт объёмов земляных работ необходим для того, чтобы обоснованно выбрать методы и средства их выполнения, установить необходимость отвозки или возможность распределения вынутого из котлованов или траншей грунта на прилегающей территории и последующего его использования для устройства обратных засыпок, определить стоимость и продолжительность производства земляных работ.

Рис. 1. Схема для определения объёмов земляных работ при устройстве котлованов различной формы, траншей, насыпей: а, б, в — котлованы прямоугольные, многоугольные, круглые; г — траншея с откосами; д — насыпь

1.1 Определение объёмов котлованов

а) Объём котлована Vк прямоугольной формы с откосами (рис. 1, а) определяют по формуле опрокинутой усечённой пирамиды (призматоида):

где Bк и Lк — ширина и длина котлована по дну, м; Bкв и Lкв — то же, поверху; H — глубина котлована, м.

б) Объём котлована, имеющего форму многоугольника с откосами (рис. 1, б),

где F1 и F2 — площади дна и верха котлована, м; Fср — площадь сечения по середине его высоты, м2.

в) Объём круглого в плане котлована с откосами (рис. 1, в) определяют по формуле опрокинутого усечённого конуса:

где R и r — радиусы верхнего и нижнего оснований котлована.

г) Объём квадратного котлована с откосами определяют по формуле опрокинутого призматоида:

д) Объём круглого в плане котлована с откосами (рис. 1, в) определяют по формуле опрокинутого усечённого конуса:

где R и r — радиусы верхнего и нижнего оснований котлована.

Котлованы для сооружений, состоящих из цилиндрической и конической частей (радиальные отстойники, метантенки и др.), которые обычно возводятся группами, т.е. по несколько в одном котловане, отрывают в два этапа: вначале устраивают общий прямоугольный котлован с размерами Bк, Lк понизу и Bкв, Lкв поверху от отметки заложения их цилиндрической частей, а затем делают углубления для конических частей сооружения. Соответственно и объёмы земляных работ определяют в два этапа: вначале рассчитывают объём общего прямоугольного котлована по приведённым выше формулам, а затем объём конических углублений с использованием приведённой формулы усечённого конуса. При расчётах объёмов земляных работ следует также учитывать объёмы въездных и выездных траншей:

где Н — глубина котлована в местах устройства траншей, м; b — ширина их понизу, принимаемая равной при одностороннем движении 4,5 м и при двухстороннем — 6 м; m — коэффициент откоса (уклона) въездной или выездной траншеи (от 1:10 до 1:15).

Общий объём котлована с учётом въездных и выездных траншей:

Vобщ = Vк + nVв.тр.,

где Vк — объём собственно котлована, м3; n — количество въездных и выездных траншей; Vв.тр. — их объём, м3.

Из общего объёма котлована следует выделить объём работ по срезке растительного слоя, которую обычно производят бульдозером или скрепером, а также объём работ по срезке недобора, который оставляют у дна котлована, разрабатываемого экскаватором, чтобы не нарушить целостность и прочность грунта у основания, на которое опирается сооружение.

Объём срезки растительного слоя можно определить по формуле:

Vс = Vск + Vср,

где Vск — объём срезки грунта в пределах котлована, м3; Vср — то же, в пределах рабочей зоны, м3.

Vск = BквLквtс,

где Bкв, Lкв — ширина и длина котлована поверху, м; tс — толщина срезаемого слоя, принимаемая равной 0,15-0,20 м.

Vср = B*l,

где B — ширина рабочей зоны на берме котлована, необходимая для складирования материалов, конструкций и движения строительных машин, принимаемая равной 15-20 м; l — протяженность рабочей зоны, м.

Объём работ по зачистке недобора по дну котлована равен:

Vз.к = BкLкhн,

где Bк, Lк — ширина и длина котлована понизу, м; hн — толщина недобора, м.

Толщина недобора при отрывке котлованов одноковшовыми экскаваторами определяют в зависимости от вида рабочего оборудования экскаватора и вместимости его ковша по табл. № 1.

Таблица № 1. Допустимые недоборы грунта по дну котлованов и траншей

Для определения объёмов траншей продольный профиль траншеи делят на участки с одинаковыми уклонами, подсчитывают объёмы грунта для каждого из них и затем суммируют.

Объём траншеи с вертикальными стенками

Vтр = Bтр(h2 + h3)L/2

или

Vтр = (F1 + F2)L/2,

где Bтр — ширина траншеи; h2 и h3 — глубина её в двух крайних поперечных сечениях; F1 и F2 — площади этих сечений; L — расстояние между сечениями.

Объём траншеи с откосами (рис. 1, д) можно определить по вышеприведённой формуле, при этом площади поперечных сечений

F1,2 = (Bтр + mh2,2)h2,2.

Более точно объём траншеи с откосами можно определить по формуле Винклера:

Для определения объёма траншей, предназначенных для совмещённой прокладки сетей (см. рис. 1, е), площадь их поперечного сечения вычисляют как сумму площадей траншеи полного сечения для трубопровода глубокого заложения и дополнительной траншеи для трубопроводов меньшего заложения. с основанием Bтр1, равным

Bтр1 = Dн + 2×0,2 м

где Dн — наружный диаметр трубопровода

Для удобства подсчёта объёма земляных работ трассу трубопровода разбивают через определённые расстояния (через 100-200 м) на участки (пикеты) и вначале определяют объёмы работ на участках, а затем, суммируя их, определяют объём земляных работ. При этом целесообразно использовать так называемый табличный метод подсчёта земляных работ. С этой целью, определив ширину траншеи по дну (Bтр), разбив трассу на пикеты через l м и определив глубины траншей (H) на каждом пикете (путём построения продольного профиля трубопровода) и определив коэффициенты крутизны откосов (поперечных сечений на каждом из них (m), зная вид залегающих грунтов и глубины выемки, данные записывают в таблицу (табл. № 2).

Таблица № 2. Таблица подсчета объемов земляных работ при разработке траншеи с наклонными откосами

Объём земляных работ на каждом участке в графе 8 определяют путём умножения данных графы 6 на данные графы 7 и затем их суммируют.

Определение объемов грунтовых масс при разработке котлованов и траншей

Объем выемок определяют по объему грунта в плотном теле, т.е. в условиях естественного его залегания. Объем насыпей подчитывают по их геометрическому объему, а требуемое для них количество грунта в плотном теле определяют с учетом коэффициента остаточного разрыхления. При больших размерах котлована в плане и разной глубине его из-за неровностей рельефа местности за расчетную глубину принимают среднеарифметическое значение ее по нескольким наиболее характерным для рельефа точкам.

Объем грунта, вынимаемого из котлована прямоугольной формы (рис. 2.1,а) с откосами, определяют по формуле призматоида

где a b – размеры сторон котлована по дну, м; c d – размеры сторон котлована по верху, м; H – глубина котлована, м.

Для котлована, имеющего в плане форму многоугольника (рис. 2.1,б), объем грунта вычисляется по формуле

где F и F– площадь дна и верха котлована, м2; F – площадь сечения котлована по середине его высоты, м2, определяемая не как среднее значения F и F а по действительным размерам.

Объем котлована с откосами, в сечении форму круга, определяют по формуле опрокинутого усеченного конуса (рис.2.1,г).

При подсчетах объемов земляных работ следует также учитывать объем въездных и выездных траншей

где H – глубина котлована в местах устройства траншей, м; b– ширина их понизу, принимаемая при одностороннем движении 4.5м и при двухстороннем – 6 м; – коэффициент заложения откоса котлована, – коэффициент откоса (уклон) въездных или выездных траншей (от 1/10 до 1/15). Общий объем котлована с учетом въездных и выездных траншей

где V – объем собственного котлована, м3; n – количество въездных и выездных траншей; V – их объем, м3.

Для определения объемов траншей продольный профиль траншей делят на участок с одинаковым уклонами, подчитывают объемы грунта для каждого из них и суммируют

Объем траншеи с вертикальными стенками

где F F – площади траншей в ее двух крайних поперечных сечениях, B -ширина траншей; H H – глубина ее в двух крайних поперечных сечениях.

Объем траншей с откосами (рис.2.1,в) можно определить по вышеприведенной формуле, при этом площади поперечного сечения

Более точно объем траншей с откосами можно определить по формуле Винклера

Физические способы улучшения свойств грунтов

К физическим относятся такие способы, которые обеспечивают улучшения свойств грунтов за счет прохождения в них физических процессов: открытий водоотлив, тампонаж, искусственное замораживание.

Открытый водоотлив. Осушение выемок отрытым водоотливом заключается в том, что при разработке котлована в водоносном грунте подошве выемки придают небольшой уклон к устраиваемому в самой пониженной части приямку (зумпфу), из которого воду откачивают насосами и отводят по водоотводным канавам или лоткам от выемки на расстояние не менее 100м. Для водоотвода применяют поршневые, диафрагмовые и центробежные насосы, всасывающие воду, содержащую разжиженный грунт, с глубины 4-6 м. При разработке траншей приямки устраивают в специальном отсеке траншей (рис. 2.6.).

Искусственное водопонижение. Заключается в понижении гидростатического уровня грунтовых вод ниже нулевой отметки выработки. Оно может осуществляться с помощью легких иглофильтровых установок, эжекторными установками, устройством водопоглощающих и водопонижающих скважин.

Тампонаж заключается в нагнетании в трещиноватые и крупнопористые грунты, обладающие коэффициентом фильтрации больше 80 м/сут, тампонажных растворов или смесей, которые в результате взаимодействия придают грунту водонепроницаемость и монолитность. Нагнетание тампонажных смесей производится через систему тампонажных скважин, расположенных вокруг будущей выработки. Существует три разновидности тампонажа: цементация, глинизация и битумизация.

Искусственное замораживание грунтов заключается в создании искусственного прочного водонепроницаемого ограждения любой формы в плане и замороженного грунта, препятствующего прониканию грунтовой воды или водонасыщенных неустойчивых грунтов в котлован при производстве строительных работ.

В практике используется еще, химические способы улучшения свойств грунтов и электрохимические способы закрепление грунтов.

Объем выемки. Расчет земляных работ

Объем необходимых земляных работ при отрывки траншей и котлованов а также и при планировке территорий производится по формулам объемной геометрии с учетом необходимого «угла естественного откоса» – который откладывается от горизонтали и зависит от свойств и характера грунта:

  • для сухих глинистых грунтов он будет ~ 45°,
  • для влажных глинистых грунтов ~ 35°;
  • для сухих суглинистых грунтов он будет ~ 50°,
  • для влажных суглинистых грунтов – 40°;
  • для сухих песков он будет ~ 28°,
  • для влажных песков ~ 35°.

Можно крутизну откоса задавать с помощью его уклона, т. е. отношения глубины выемки или высоты Насыпи «?» к их заложению «В»: например Н:В = 1: 1 (45°), 1:0,6 (?60°) – 1:0,57735 – (60°) и т. д., где знаменателем отношения является коэффициент естественного откоса Кот = В / Н

Обычные одноковшовые экскаваторы имеют объем. ковша от. ОДбм 3 до 2 м 3 (прямая и обратная лопаты до 1,5 m 3 ; драглайн – до 2 м 3). Самая большая глубина копания у грейфера – до 13 м. Максимальная емкость ковша скреперов составляет – 8 м 3 (для самоходных скреперов), а дальность перевозки – до 5 км. Бульдозеры обычно используются для срезки грунта с его перемещением на расстояние до 100 м.

При подсчете производительности землеройной техники также необходимо учитывать его разрыхляемость с помощью «коэффициента разрыхления» Кр, который зависит от характера грунта (см. выше).

При отсыпке насыпей и засыпке траншей, котлованов и пазух после устройства фундаментов и подвалов следует иметь ввиду, что разрыхленный грунт сразу не уплотняется. Поэтому тут Необходимо учитывать также «коэффициент остаточного разрыхления» Kop (см. выше).

Схемы определения объемов земляных работ

I. При разработке котлована

При отрывке траншеи


Схема разбивки участка на элементарные фигуры


Аксонометрия элементарной фигуры


Подсчет объемов земляных работ по устройству выемок (котлова­нов, траншей) и насыпей включает определение формы сооружения, разбиение его на простые геометрические тела, определение их объема и суммирования.

Определение объемов котлованов. Уточнив по приведен­ным выше формулам размеры котлована понизу В к и L к, назначив крутизну откосов m и зная глубину котлована Н, определяют размеры котлована по­верху В к в, L к в и затем вычисляют объем грунта, подлежащего разработке при устройстве котлована.

Объем котлована V к прямоугольной формы с откосами (рис. 4.4, а) определяют по формуле опрокинутой пирамиды (призматоида):

где В к и L к – ширина и длина котлована по дну, м; В к в и L к в – то же, повер­ху; Н – глубина котлована, м.

Объем котлована, имеющего форму многоугольника с откосами (рис. 4.4, б)

(4.13)

где F 1 и F 2 – площади дна и верха котлована, м 2 , F cp – площадь сечения по середине его высоты, м 2 .

Объем круглого в плане котлована с откосами (рис. 4.4, в) опреде­ляют по формуле опрокинутого усеченного конуса:


Рис. 4.4 – Схема для определения объемов земляных работ при устройстве котлованов различной формы, траншей и насыпей

а, б, в – котлованы прямоугольные, многоугольные и круглые, г – траншея с откосами, д – насыпь

(4.14)

где R и r – радиусы верхнего и нижнего оснований котлована.

Котлованы для сооружений, состоящих из цилиндрической и кони­ческой частей (радиальные отстойники, метантенки и др.), которые обычно возводятся группами, отрывают в два этапа: вначале устраивают общий прямоугольный котлован с размерами В к, L к понизу и В к в, L к в поверху от отметки заложения их цилиндрических час­тей, а затем делают углубления для конических частей сооружения. Соот­ветственно и объемы земляных работ определяют в два этапа: вначале объ­ем общего прямоугольного котлована по приведенным выше формулам, а затем объем конических углублений с использованием приведенной форму­лы усеченного конуса.

При расчетах объемов земляных работ следует также учитывать объемы въездных и выездных траншей:

где Н – глубина котлована в местах устройства траншей, м; b – ширина их понизу, принимаемая при одностороннем движении 4,5 м и при двухсторон­нем – 6 м; m – коэффициент заложения откоса котлована; m” – коэффициент откоса (уклона) въездной траншеи (от 1:10 до 1:15).

Общий объем котлована с учетом въездных и выездных траншей получают суммированием объема котлована для сооружения и объемом въездных траншей.

Из общего объема котлована следует выделить объем работ по срез­ке растительного слоя, которую обычно производят бульдозером или скре­пером, а также объем работ по срезке недобора, который оставляют у дна котлована, разрабатываемого экскаватором, чтобы не нарушить целостность и прочность грунта у основания.

Объем срезки растительного слоя зависит от размеров котлована и толщины срезаемого слоя, прини­маемой равной 0,15 – 0,20 м. Также добавляется площадь зоны необходимой для складирования материалов, конструкций и движения строительных машин, принимаемая равной 15 – 20 м вокруг котлована.

Объем работ по зачистке недобора по дну котлована зависит от размеров котлована по низу и величины недобора. Толщину недобора при отрывке котлованов одноковшовыми экска­ваторами определяют в зависимости от вида рабочего оборудования экска­ватора по табл. 4 СНиП 3.02.01.

Для определения объемов траншей продольный профиль траншеи делят на участки с одинаковыми уклонами, подсчитывают объемы грунта для каждого из них и суммируют.

Объем траншеи с вертикальными стенками

или (4.16) (4.17)

где В тр – ширина траншеи; Н 1 и Н 2 – глубина ее в двух крайних поперечных сечениях; F 1 и F 2 – площади этих сечений, L – расстояние между сечения­ми.

Объем траншеи с откосами (рис. 4.3, д) можно определить по вы­шеприведенной формуле, при этом площади поперечного сечения

Более точно объем траншеи с откосами можно определить по фор­муле Винклера

(4.19)

При отрыве траншей экскаваторами у дна их также оставляют не­обходимый недобор грунта и устраивают приямки, которые в основном разрабатывают вручную.

Объем земляных работ по зачистке дна траншеи определяют по формуле

(4.20)

где В тр – ширина траншеи по дну, м; L – общая длина траншеи, м; h н – толщина недобора.

Несущая способность труб в значительной мере зависит от харак­тера опирания их на основание. Так, например, трубы, уложенные в грунтовое ложе с углом охвата 120°, выдерживают нагрузку на 30 – 40% большую, чем трубы, уложенные на плоское основание. Поэтому на дне траншеи пе­ред укладкой труб целесообразно вручную или механизированным спосо­бом устраивать, специальное овальное углубление (ложе) с уг­лом охвата труб до 120°. Объем земляных работ по устройству ложа или выкружки на дне траншеи для укладки труб может быть определен по формуле

где F л – площадь поперечного сечения ложа (выкружки), м 2 ; L – длина тран­шеи, м.

Площадь сечения ложа (выкружки) можно определить по геометри­ческой формуле площади сегмента

(4.22)

где r – радиус трубопровода, т.е. D/2, м; φ – угол охвата трубы, град.

Объемы насыпей (рис. 4.4, д) можно определить по тем же фор­мулами, что и выемок, учитывая форму насыпи. Потребное количество грунта для возведения насыпи в плотном теле определяют с учетом коэффициента остаточного разрыхления.

После возведения в котловане сооружения пустоты с боков его (пазухи), включая въездные и выездные траншеи, подлежат засыпке грунтом. Объем засыпки пазух котлована определяют разностью общего объ­ема котлована, и объемом заглубленной части сооружения. Если сооружения выступают над поверхностью земли на 0,8 … 1 м, вокруг них делают обсыпку грунтом (рис 4.5).

Представляем Вам онлайн калькулятор, который осуществляет расчет и определение объёмов земляных работ для котлована.

Все параметры указываем в метрах

X — Ширина котлована.

B — Глубина.

Y — Длина.

Весь процесс включает в себя рытье ямы-котлована для фундамента дома, канализации коттеджа, водоема или бассейна, водоснабжения или дренажа виллы.

Во время подготовки и производства главным этапом является – правильная оценка количества выработанной почвы.

Проектирование и стоимость земляных работ

Полная оценка будет состоять из рытья ямы и вывоза объёма вынимаемого грунта. Рекомендуется тщательно спланировать, куда будет перемещаться плодородные слои почвы, которые можно применять для приусадебного участка. Неплодородную землю, можно использовать для подсыпки фундамента, спланировать сад, огород или просто вывезти за его пределы. Следует заранее найти места, куда будет вывозиться выкопанный или отработанный грунт.

Важно! В процессе рытья, расценка за 1 м³ почвы может увеличиваться с увеличением глубины траншеи. Таким образом, стоимость от поверхности земли вглубь до 1 метра, и глубже зачастую увеличивается в два раза.

Вывоз почвы – зачастую дополнительная статья расходов. Для того, чтобы не было непредвиденных растрат, следует заблаговременно оговорить все этапы и их стоимость с подрядчиком.

Перед монтажом опалубки для заливки фундамента необходимо учесть запас по размеру котлована.

Вызвать технику или выкопать самостоятельно?

Перед тем, как определиться, каким способом рыть яму, рассмотрим достоинства и недостатки каждого метода.

Если процесс будет выполняться ручным способом, то Вы получаете аккуратную и точно подогнанную по размеру яму.

Если объемы земли относительно маленькие и при доступной рабочей силе, то итоговая цена выполняемых вручную работ будет гораздо дешевле, чем при аренде специальной техники или экскаватора. Также данный метод позволяет проще осуществлять контроль геометрии и параметров будущей траншеи под фундамент.

В том случае если планируются выкопать большой объем почвы, то по производительности и в целях сохранения времени будет предпочтительней заказать экскаватор. Но в любом случае, выбор остается за Вами.

Поэтапный процесс

Вначале выполняем разметку под будущий котлован. Лучше всего это сделать при помощи колышек, которые нужно воткнуть по периметру участка, и соединить их тонким цветным шнуром, обозначив место проведения работ. Чтобы проконтролировать геометрию будущей ямы, необходимо будет замерять две диагонали, которые обязательно должны совпадать.

Данный метод не является профессиональным и лучше всего подойдет относительно ровных земельных участков.

Если Вам нужно более точная разметка запланированных земляных работ, то правильней всего использовать следующую методику.

На небольшом расстоянии от котлована нужно будет вкопать деревянные столбики или металлические прутья группами по 2 штуки (обноски). На этих столбиках будут фиксировать доски в горизонтальном положении, на которые натягиваем шнуры. Старайтесь зафиксировать доски относительно друг друга на одном уровне.

При помощи перемещения шнуров, Вы сможете добиться идеальной разметки. Оставшиеся обноски можно применять при установке опалубки под ленточный фундамент.

Если есть лазерный уровень, теодолит, нивелир, то они значительно облегчат Вам работу.

Выполняем контроль геометрии

Чтобы получить точный угол равный 90° используем хитрый метод. Берем треугольник, у которого стороны имеют соотношение 3:4:5 метра с одним углом в 90°. На одной из сторон откладываем от угла 3 метра, а на другой стороне 4 метра, при этом между этими точками расстояние должно быть равным 5 метрам.

Копаем котлован

Если планируется сильно углубиться или же в районе проведения работ находится слабый грунт, то в первую очередь необходимо обеспечить безопасность. Лучше всего делать стенки траншеи с небольшим уклоном, что предотвратит осыпание грунта.

Для контроля дна и стенок можно использовать уровень и рейки достаточной длины.

Технологическое проектирование производства земляных работ начинаем с определения линейных размеров в плане и разрезе необходимого земляного сооружения – котлована или траншеи.

Котлован под фундамент разрабатываем в том случае, если размеры подошвы фундаментов велики, а ширина пролетов более 18 м, т.е. целесообразна сплошная разработка грунта.

Если размеры пролетов более 18 м, то с целью сокращения объемов земляных работ целесообразно разрабатывать траншеи под фундамент.

Котлованы и траншеи разрабатывают с вертикальными или наклонными стенками (откосами), с креплением или без них.

Котлован и траншеи с вертикальными стенками устраивают в грунтах естественной влажности с ненарушенной структурой при отсутствии грунтовых вод и глубине в пределах 1…2 м.

Котлованы и траншеи с откосами разрабатывают при глубине, превышающей допустимые пределы возведения их с вертикальными стенками [СНиП 3.02.01-87] и когда устройство креплений экономически нецелесообразно. Крутизну откосов принимаем по Таблице 1.

Таблица 1. – Значения коэффициентов откосов (СНиП III-4-80 «Техника безопасности в строительстве»)

Линейные размеры котлована устанавливают по сетке колонн и габаритам здания в плане с учетом заданной схемы расположения, глубины заложения и размеров фундаментов под несущие конструкции.

Основные размеры фундамента (Рисунок 5):

а 1 = 2,6 м – размер фундамента у основания по поперечной оси;

а 2 = 3,2 м – размер фундамента у основания по продольной разбивочной оси;

h – общая высота фундамента, м;

h = a + b + c = 0.5+ 0.5 + 2.0 = 3 м

Рисунок 5- Основные размеры фундаментного стакана

Введем обозначение размеров котлована:

b – ширина котлована по низу, м;

a – длина котлована по низу, м;

b 1 – ширина котлована по верху, м;

a 1 – длина котлована по верху, м;

H – глубина котлована, м;

B – ширина здания в плане по крайним разбивочным осям, м;

А – длина здания в плане по крайним разбивочным осям, м.

В соответствии с заданием, получаем:

В = 18+12+24+10 =64 м

А = 12.8 = 96 м

При сплошной выемке грунта ширина котлована по низу определяется по формуле:

b = В + а 2 + 2х,

где х – минимальное расстояние от нижней кромки котлована до нижней грани фундамента, необходимое по условиям организации рабочего места при строительных работах и установке опалубки, м.

Принимаем х = 1 м,

b = 64+3.2 +2.1 = 69.2 м

Длину котлована по низу рассчитывают по формуле:

a = А + а 1 + 2x – 2e

где е = 0,5 м – расстояние от крайней поперечной разбивочной оси здания до оси фундамента (по условиям привязки).

a = 96 + 2,6 + 2. 1 – 2. 0,5 = 99.6 м

где m – показатель выноса откоса, зависящий от характеристики грунта и глубины котлована.

Рисунок 6 – Показатель выноса откоса mн

В соответствии с таблицей 1, для песка получаем m = 1

b 1 = 69.2+2 . 3= 75.2 м

Длина котлована по верху

a 1 = 99.6 + 2. 3 = 105.6 м

Глубина котлована (может быть принята по середине котлована)

где d – превышение (понижение) уровня верха котлована над верхом фундамента, м. Зависит от архитектурно-конструктивного решения подземной части здания (в нашем случае d = 0).

H = 3 + 0 = 3 м

В практике, чтобы не нарушать естественной плотности грунта у основания фундамента, разработка котлована на всю глубину экскаватором, как правило, не допускается. Величина допустимого недобора грунта в основании дается в таблице 2

Рисунок 7- План котлована фундамента

Рисунок 8 – Разрез котлована фундамента А – А

Таблица 2 – Допустимые недоборы грунта в основании при разработке котлованов одноковшовыми экскаваторами

> Определение объемов котлована

Объем котлована, имеющего вынос откоса и площадь по основанию в виде прямоугольника, а поперечное и продольное сечения – трапеции, рассчитывают по формуле :

Объем выемки грунта бульдозером в ходе зачистки дна котлована определяют по формуле:

где Дh б – недобор грунта после экскаваторных работ. Учитывая, что объем котлована достаточно велик, принимаем Дh б =15см.

> Расчет пандуса

Определим объем выемки грунта при устройстве пандуса. Длину пандуса по верху находим по формуле

L п = h. ctg б п =3. 5 = 15 м

где b п – ширина пандуса,

H – глубина котлована;

Конечный объем грунта, подлежащий разработке бульдозером, будет равен

V б =1033. 85+135 =1168.85 м 3 (1.12)

> Объем ручной зачистки

Дно котлована в пределах площади основания каждого фундамента дополнительно зачищают вручную. Объем такой зачистки V р определяют по формуле

V р = 1,1 (Уn Ф S Фi) Д h р 10 -2,

где S фi = а 1 ·а 2 = 2,6. 3,2 = 8.32 м 2 – площадь фундамента по основанию;

Дh р = 5 см – глубина ручной зачистки грунта под фундамент;

n ф = 5. 8 = 40 шт – число фундаментов в котловане;

Объем земли, подлежащий выемке экскаватором, определяем по формуле:

> Площадь срезки растительного грунта

Срезка растительного грунта производится бульдозером. Площадь срезки определяется по формуле

S ср = (a 1 +20)·(b 1 +20), мІ

S ср = (105.6 + 20)·(75.2 + 20) = 11957.12 мІ (1.15)

> Уплотнение грунта

Уплотнение грунта катком определяем по формуле:

h- глубина уплотнения, зависит от марки катка.

Несвязные грунты уплотняют катками с глаткими металлическими вальцами слоем до 15 см.

99,6*69,2*0.15 = 1033,85(1.16)

На основании расчетных данных составляем таблицу 3

Таблица 3 – Ведомость объемов работ

Подсчет объемов земляных работ выполняется в процессе проектирования и при производстве работ.

Земляное сооружение – выемку или насыпь – можно представить в виде геометрического тела, объем которого подсчитывается по известным правилам геометрии. Формулы для подсчета характерных земляных сооружений приводятся в справочниках по земляным работам. При обсчете объема земляного сооружения сложной конфигурации прибегают к его членению на простые геометрические фигуры и суммированию их объемов, либо пользуются приближенными методами подсчетов.

В практике промышленного и гражданского строительства приходится главным образом рассчитывать объемы линейно-протяженных сооружений (траншей), котлованов и работ по вертикальной планировке площадок. Для определения объемов каждого вида земляных работ существуют различные методы и расчетные формулы. Целесообразность метода расчета выбирается в каждом конкретном случае с учетом рельефа местности, размеров, конфигурации и других особенностей сооружений, способов производства работ, а также исходя из требуемой точности подсчетов.

При производстве и подсчете объемов работ отметки поверхности имеют следующие наименования:

  • красная – проектная отметка, под которую необходимо спланировать площадку или земляное сооружение;
  • черная – фактическая отметка поверхности земли до начала производства работ;
  • рабочая – это разность между красной отметкой (проектной) и отметкой поверхности земли, рабочие отметки определяют глубину выемки или насыпи.

Основными исходными документами для подсчета объемов земляных работ служат продольные и поперечные профили сооружений, расположение отдельных фундаментов и зданий на плане с горизонталями.

Подсчитывая объемы земляных работ при прорывке траншей и котлованов, необходимо правильно определить их размеры. Подсчет объемов сводится к определению объемов различных геометрических фигур, определяющих форму того или иного земляного сооружения. При этом делается допущение, что объем земли ограничен плоскостями и отдельные неровности действительной поверхности грунта не влияют значительно на расчетный объем.

Объем протяженных земляных сооружений подсчитывается приближенным методом поперечных профилей, основанном на делении сооружения в характерных точках перелома продольного профиля или на пикетах вертикальными плоскостями на призматоиды. По площади поперечных сечений и расстоянию между ними определяются частные объемы каждого призматоида, которые затем суммируются. Для облегчения подсчетов существуют пособия, справочники, таблицы, номограммы.

Объем котлована с прямоугольными основаниями, имеющего откосы со всех четырёх сторон, определяется, например, по преобразованной формуле:

V = (Н/6) (ab + cd + (а + с)(b + d))

где Н – глубина котлована; а и b – соответственно ширина и длина котлована по дну; с и d – то же, поверху.

При производстве подсчетов объемов земляных работ при отрывке траншей и котлованов необходимо правильно определить их размеры в зависимости от условий производства работ. При разработке траншей под ленточные фундаменты ширина дна траншеи принимается равной ширине подошвы фундамента плюс 0,2 м с каждой стороны для устройства песчаной или бетонной подготовки. Если разработка траншеи ведется с креплением, то для его установки необходимо ширину по дну увеличить на 0,1 м при глубине до 2 м и на 0,2 м – при глубине до 3 м. Для устройства шпунтового ограждения уширение составляет уже 0,4 м при глубине до 3 м с добавлением по 0,2 м на каждый метр глубины свыше 3 м. При необходимости устройства вертикальной гидроизоляции фундаментов и стен подвалов для удобства работ необходимо также уширить выемку.

Ширина траншей по дну для укладки трубопроводов определяется в зависимости от размеров труб и способа их укладки.

При разработке грунта землеройными машинами наименьшая ширина траншей по дну должна соответствовать ширине режущей кромки рабочего органа машины плюс 0,15 м в песчаных и супесчаных грунтах, 0,1 м – в глинистых и суглинках.

Рабочая глубина котлована под фундаменты определяется разницей черной и красной отметок. Для учета характера рельефа местности в практических подсчетах достаточно принять усредненную черную отметку, равную средней арифметической нескольких отметок.

С целью предотвращения нарушения естественной структуры грунта при работе экскаватора предусматривается недобор грунта в пределах от 5 до 20 см. Рабочую высоту насыпи протяженного сооружения задают больше проектной величины с учетом последующей осадки грунта.

Исходным документом для подсчета объемов земляных работ при вертикальной планировке является картограмма земляных масс, представляющая собой план участка, на котором рельеф изображен горизонталями, с нанесенной сеткой квадратов и указанием черных, красных и рабочих отметок вершин квадратов, а также с изображением линии нулевых работ. Картограмма составляется при проектировании генерального плана геодезической службой проектно-изыскательской организации, однако перед началом планировочных работ производственникам часто приходится уточнять ее.

Средняя отметка планировки может быть задана в соответствии с потребностями строительства, но чаще всего она определяется из условия нулевого баланса, т. е. равенства земляных масс выемки и насыпи в пределах планируемой площадки.

Подсчет объемов земляных работ при вертикальной планировке на больших площадях может производиться по трехгранным или четырехгранным призмам. Для этого планируемый участок с нанесенными на нем горизонталями разбивают на ряд квадратов, которые затем разделяются диагоналями на прямоугольные треугольники. Сторона квадрата в зависимости от рельефа местности и точности подсчета принимается для пересеченного рельефа 10-50 м, а для спокойного рельефа – до 100 м. В углах каждого квадрата интерполяцией по горизонталям определяются и проставляются черные отметки – отметки от поверхности земли. Рабочие отметки со знаком (+) указывают на необходимость срезки грунта, т. е. на устройство выемки, а отметки со знаком (-) на необходимость устройства насыпи. Треугольники с рабочими отметками одинакового знака называют одноименными, а разных знаков – переходными.

Общий объем земляных работ при планировке площадок определяется как сумма всех частных объемов.

Главная » Фундамент » Объем выемки. Расчет земляных работ

Формулы для расчета объема землеройных работ при строительстве дорог

Дорожное строительство – дорогостоящие проекты. Поэтому при их реализации важно точно рассчитать объемы работ, от которых зависит количество используемых стройматериалов, применяемой спецтехники, привлекаемого персонала и общие затраты. 

Что входит в земляные работы

Земляные работы – один из этапов прокладки новой дороги. В них входит выравнивание рельефа поверхности и разработка котлованов. При выравнивании рельефа поверхности экскаваторы выполняют выемку грунта, его отсыпку и перемещение, а выполненную работу считают в м2. При разработке котлованов выполняют землеройные работы, а расчеты выполняют в м3. В рамках данной статьи мы рассмотрим только разработку котлованов при дорожном строительстве.

Как рассчитать объем землеройных работ


Любой котлован – это геометрическая фигура определенной формы. Для расчета объема грунта, требующего выемки, необходимо вычислить объем этой фигуры. 

Котлован прямоугольной формы

Котлован прямоугольной формы с вертикальными стенками – это самый простой вариант. Его объем вычисляют по формуле:

V = b × L × h, где

V – объем котлована в м3,

b – ширина котлована в м,

L – длина котлована в м,

h – высота котлована в м.

Котлован прямоугольной формы с разной высотой стенок

Если котлован разрабатывать на склоне, то его стенки будут иметь разную высоту. В этом случае объем получившейся фигуры считают по формуле:

V = b × h + b × H 2 × L, где

h – высота меньшей стенки,

H – высота большей стенки,

b – ширина котлована,

L – длина котлована.

Котлован прямоугольной формы с откосами

Сечение такого котлована – трапеция. Самый простой способ высчитать его объем – использовать формулу площади трапеции:

S = a+b2 × h, где

a и b – основания трапеции, а h – ее высота. Тогда объем котлована вычисляют по формуле:

V = a+b2 × h × L, где

a – ширина котлована по дну,

b – ширина котлована по верху,

h – высота котлована,

L – длина котлована.

Котлован в форме многоугольника с откосами

Чтобы вычислить объем такой сложной фигуры, ее можно разбить на несколько простых, а затем просуммировать результат. Но общая формула есть и для этого случая:

V = (F1 + F2 + Fср) × h6, где

F1 – площадь дна котлована,

F2 – площадь котлована по верху,

Fср – площадь котлована на середине его высоты,

h – высота котлована.

Н3: Круглый котлован без откосов

Посчитать объем такого котлована достаточно просто, используя формулу площади круга:

V = Sкр × h = × r2 × h, где

r – радиус котлована, 

h – высота котлована,

– постоянная величина, равная 3,14.

Н3: Круглый котлован с откосами

В этом случае объем получившейся фигуры считают по следующей формуле:

V = (R2 + r2 + R × r) × h4, где

R – радиус котлована по верху,

r – радиус котлована по низу,

h – высота котлована.

Мы привели наиболее распространенные ситуации и формулы для расчета землеройных работ. Но при строительстве дорог встречаются и более сложные случаи. Например, на участках кривых малого радиуса с устройством виражей. Для них точные расчеты выполняют по более сложным и специфичным формулам.

Если работы выполняются с помощью техники с установленной системой нивелирования, задача во многом упрощается: инженеры рассчитывают точные размеры выемки, а техника практически в режиме «беспилотника» выполняет нужные операции.

Подробнее об этой технологии читайте в статье «Система нивелирования в спецтехнике: будущее уже здесь?»

Подсчет объемов земляных работ — Студопедия

Подсчет объемов земляных работ по устройству выемок (котлова­нов, траншей) и насыпей включает определение формы сооружения, разбиение его на простые геометрические тела, определение их объема и суммирования.

Определение объемов котлованов. Уточнив по приведен­ным выше формулам размеры котлована понизу Вк и Lк, назначив крутизну откосов m и зная глубину котлована Н, определяют размеры котлована по­верху Вкв, Lкв и затем вычисляют объем грунта, подлежащего разработке при устройстве котлована.

Объем котлована Vк прямоугольной формы с откосами (рис. 4.4, а) определяют по формуле опрокинутой пирамиды (призматоида):

(4.12)

где Вк и Lк – ширина и длина котлована по дну, м; Вкв и Lкв – то же, повер­ху; Н – глубина котлована, м.

Объем котлована, имеющего форму многоугольника с откосами (рис. 4.4, б)

(4.13)

где F1 и F2 – площади дна и верха котлована, м2, Fcp – площадь сечения по середине его высоты, м2.

Объем круглого в плане котлована с откосами (рис. 4.4, в) опреде­ляют по формуле опрокинутого усеченного конуса:

Рис. 4.4 – Схема для определения объемов земляных работ при устройстве котлованов различной формы, траншей и насыпей


а, б, в – котлованы прямоугольные, многоугольные и круглые, г – траншея с откосами, д – насыпь

(4.14)

где R и r – радиусы верхнего и нижнего оснований котлована.

Котлованы для сооружений, состоящих из цилиндрической и кони­ческой частей (радиальные отстойники, метантенки и др.), которые обычно возводятся группами, отрывают в два этапа: вначале устраивают общий прямоугольный котлован с размерами Вк, Lк понизу и Вкв, Lкв поверху от отметки заложения их цилиндрических час­тей, а затем делают углубления для конических частей сооружения. Соот­ветственно и объемы земляных работ определяют в два этапа: вначале объ­ем общего прямоугольного котлована по приведенным выше формулам, а затем объем конических углублений с использованием приведенной форму­лы усеченного конуса.

При расчетах объемов земляных работ следует также учитывать объемы въездных и выездных траншей:

(4.15)

где Н – глубина котлована в местах устройства траншей, м; b – ширина их понизу, принимаемая при одностороннем движении 4,5 м и при двухсторон­нем – 6 м; m – коэффициент заложения откоса котлована; m’ – коэффициент откоса (уклона) въездной траншеи (от 1:10 до 1:15).

Общий объем котлована с учетом въездных и выездных траншей получают суммированием объема котлована для сооружения и объемом въездных траншей.

Из общего объема котлована следует выделить объем работ по срез­ке растительного слоя, которую обычно производят бульдозером или скре­пером, а также объем работ по срезке недобора, который оставляют у дна котлована, разрабатываемого экскаватором, чтобы не нарушить целостность и прочность грунта у основания.


Объем срезки растительного слоя зависит от размеров котлована и толщины срезаемого слоя, прини­маемой равной 0,15 – 0,20 м. Также добавляется площадь зоны необходимой для складирования материалов, конструкций и движения строительных машин, принимаемая равной 15 – 20 м вокруг котлована.

Объем работ по зачистке недобора по дну котлована зависит от размеров котлована по низу и величины недобора. Толщину недобора при отрывке котлованов одноковшовыми экска­ваторами определяют в зависимости от вида рабочего оборудования экска­ватора по табл. 4 СНиП 3.02.01.

Для определения объемов траншей продольный профиль траншеи делят на участки с одинаковыми уклонами, подсчитывают объемы грунта для каждого из них и суммируют.

Объем траншеи с вертикальными стенками

или (4.16) (4.17)

где Втр – ширина траншеи; Н1 и Н2 – глубина ее в двух крайних поперечных сечениях; F1 и F2 – площади этих сечений, L – расстояние между сечения­ми.

Объем траншеи с откосами (рис. 4.3, д) можно определить по вы­шеприведенной формуле, при этом площади поперечного сечения

(4.18)

Более точно объем траншеи с откосами можно определить по фор­муле Винклера


(4.19)

При отрыве траншей экскаваторами у дна их также оставляют не­обходимый недобор грунта и устраивают приямки, которые в основном разрабатывают вручную.

Объем земляных работ по зачистке дна траншеи определяют по формуле

(4.20)

где Втр – ширина траншеи по дну, м; L – общая длина траншеи, м; hн – толщина недобора.

Несущая способность труб в значительной мере зависит от харак­тера опирания их на основание. Так, например, трубы, уложенные в грунтовое ложе с углом охвата 120°, выдерживают нагрузку на 30 – 40% большую, чем трубы, уложенные на плоское основание. Поэтому на дне траншеи пе­ред укладкой труб целесообразно вручную или механизированным спосо­бом устраивать, специальное овальное углубление (ложе) с уг­лом охвата труб до 120°. Объем земляных работ по устройству ложа или выкружки на дне траншеи для укладки труб может быть определен по формуле

(4.21)

где Fл – площадь поперечного сечения ложа (выкружки), м2; L – длина тран­шеи, м.

Площадь сечения ложа (выкружки) можно определить по геометри­ческой формуле площади сегмента

(4.22)

где r – радиус трубопровода, т.е. D/2, м; φ – угол охвата трубы, град.

Объемы насыпей (рис. 4.4, д) можно определить по тем же фор­мулами, что и выемок, учитывая форму насыпи. Потребное количество грунта для возведения насыпи в плотном теле определяют с учетом коэффициента остаточного разрыхления.

После возведения в котловане сооружения пустоты с боков его (пазухи), включая въездные и выездные траншеи, подлежат засыпке грунтом. Объем засыпки пазух котлована определяют разностью общего объ­ема котлована, и объемом заглубленной части сооружения. Если сооружения выступают над поверхностью земли на 0,8 … 1 м, вокруг них делают обсыпку грунтом (рис 4.5).


Рис. 4.5 – Схемы к подсчету объемов вертикальной планировки, засыпки и обсыпки сооружений

а – план котлована и его продольное сечение для определения объема засыпки и обсыпки после возведения сооружений, б – то же, для сооружения с покрытиями

Общий объем грунта, укладываемого в резерв на берме котлована, должен включать объем грунта для обратной засыпки пазух, обсыпки со­оружений и устройства насыпи над ними. Излишек грунта подлежит вывоз­ке.

Объем грунта, необходимый для частичной засыпки труб и обрат­ной засыпки траншеи (V0) с учетом коэффициента остаточного разрыхления (Кор) определяется по формуле

(4.23)

где Кор определяется по справочным данным; Vт– объем грунта, вытесня­емый трубопроводом и вывозимый за пределы площадки.

Распределение грунта на основе баланса земляных масс. Срав­нение объемов земляных работ по устройству выемок и насыпей на строи­тельной площадке представляет собой баланс земляных масс, кото­рый может быть активным, если объем выемок превышает объем насы­пей, и пассивным, если объем выемок меньше объема насыпей. В пер­вом случае излишний грунт вывозят со строительной площадки в отвалы, во втором – недостающий для устройства насыпей грунт завозят со стороны.

Поскольку вывозка грунта за пределы площадки нежелательна, так как она увеличивает сроки и повышает стоимость строительства, следует стремиться к тому, чтобы весь грунт из выемок укладывался без остатка в насыпи, т.е. соблюдался нулевой баланс. Определив баланс земляных масс, составляют схемы потоков перемещения грунта из выемок в насыпи или в резервы.

Расчет уклонов, грунта и насыпного материала

ИСПОЛЬЗУЙТЕ ЭТО МЕНЮ, ЧТОБЫ УЗНАТЬ БОЛЬШЕ СОВЕТОВ НА КАЖДЫЙ ДЕНЬ

Рекомендации по единообразной временной маркировке подземных сооружений

One-Call Systems Call -The One-Call System Call до начала земляных работ необходимо связаться с системой предотвращения.

Предлагаемые раскопки – Используйте белые метки, чтобы обозначить место, маршрут или границу предполагаемых раскопок. Отметки на проезжей части не превышают 1.5 “на 18” (40 мм на 450 мм). Цвет объекта и идентификация владельца объекта могут быть добавлены на белые флаги или столбики.

Использование временной маркировки – Используйте цветные метки на поверхности (например, краску или мел) для обозначения местоположения или маршрута активных и не обслуживаемых заглубленных линий. Для увеличения видимости вертикальные маркеры с цветовой кодировкой (т. Е. Столбики или флажки) должны дополнять отметки на поверхности. Знаки и маркеры указывают на название, инициалы или логотип компании, которая владеет линией или управляет ею, а также на ширину объекта, если она превышает 2 дюйма (50 мм).Знаки, выставленные не владельцем линии / оператором или его агентом, указывают на личность назначающей фирмы. Несколько линий в стыковой траншее помечаются тандемом. Если поверхность над заглубленной линией должна быть удалена, используются дополнительные смещения. Разметка смещения нанесена на равномерное выравнивание и четко указывает на то, что фактический объект находится на определенном расстоянии от объекта.

Зона допуска – Любая выемка грунта в пределах зоны допуска выполняется ручными инструментами без привода или неинвазивным методом до тех пор, пока отмеченный объект не будет открыт.Ширина зоны допуска может быть указана в законе или кодексе. В противном случае рекомендуется полоса допуска, включающая ширину помещения плюс 18 дюймов (450 мм), измеренных по горизонтали с каждой стороны помещения.

Принятие единого цветового кода – APWA поощряет государственные учреждения, коммунальные предприятия, подрядчиков, другие ассоциации, производителей и всех других лиц, участвующих в раскопках, применять единый цветовой код APWA, используя стандарт ANSI 2535.1 Безопасные цвета для временной маркировки и идентификации объекта.

Оценка материала

  1. Рассчитайте объем (в кубических футах – Д x Ш x Г) области, для которой вам нужен заполняющий материал.
  2. Если материал заказан верфью, разделите CF на 27.
  3. Если материал заказан в тоннах, определите вес материала на CF и умножьте его. Затем разделите на 2000, чтобы перевести вес в тонны.
  4. Человек должен добавить процент, чтобы учесть набухание, если вам нужно заполнить котлован.

Использование таблицы

Пример: Сколько тонн гравия потребуется для участка шириной 20 футов и длиной 100 футов, чтобы иметь глубину 2 дюйма?

  1. 20 x 100 = 2,000 SF
  2. Глубина 2 дюйма, 1 тонна покрывает 120 SF (см. Таблицу)
  3. 2,000 ÷ 120 = 16,67 тонны

ПРИМЕЧАНИЕ: Гравий может иметь разную плотность (вес)

ПРИМЕЧАНИЕ: Эта таблица основан на обычном «Совокупном» весе 100 фунтов на CF

ПРИМЕЧАНИЕ: Вы должны добавить процентное значение к площади выкапывания, чтобы учесть «вздутие».«Сумма зависит от типа почвы.

Рассчитайте коэффициент набухания

  1. Определите количество грунта, который необходимо выкопать.
  2. Определите тип почвы.
  3. Если не предоставлено инженером , выберите более высокий диапазон предоставленного коэффициента набухания.
  4. Добавьте процент от чистой почвы, подлежащей выемке.

Пример: Каков общий объем грунта, который нужно вытащить, если выемка составляет 200 кубических ярдов влажного гравия?

  1. 200 CYS
  2. Мокрый гравий
  3. 30%
  4. 200 + 30% = 260 кубических ярдов

ПРИМЕЧАНИЕ. В данном примере коэффициент набухания не учитывался.

Пример: Рассчитайте CY грязи, которая должна быть удалена из раскопок размером 20 на 35 футов. Тип почвы – A.

  1. Если средняя глубина 12 футов; наклон должен выходить на 75% наружу от начала 12 футов. (на основе графика наклон 3/4: 1) 75% от 12 = 8.
  2. Добавьте длину в верхней части выемки к длине в нижней части выемки и разделите на 2, чтобы получить среднюю длину. Проделайте то же самое с шириной.
  3. Умножьте среднюю длину на среднюю ширину на среднюю глубину и разделите на 27.

ПРИМЕЧАНИЕ. Требуемые уклоны основаны на типе почвы и регулируются OSHA. Прежде чем рассчитывать грунт для выемки, необходимо определить тип грунта и определить необходимый уклон.

Откос выемки

Пример: Этот пример показывает выемку со средней глубиной 10 футов. Уклон 1/2: 1 означает, что выемка должна иметь уклон 1/2 единицы на каждую единицу глубины.На глубине 10 футов откос будет проходить в пределах 5 футов от края выемки. Требуемый уклон 1: 1 с уклоном до 10 футов кромки, где начинается средняя глубина.

757-963-6878


Вирджиния, лицензия строителя № 2705158280

ОБЕСПЕЧЕНА ОБСЛУЖИВАНИЕ ДОРОГ ХЭМПТОН НОРФОЛК – ВИРДЖИНИЯ БИЧ – ЧЕЗАПИК – НОВИНКА ХАМПФОЛК 900 – ПОРТ Расчет объема траншеи

Тип котлована

Яма прямоугольная с откосами Яма многоугольная с откосами Круглая яма Траншея с откосами

Ширина котлована по дну, м

Длина котлована по дну, м

Ширина котлована по верху, м

Длина котлована сверху, м

Глубина карьера, м

Объем котлована прямоугольной формы с откосами, м3

Теория строительных работ сложна и совершенно непонятна новичкам, только впервые столкнувшимся с замысловатыми схемами, таблицами и формулами.Их разработка – довольно сложная задача. Это совершенно очевидно, потому что люди, которые получают образование в этой сфере, тратят целые годы.
Между тем, зачастую у нас совершенно нет возможности обратиться за помощью в проведении строительных работ к профессионалам или хотя бы более опытным рабочим. В этом случае вы должны сами проводить всю подготовку и контролировать непосредственный процесс.

Воспользуйтесь изобретением профессионалов

Учитывая нехватку времени, совсем не обязательно быстро изучать теорию строительного дела, одновременно усваивая сложные математические формулы и свойства различных строительных материалов.Профессионалы разработали различные специализированные калькуляторы, чтобы облегчить вам подготовительные мероприятия.
Один из них – калькулятор для расчета земляных работ. Благодаря ему вы легко сможете определить окончательный объем котлована с указанным вами типом откосов. Достаточно просто перейти к проекту объекта и ввести в калькулятор следующие данные:
ширина и длина будущей котлована по дну;
ширина и длина объекта сверху;
глубина.
Укажите все параметры в метрах. В противном случае при автоматическом расчете калькулятора могут возникнуть ошибки.

Калькулятор преимуществ

Благодаря этой программе вы можете напрямую рассчитать необходимые параметры прямо в режиме онлайн. Это важно не только на этапе подготовки, но и для корректировки параметров объекта в процессе строительства. Возможность воспользоваться помощью такой программы онлайн – гарантия того, что в случае несоответствия между проектом на бумаге и его реальной реализацией вы легко скорректируете данные и направите деятельность работников в нужное русло.В свою очередь, все это позволит добиться наиболее удовлетворительного результата.
Между тем не забывайте, что важно не только правильно рассчитать пропорции и параметры строительной площадки. Необходимым условием достижения желаемого результата является то, насколько ответственно вы подходите к собственной работе, ведь халатное отношение совершенно недопустимо и не позволит реализовать даже идеальный проект.

Работа экскаваторов оплачивается в зависимости от объема разработанного грунта, исчисляется кубометрами.

Давайте рассмотрим несколько примеров простых расчетов рабочей нагрузки.

Расчет объемов рытья траншеи

Пример 1. Рабочие роют траншею с вертикальными стенками (рис. 10). В течение дня бригада прошла 15 м траншеи. Если в начале траншеи глубина была 5,0 м, а в конце 4,0 м ширина траншеи по дну и верху составляла 3,0 м, то объем работ следующий: Определяем две площади поперечного сечения. траншеи:

1.На начало работы 3 * 5 = 15 кв.м;

2. По месту достройки 3 * 4 = 12 кв.м;


Средняя площадь поперечного сечения траншеи получается, если обе области сложить и разделить пополам:

(15 + 2) / 2 = 13,5 кв.м;

Если эту среднюю площадь умножить на длину траншеи, покрытой командой, то получим:

13,5 * 15 = 202,5 ​​куб. М

Это будет необходимый объем работы, выполняемой бригадой за день.

Расчет объема выемки

Пример 2. Сделана выемка под железнодорожный путь. Длина котлована 20 м. Ширина котлована по дну – 6,0 м. Склоны выполнены с уклоном 1: 2 (рис. 11). Глубина котлована с одного конца 5 м, с другого – 4 м.

Ширина выемки сверху равна ширине снизу плюс удвоенная длина откоса. При уклоне 1: 2 кладка откоса равна двойной глубине котлована.Таким образом, на одном конце ширина выемки наверху будет:

.

6+ (4 * 2) * 2 = 22 м,

, а на другом конце:

6+ (5 * 2) * 2 = 26 м.

Площадь сечения выемки с откосами равна площади трапеции или половине суммы ширины по низу и ширины сверху, умноженной на высоту. Тогда площадь поперечного сечения на одном конце будет:

(6 + 22) / 2 * 4 = 56 кв.м,

а в другом: (6 + 26) / 2 * 5 = 80 кв.м.


Для получения объема необходимо среднюю площадь поперечного сечения выемки умножить на ее длину (20 м).

Средняя площадь равна половине суммы площадей в начале и в конце участка выемки, т. Е .:

(56 + 80) / 2 = 68 кв.м.

Если мы умножим эту среднюю площадь на длину углубления, мы получим:

68 * 20 = 1360 куб.м

Это объем раскопа.

Расчет объема набережной

Пример 3. Найти объем насыпи длиной 50 м, если ее ширина сверху 10 м, уклон склона 1: 1, высота насыпи 2 м в начале и 4 м в конце (рис. 12). Ширина основания насыпи составит:

.
  • в начале 10 + 2 * (1 * 2) = 14 м,
  • в конце: 10 + 2 * (1 * 4) = 18 м,

и площадь поперечного сечения:

в начале: (10 + 14) / 2 * 2 = 24 кв.м

в конце: (10 + 18) / 2 * 4 = 56 кв.м

Средняя площадь поперечного сечения набережной составит:

(24 + 56) / 2 = 40 кв.м

и объем: 40 * 50 = 2000 куб. М

Выемки в плане могут иметь различную форму. Объем ямки получается, если среднюю площадь ямы умножить на ее глубину.

Расчет объема котлована для здания

Пример 4.Найти объем котлована под постройкой, если глубина котлована 2,0 м, размеры дна 10х5, а уклоны стен имеют уклон 1: 1, (1: 1,25) Рис. 13. Площадь дна Яма 10х5 = 50 кв. м. Площадь верхнего участка котлована равна:

Х = 15х10 = 150 кв.м

Средняя площадь котлована равна:

(150 + 50) / 2 = 100 кв.м

, а объем:

100 * 2 = 200 куб. М

Расчет объема круглой ямы

Пример 5.Найдите объем круглой ямы под дымоходом котельной. Глубина котлована 5 м, стены вертикальные, диаметр котлована 10 м. В этом случае объем равен площади дна котлована, умноженной на его глубину. См. Рис. 14.

Площадь круглого дна равна его диаметру, умноженному на себя и другое число 3,14 (π) и разделенному на 4, т.е .:

(10х10х3,14) / 4 = 314/4 = 78.5 квадратных метров. м

а объем приямка будет равен:

78,5х5 = 392,5 куб.м

Чем более неровная поверхность земли, тем меньше должно быть расстояние между соседними поперечными профилями углублений и насыпей при расчете их объемов.

На рис. На рисунке 15 показано, в каких местах нужно брать поперечный участок насыпи с очень волнистой поверхностью земли. На рис. 15 1, 2, 3 и. и т.п.Означает те места, где нужно брать площадь, а также l¹, l² и. пр. – расстояние между ними.

Объем II участка набережной будет равен площади 2+ площади 3, разделенной пополам и умноженной на расстояние l².


Объем всей набережной равен сумме объемов участков I, II, III и. пр.

Самыми простыми средствами измерения длины, ширины и высоты земляного сооружения являются рулетка и рулетка.

Измерительная лента изготовлена ​​из тонкой стали шириной 2-3 см. Длина ленты 20 м. Лента делится на метры, полметры и дециметры (дециметр равен 10 см) (рис. 16).


Рулетка – это лента длиной 5, 10 или 20 м, заключенная в футляр, намотанная на ось, пропущенную поперек футляра (рис. 17). Деления на тесьме – метр, дециметр и сантиметр.

Лучшими вариантами для измерения на данный момент являются лазерная рулетка и теодолит с уровнем.

Укажите требуемые размеры.

L – Общая длина траншеи или канавы.
A – Ширина вверху.
В – Ширина дна.
H – Глубина траншеи.

Программа рассчитает объем и площадь траншеи.
Если ширина верха и низа траншеи разная, то дополнительно рассчитывается полезный объем C и уклон D.

Расчет объема траншеи

Для прокладки коммуникаций, тепловых труб, канализации или установки ленточного фундамента на своем участке может потребоваться рытье траншеи.Вы можете пригласить для этого специалистов, а можете сделать эту работу самостоятельно. Но в обоих случаях вам нужно будет знать некоторые характеристики траншеи. Наша программа поможет вам их рассчитать. Исходя из длины, ширины и глубины траншеи, он определит ее объем и площадь поверхности. В случае, если ширина верха и низа траншеи разная, полезный объем откоса также будет рассчитан. Расчет объема траншеи поможет вам не только облегчить себе работу, но и рассчитать стоимость земельных работ, если вы все же решили воспользоваться услугами специалистов.

Рытье траншей

Копать траншеи можно тремя способами. Это рытье траншей вручную с помощью ручного траншеекопателя или траншеекопателя.
К первому случаю обычно прибегают, когда нет доступа к спецтехнике. Это довольно трудоемкий метод рытья траншей, на который сильно влияет качество почвы. Траншеекопатели с ручным управлением
сокращают время, необходимое для этого. Вы можете купить или арендовать. Также вы можете заказать рытье траншей в специализированной компании. Затем его выполнит профессионал.
Экскаватор применяется там, где на площадку может подъехать строительная техника, а также там, где выполняется большой объем работ. Перед тем, как арендовать такой экскаватор, следует узнать ширину дна траншеи, чтобы подобрать машину с подходящим ей размером ковша.
Если вы решили рыть траншею самостоятельно, в первую очередь следует знать, что для разных видов работ требуются траншеи определенной глубины. Так, например, для прокладки кабелей, как правило, выкапываются траншеи глубиной около 70 см.А для канализации требуются траншеи более глубокие. При этом желательно, чтобы эта глубина была на полметра больше глубины промерзания почвы.
На ширину траншеи также влияет вид выполняемых работ. Наименьшая ширина траншеи измеряется по дну и должна соответствовать типу и размеру уложенных в ней труб.

Новый метод расчета коэффициента безопасности откоса грунта

На основе единой теории прочности был получен новый метод расчета коэффициента безопасности плоского откоса грунта, который учитывает влияние промежуточного главного напряжения и коэффициента бокового давления в состоянии покоя.Примеры расчетов из литературы были использованы для сравнения нового метода расчета и текущего метода срезов; результаты показали, что оба обеспечивают хорошую согласованность. Новый метод может служить справочным материалом для оценки устойчивости откосов. Новый метод был использован для расчета коэффициентов безопасности откосов грунта для различных значений параметра промежуточного главного напряжения, параметров напряжения двойного сдвига и коэффициента статического бокового давления. Результаты показали, что коэффициент безопасности увеличивался при увеличении; сначала увеличился, а затем уменьшился, когда был увеличен; и увеличивалась, когда была увеличена.Эти результаты показывают, что промежуточное главное напряжение, а также напряженное состояние и его изменения нельзя игнорировать при анализе устойчивости грунтового откоса. Характеристики грунта на склонах и напряженное состояние необходимо учитывать для определения единых теоретических параметров прочности и коэффициента статического бокового давления, максимального увеличения потенциала прочности грунта на откосах и эффективного снижения затрат на проектирование откосов.

1. Введение

На дорогах, мостах и ​​на строительных объектах проблемы устойчивости откосов часто возникают во время вырубки или выемки котлована.Нестабильность откоса возникает из-за разрушения исходного напряженного состояния равновесия почвы, вызванного внешними силами, такими как выемка грунта или выемка котлована, и снижения противодействующей прочности почвы под влиянием различных внешних факторов, таких как проникновение дождевой воды и замерзание почвы. -отая. В практическом проектировании устойчивость откоса анализируется для проверки целесообразности конструкции участка откоса грунта. Если уклон будет слишком крутым, он легко обвалится; если уклон будет слишком пологим, потребуется больше земляных работ.

Характеристики обычного метода срезов [1], модифицированного метода Бишопа [2], методов силового равновесия (например, Лоу и Карафиат [3]), обобщенной процедуры срезов Янбу [4], метода Моргенштерна и Прайса [5 ] и Метод Спенсера [6] были обобщены в большинстве учебников. Fall et al. [7] провели исследования по анализу устойчивости оползней методом конечных элементов. Cheng и Yip [8] показали, что строгий метод необходим для надежной оценки устойчивости оползней при трехмерном анализе.Чжу и Ли [9] провели исследование запаса прочности на основе предположения Белла. Метод Белла был усовершенствован Чжэном и Тхамом [10]. Метод Чжэн и Тхам впоследствии можно рассматривать как усовершенствование метода Феллениуса.

Коэффициент безопасности устойчивости откоса относится к отношению прочности грунта на сдвиг к напряжению сдвига возможной поверхности скольжения на склоне. Напряженное состояние грунта и его изменения являются предпосылками устойчивости откосов; существующий метод кругового скольжения на склоне (Петтерсон, 1916) и метод среза (Феллениус, 1927) игнорируют влияние напряженного состояния.В действительности устойчивость откоса изменяется при изменении напряженного состояния. Исследователи [11–14] в настоящее время ищут центр скольжения и поверхность скольжения, дополняя и изменяя основные предположения метода срезов и обеспечивая фундаментальную основу в инженерных приложениях для метода срезов. Однако недостатки метода срезов и статически неопределенная проблема этого метода [15] создали проблемы в практических инженерных приложениях.

Основываясь на механизме многоступенчатого скольжения и модели многосдвигового элемента, Ю. разработал единую теорию прочности, которая учитывает различный вклад всех составляющих напряжения в предел текучести материалов при разрушении [16, 17].Единая теория прочности включает теорию прочности на сдвиг двойного сдвига [18–20] и теорию одиночной прочности. Превосходное согласие между результатами, предсказанными единой теорией прочности, и результатами экспериментов показывает, что единая теория прочности применима для широкого диапазона напряженных состояний во многих материалах (Ма ​​и др., 1985 [21]).

Коэффициент давления грунта в состоянии покоя () определяется как отношение действующего горизонтального эффективного напряжения на месте к действующему вертикальному напряжению на месте.Параметр необходим при интерпретации лабораторных и натурных испытаний, а также при проектировании подпорных конструкций и систем поддержки выемки грунта. Schnaid и Yu [22] считают, что это важный входной параметр для численного анализа геотехнических краевых задач.

В этом исследовании была рассмотрена перспектива общего напряженного состояния для получения нового метода расчета коэффициента безопасности откосов грунта на основе единой теории прочности. Коэффициент безопасности на склоне определялся с учетом влияния промежуточного главного напряжения и коэффициента бокового давления в состоянии покоя.Метод сравнивался и проверялся с текущим методом срезов и может служить справочным материалом для оценки устойчивости при проектировании откосов грунта.

2. Основная теория и вывод формул
2.1. Единая теория прочности

Теория прочности Мора – Кулона проста и практична. Он подходит для инженерных приложений, но не отражает влияние промежуточного главного напряжения, а результаты расчетов относительно консервативны. В 1991 году Ю предложил единую теорию прочности, чтобы компенсировать недостатки теории прочности Мора – Кулона.Единая теория прочности может учитывать эффект промежуточного главного напряжения материала и может моделировать почти все материалы на частичной плоскости для развития потенциалов прочности материала. Существуют два уравнения с условной формулой как для математической модели, так и для теоретического выражения единой теории прочности, которая учитывает различные вклады различных составляющих напряжения в текучесть и разрушение материала, уменьшает количество параметров материала и делает предельный поверхность для достижения внешней границы выпуклых критериев; они не могут быть достигнуты другими критериями.Методы математического моделирования из двух уравнений также могут использоваться для решения задач с определением промежуточного главного напряжения сдвига. Ю. вывел математическое выражение единой теории прочности, используя единую модель сдвига двойного действия и новую математическую модель [17]: где и – функции текучести; – отношение прочности материала на разрыв к прочности на сжатие; предел прочности на разрыв; и – сцепление и угол внутреннего трения соответственно породы и грунта; и – выбранный критерий разрушения, введенный в единую теорию прочности, который также отражает разрушающее воздействие промежуточного главного напряжения сдвига и нормального напряжения соответствующей поверхности на материал.

Единая теория прочности была преобразована в формулу, аналогичную теории прочности Мора – Кулона, для получения угла трения и единой силы сцепления; они выражаются углом внутреннего трения и сцеплением следующим образом [23].

Когда, Когда, где – параметр сдвигового напряжения сдвоенного типа.

Единый угол внутреннего трения и единое сцепление могут быть использованы для выражения теории прочности Мора – Кулона:

2.2. Основные допущения

(1) Вынутый грунт упрощен до плоских откосов грунта.(2) Грунт однороден. (3) Напряженное состояние может быть представлено формулой (4). (4) Сопротивление сдвигу грунта удовлетворяет формуле (3). (5) Горизонтальное напряжение внутренних точек по глубине вызывает наклон грунта. нестабильность. (6) Во время выемки грунта коэффициент статического бокового давления остается неизменным. (7) Воздействие поровых и грунтовых вод не учитывается.

2.3. Вывод формулы

Направление расширения откоса грунта принимается за состояние плоского напряженного состояния, а анализ напряжений в плоскости упругого полупространства выполняется для грунта в устойчивом состоянии под действием силы тяжести; основное выражение напряжения в любой точке выглядит следующим образом: где – максимальное главное напряжение, – минимальное главное напряжение, – сила тяжести грунта, – коэффициент статического бокового давления грунта, – расстояние от поверхности земли до любой точки, – горизонтальное напряжение в любой точке и – вертикальное напряжение в любой точке.

Как показано на Рисунке 1, при условии, что грунт выемки или фундамента не выкапывается, когда угол наклона, то. При вертикальной выемке грунта, когда угол наклона, то. Горизонтальное напряжение угла откоса выемки грунта удовлетворяет следующей формуле:


Согласно общепринятому определению запаса прочности для некоторой точки в массиве грунта, запас прочности представляет собой соотношение между прочностью на сдвиг и напряжением сдвига при эта точка [24, 25]:

В соответствии с критерием Мора – Кулона для прочности грунта на сдвиг, для напряжений в некоторой точке внутри массива грунта, различия в величине напряжения сдвига в произвольном направлении приведут к сдвигу. силовые различия.Другими словами, коэффициент запаса прочности в точке массива грунта, определенный в (6), будет изменяться в зависимости от направления. Это приводит к сложностям и трудностям в методах анализа устойчивости откосов и к множеству допущений в расчетных теориях. Чтобы обеспечить уникальность коэффициентов безопасности, рассчитываемых в каждой точке массива грунта, коэффициент безопасности был определен, как описано ниже.

Для точки с определенным напряженным состоянием в пределах некоторого массива грунта ее запас прочности представляет собой соотношение между прочностью на сдвиг, соответствующей максимальной прочности на сдвиг в этой точке, и общей максимальной прочностью на сдвиг, как показано на Рисунке 2.


Тогда запас прочности откоса – это соотношение между совокупной прочностью на сдвиг и совокупным максимальным напряжением сдвига в пределах высоты склона; таким образом, начиная с

Таким образом, (9) заменяется на (8), чтобы получить

3. Расчет и анализ коэффициента безопасности

Новый подход был основан на вырубке или выемке грунта котлована. Примеры инженерных расчетов уклонов в учебниках [26, 27] и литературе [11] были использованы для проверки общего применения метода расчета по формуле (10).

Пример 1. Высота откоса м, угол наклона, сила тяжести грунта кН / м 3 , угол внутреннего трения грунта и сцепление кПа были известны. Для расчета запаса прочности на склоне использовались метод срезов Феллениуса и формула Бишопа; результаты составили 1,18 и 1,19 соответственно [9].
Используя и, которые были рассчитаны по формуле Джеки, формула (10) была использована для расчета коэффициента безопасности на склоне, который составил 0,98.

Пример 2. Вопрос EX1 (c) по оценке Австралийской ассоциации компьютерных приложений (ACADS) в 1987 году: неоднородный склон почвы по свойствам материала показан в таблице 1, а форма откоса показана на рисунке 3.Задача была упрощена до задачи с однородным откосом грунта высотой м, уклоном уклона = 1: 2, удельным весом грунта кН / м 3 , углом внутреннего трения грунта и сцеплением кПа. В расчетах использовались формула Бишопа и генетический алгоритм, а десять коэффициентов безопасности для облицовки слайда находились в диапазоне 1,398 ~ 1,40 [11]. Используя и, которые были рассчитаны по формуле Джеки, коэффициент запаса прочности на склоне был рассчитан по формуле (10) и составил 1,34. Контрольное значение было 1.39.


Номер грунта Плотность (кН / м 3 ) Сцепление (кН / м 2 ) 34 угол трения
# 1 почва 19,5 0,0 38.0
# 2 почва 19,5 5,3 23,0
.2 20,0


Приведенные выше примеры показывают, что новый метод проще, чем текущий метод среза, имеет более четкую теоретическую основу и концепцию, не требует программирования и эффективно сокращает вычислительная нагрузка. Его можно использовать в качестве общей основы для оценки устойчивости откоса.

В примере 1 данные, подставленные в формулы (2a) и (2b), использовались для анализа взаимосвязи между унифицированным углом внутреннего трения, сцеплением и.Результаты расчетов показаны на рисунках 4 и 5.



На рисунках 4 и 5 показано, что унифицированный угол внутреннего трения и сцепление увеличиваются при увеличении. Сначала они увеличивались, затем уменьшались, когда увеличивались, и достигали своего максимума, когда.

и были получены с разными значениями и и подставлены в формулу (10) для расчета различных коэффициентов безопасности откосов грунта, как показано на рисунке 6. Рисунок 6 показывает, что при фиксированном значении коэффициент безопасности увеличивался с увеличением.Когда было фиксированное значение, изменялось с 0 на 1, а коэффициент запаса прочности сначала увеличивался, а затем уменьшался. Когда коэффициент безопасности был максимальным; когда, или, коэффициент безопасности был на минимальном значении. Когда формула (10) деградирует до формулы в соответствии с теорией прочности Мора – Кулона, и полученный коэффициент безопасности будет наименьшим фиксированным значением. Это указывает на то, что потенциал почвы еще далек от развития и может привести к значительным отходам.


Используя, и, полученные с различными и, которые были заменены в формулу (10), были получены различные коэффициенты запаса прочности по склону почвы, как показано на Рисунке 7.На рисунке 7 показано, что когда было фиксированное значение, увеличилось с, что согласуется с приведенными выше выводами. Когда было фиксированное значение, варьировалось от 0,39 до 0,79, а коэффициент запаса прочности постепенно увеличивался. Это указывает на то, что и являются совокупными факторами, определяющими устойчивость склона. Формула (10) учитывает влияние обоих факторов и может служить ориентиром для оценки безопасности откоса грунта.


4. Выводы

Новый метод был проверен путем сравнения результатов с существующим методом срезов с использованием примеров из литературы.Новый метод можно комбинировать с проектированием откосов для получения параметров единой теории прочности и коэффициента статического бокового давления. С помощью нового метода оценивали устойчивость и безопасность склона.

Проанализировано влияние различных факторов на безопасность и устойчивость откосов грунта, включая параметр главного промежуточного напряжения, параметры напряженного состояния сдвоенного сдвига и коэффициент статического бокового давления. Эти результаты показывают, что промежуточное главное напряжение и коэффициент статического бокового давления нельзя игнорировать при анализе устойчивости откосов.

В данном исследовании изучалось только влияние параметров единой теории прочности и коэффициента статического бокового давления на коэффициент безопасности склона. Для определения параметров и практического применения нового метода необходимы дальнейшие исследования и проверка.

Теоретическая формула была выведена, рассчитана и проанализирована с точки зрения общего напряженного состояния. Влияние на поровое давление воды и грунтовые воды следует дополнительно изучить с точки зрения эффективного стресса.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Благодарности

Это исследование финансируется Проектом Департамента образования провинции Цзилинь (JJKh30170260KJ), Проектом Министерства жилищного строительства и городского и сельского развития (2017-K4-004), а также Планом проектов транспортной науки и Технологии в провинции Цзилинь Китая (2011103).

Угол наклона – обзор

Момент сопротивления рулевого управления

В условиях статического равновесия, предполагая, что шесть шин транспортного средства имеют одинаковые характеристики, подвеска имеет одинаковые характеристики, а корпус жесткий, статический вертикальную нагрузку на шину можно получить как:

(5.24) {Fz1,2 = Lr (Lf + Lr) 2 (Lf + Lr) 2−2LfLr (12 мг) Fz3,4 = Lf2 + Lr22 (Lf + Lr) 2−2LfLr (12 мг) Fz5,6 = Lr (Lf + Lr) 2 (Lf + Lr) 2−2LfLr (12 мг)

В процессе управления автомобилем нагрузка на колесо передается с внутреннего на внешнее колесо. Вертикальную нагрузку на внутреннее и внешнее колеса можно рассчитать с помощью одноосной модели транспортного средства. На рис. 5.9 показано распределение вертикальной нагрузки на шины при рулевом управлении. Вертикальная нагрузка на шину может быть получена путем уравновешивания моментов вокруг центров заземления шин с обеих сторон как:

(5.25) {Fzo = 12 мг + HbmayFzi = 12 мг-Hbmay

Рис. 5.9. Распределение нагрузки на колеса при рулевом управлении.

В формуле H – высота центра масс, B – колесная база, м – масса автомобиля, F Zo – вертикальная нагрузка на внешнюю колесо, а F Zi – вертикальная нагрузка на внутреннее колесо. Когда передаваемая нагрузка распределяется на каждое колесо, можно получить вертикальную нагрузку на каждое колесо.

(5,26) {Fz1 = Lr (Lf + Lr) 2 (Lf + Lr) 2−2LfLr (12 мг-Hbmay) Fz2 = Lr (Lf + Lr) 2 (Lf + Lr) 2−2LfLr (12 мг + Hbmay) Fz3 = Lf2 + Lr22 (Lf + Lr) 2−2LfLr (12 мг − Hbmay), {Fz4 = Lf2 + Lr22 (Lf + Lr) 2−2LfLr (12 мг + Hbmay) Fz5 = Lf (Lf + Lr) 2 (Lf + Lr) 2−2LfLr (12mg − Hbmay) Fz6 = Lf (Lf + Lr) 2 (Lf + Lr) 2−2LfLr (12mg + Hbmay)

Предполагая, что коэффициент сопротивления качению каждой шины и дорожного покрытия составляет f сопротивление качению колес измеряется следующим образом:

(5.27) Ffi = Fzif

Поперечная жесткость шины K может быть приблизительно выражена как функция подгонки вертикальной нагрузки колеса через MF.

(5,28) ki = f (Pzi) = Dsin [2arctan (Pzi / P)]

, где D – максимальный коэффициент поперечной жесткости, P – вертикальная нагрузка, соответствующая максимуму боковой жесткости и P z – фактическая вертикальная нагрузка на шину. Тогда поперечная сила шины может быть выражена как:

(5,29) {Fyi = −kiαiαi = arctan (Viui) ≈Viui

, где k i – жесткость шины на повороте, а α i – угол поворота шины.При рулевом управлении с разницей скоростей разница между угловой скоростью рыскания ω˙ и окружной скоростью ΔVc внутреннего и внешнего колес удовлетворяет следующему соотношению:

(5,30) ω˙ = ΔVcb

Следовательно, когда характеристики шины находятся в линейный диапазон силы шины, Δu≈ΔVc = bω˙ выполняется. Согласно (5.29) и (5.30) угол скольжения внутренней и внешней шины может быть получен как:

(5,31) [α1 = V + Lfω˙u− (b / 2) ω˙ = β + Lf / b⋅Δu / u1− (1/2) Δu / uα2 = v + Lfω˙u + (b / 2) ω˙ = β + Lf / b⋅Δu / u1 + (1/2) Δu / uα3 = vu− (b / 2) ω˙ = β1− (1/2) Δu / u, {α4 = Vu + (b / 2) ω˙ = β1 + (1/2) Δu / uα5 = V − Lrω˙u− (b / 2) ω˙ = β − Lr / b⋅Δu / u1− (1/2) Δu / uα6 = V − Lrω˙u + (b / 2) ω˙ = β − Lr / b⋅Δu / u1 + (1/2) Δu / u

Комбинируя приведенные выше уравнения и принимая L f = L r = L , можно получить выражение для угла бокового скольжения центра масс транспортного средства.

(5,32) β = 12 (m (Δu / u) 3u2 + (bmv˙ − 2L (k1 − k2− (k5 − k6))) (Δu / u) 2− (4mu2 + 4L (k1 + k2− ( k5 + k6))) (Δu / u) −4bmv˙) b (∑i = 13 (k2i − 1 − k2i) (Δu / u) + 2∑i = 16ki)

Предполагая, что транспортное средство устойчиво движется по при равномерной скорости v satisf = 0, Δu / u = b / R, а угол бокового скольжения центра масс можно переписать как соотношение между радиусом поворота и скоростью автомобиля:

(5,33) β = 12 м ( b2−4R2) u2R2 (b∑i = 13 (k2i − 1 − k2i) + 2R∑i = 16ki) −bLR (k1 − k2− (k5 − k6)) – 2LR2 (k1 + k2− (k5 + k6) ) R2 (b∑i = 13 (k2i − 1 − k2i) + 2R∑i = 16ki)

Если пренебречь влиянием сопротивления шины d i на сопротивление рулевого управления, момент сопротивления рулевого управления M μ может быть получено из уравнения, содержащего его.

(5,34) Q = m (Δu / u) 3u2−2L (k1 − k2 − k5 + k6) (Δu / u) 2−4 (mu2 + L (k1 + k2 − k5 − k6)) (Δu / u) ∑i = 13 (k2i − 1 − k2i) (Δu / u) + 2∑i = 16kiMμ = (Hfm (Δu / u) 3u2−2L2 (k1 − k2 + k5 − k6) (Δu / u) 2 −L ((k1 − k2 − k5 + k6) Q + 4Hfmu2 + 4L2 (k1 + k2 + k5 + k6)) (Δu / u) −2L (k1 + k2 − k5 − k6) Q) b ((Δu / u) 2−4)

Как рассчитать площадь поверхности / вырезанный объем QGIS

Расчет объемов земли, агрегатов или скважин на разной местности – сложная математическая задача, которая может иметь огромное влияние на бюджеты проекта или прогнозируемые доходы.Это относительно простой процесс, который можно выполнить с помощью бесплатного программного обеспечения с открытым исходным кодом за несколько простых шагов. Все, что требуется, – это данные о высоте от LiDAR или фотограмметрии БПЛА в виде облаков точек, которые затем можно преобразовать в цифровую модель рельефа (DEM) / цифровую модель поверхности (DSM) согласно этому руководству.
Некоторые приложения для этих расчетов объема находят, сколько материала необходимо для заполнения скважины, какой объем будет извлечен путем разработки участка на определенную глубину, сколько объема находится в куче заполнителя или определение того, сколько материала было удалено. из области.

Ниже приводится расширенное руководство по методам, в котором пошаговый подход к ответу на эти вопросы с использованием инструментов QGIS и данных о высоте от LiDAR и от БПЛА / дронов для расчета объемов с точностью до сантиметра. Здесь можно найти упрощенный подход. Выполнив эти 10 шагов, вы сможете создать оценку объема из облака точек LiDAR / UAV или DEM.

Расчет поверхности по отметке базовой линии

Вычислить объем по интерполированной / оптимальной поверхности.

Шаг 1.

После открытия нового проекта QGIS мы начнем с импорта растра DEM / DSM на карту. Если вам нужно создать поверхность, следуйте нашему руководству о том, как создать ЦМР из LiDAR, здесь.
Эта поверхность должна иметь рельеф со значительным подъемом или ограниченной глубиной / отверстием, по которому можно рассчитать объем.Участок наклонной поверхности также можно использовать для объединения объемов выемки / насыпи для выравнивания участка земли.
Куча гравия на изображении ниже – наша целевая область. Мы хотим знать, сколько грузовиков гравия находится в штабеле.

Площадь заданного объема – сваи заполнителя

Шаг 2.Создать слой объектов клипа

Мы хотим ограничить область матрицы высот для расчета объема, чтобы результаты были как можно более точными. Для этого необходимо создать новую полигональную область, по которой будет обрезан растр матрицы высот.
С помощью QGIS создайте «Новый временный рабочий слой» из строки меню Layer . Затем из Create Layer выберите New Temporary Scratch Layer .
Появится новое окно с настройками временного слоя.Введите уникальное имя слоя, выберите тип геометрии MutiPolygon / MultiSurface и УБЕДИТЕСЬ, что Spatial Reference System совпадает с растром DEM.

Шаг 3. Оцифровка области зажима

Теперь, когда установлен пустой полигональный слой, мы оцифровываем целевую область.Попробуйте выбрать край прямо у основания элемента. Помогают изображения с высоким разрешением, а также версия DEM с отмывкой. Чередуйте два растра, чтобы получить максимально точные объемы.

Шаг 4. Добавьте Z-значения к слою обрезки

Теперь мы собираемся добавить значения высоты к только что созданной области отсечения.Сделав это, мы сможем оценить, как будет выглядеть местность после удаления объема.
Это быстрый и простой процесс с QGIS и существующей матрицей высот. Начните с щелчка правой кнопкой мыши на слое с клипом и выберите Toggle Editing во всплывающем меню. Теперь откройте Processing Toolbox и выполните поиск по запросу «Drape (установите значение Z из растра). Мы можем добавить значения Z, не создавая новый слой, выбрав опцию« Edit Features In-Place »в верхней части панели Processing Toolbox. .Откройте панель инструментов Drape (установите значение Z из растра) и выберите матрицу высот / DSM как «Растровый слой». Остальные настройки оставьте по умолчанию.

Шаг 5. Создание интерполированной поверхности

Интерполированная поверхность будет представлять, как будет выглядеть местность после удаления объема.Мы предполагаем, что объем не расположен на ровной поверхности, и после удаления объема наклон нижележащего участка будет аналогичен области, окружающей область отсечения. В противном случае мы можем использовать упрощенный метод с постоянной базовой высотой.
Мы собираемся использовать метод триангулированной нерегулярной сети (TIN) для расчета базового растра высот. Этот метод создаст базовую поверхность, усредненную по краям области отсечения, что приведет к плавному переходу от сторон с высокой отметкой к сторонам с более низкой отметкой.

Шаг 6. Закрепите поверхность TIN на многоугольнике области закрепления

Шаг 7. Расчет изменения отметки

Объем, который мы собираемся вычислить, по сути, является относительной разницей между DSM / DEM и поверхностью TIN, которую мы сгенерировали (этот шаг).Затем для каждой ячейки растра, используя инструмент зональной статистики (шаг 8) и Калькулятор поля (шаг 9), мы умножим разницу на площадь каждой ячейки (т. Е. Разность высот в 8 метров для 0,5 м 2 Размер ячейки растра или 0,5 м будет равен 2 м ( 3 объема), а затем суммируйте значения всех ячеек растра вместе для получения общего объема (см. Шаг 10).

Диаграмма / уравнение для расчета объема

Используя QGIS Raster Calculator из выпадающего меню QGIS Raster, мы вычтем поверхность TIN Interpolated из DEM / DSM, создав новый растровый слой.

Шаг 8. Зональная статистика

Теперь, когда мы знаем относительную разницу в высоте для каждого растрового пикселя, мы можем использовать инструмент зональной статистики Растровый слой для вычисления площадей ячеек и суммы значений разницы высот. По сути, это приведет к созданию таблицы, в которой были сгруппированы и суммированы идентичные значения ячеек растра, в нашем случае значения разницы высот.

Инструмент Зональная статистика слоя растра можно найти, выполнив поиск в Processing Toolbox . Используйте вывод растра из калькулятора растра в качестве входного слоя для этого инструмента. Для вывода я предпочитаю оставить результаты как временный слой, потому что нас интересует только сводная статистика результатов.

Шаг 9.Расчет объема зоны с помощью калькулятора поля

Полученный слой из Зональной статистики растра представлял собой новую таблицу со статистикой и сводками для каждой растровой зоны (т. Е. Группы ячеек растра с одинаковым значением). Щелкните правой кнопкой мыши таблицу зональной статистики на панели слоев и выберите Открыть таблицу атрибутов . Открытие таблицы может занять минуту, в зависимости от размера области вашего тома и разрешения матрицы высот.Найдите минутку, чтобы просмотреть некоторые значения в таблице и посмотреть на имена полей, чтобы увидеть, какая зональная статистика была рассчитана автоматически.
Нас в основном интересует зона, м 2 , сумма и кол. Зона Поле – это разница в значении высоты, рассчитанная с помощью растрового калькулятора. м 2 – это площадь зоны, а сумма – это общая разница высот для всех ячеек / пикселей в этой конкретной зоне.Чтобы найти объем для каждой зоны, нам нужно будет умножить поле суммы и поле м 2 с помощью калькулятора поля , чтобы создать новое поле с объемом, рассчитанным для каждой зоны.
Щелкните значок Abacus в верхней части таблицы или используйте команду control-i, чтобы открыть калькулятор поля. Создайте новое поле с именем поля вывода как том Тип поля вывода как Десятичное число (двойное) *** это значение может быть другим, если ваша таблица была сохранена в другом формате.В поле выражения введите “m ² ” * “sum” и затем нажмите OK.
В таблице теперь будет отображаться новое поле, представляющее объем каждой зоны.

Шаг 10. Расчет общего объема

Последний шаг к нахождению нашего объема – это суммирование таблицы зональной статистики на основе поля volume , которое мы вычислили на последнем шаге.
В QGIS есть два быстрых варианта составления резюме. Первый использует панель статистики . Вы можете найти панель, перейдя в меню View -> Panels -> Statistics в верхней части экрана. На панели статистики есть раскрывающееся меню, где мы можем выбрать таблицу Зональной статистики из предыдущего шага, а затем выбрать поле volume , чтобы увидеть сводную статистику. Общий объем представлен статистикой Сумма .
Второй способ найти общий объем – использовать инструмент Basic Statistics для полей , который создаст HTML-файл со сводной статистикой, где статистика Sum будет представлять общий объем.

Заключение

Вот и все! Используя бесплатное программное обеспечение с открытым исходным кодом, мы смогли точно измерить объем поверхности за 10 простых шагов.
У этого метода есть много преимуществ. Это дает вам точный контроль над вычислениями и областью отсечения. Это удивительно эффективная обработка и рентабельность, поскольку программное обеспечение является бесплатным. Весь процесс можно автоматизировать для решения в один или два клика (тема для будущего блога).
Я часто использовал этот метод при расчете объемов и площадей для наших клиентов из горнодобывающей и строительной отрасли. Мы добились больших успехов в наших оценках и получили аналогичные результаты по сравнению с дорогостоящим программным обеспечением от ESRI или программного обеспечения для фотограмметрии Pix4D, с дополнительным преимуществом, заключающимся в возможности настроить базовую поверхность в соответствии с потребностями клиента и типом проекта.
Надеюсь, вы нашли этот урок полезным. Пожалуйста, не стесняйтесь оставлять свои комментарии ниже, безопасно войдя в свою учетную запись GitHub, Twitter или Facebook или отправив нам электронное письмо.

Калькулятор объема бассейна

| Обслуживание бассейна

Выберите форму бассейна:

Вот отличный инструмент для расчета объема или вместимости вашего бассейна. Важный! Не забывайте измерять глубину воды, а не высоту стены.

Более сложные формы бассейна потребуют нескольких вычислений и их сложения. Более подробную информацию о расчетах читайте под калькулятором. Для получения дополнительной помощи обратитесь к специалисту по плаванию.

При расчете емкости

вычисляется площадь и объем бассейна или спа. В этой статье подробно описано, как рассчитать размер и емкость планируемого пула. Расчет площади бассейна в квадратных футах – это первый шаг к определению информации, включая галлоны бассейна, максимальную вместимость людей и другую важную информацию о вашем бассейне.

Геометрические формулы

Простым методом расчета размера пула является использование геометрических формул. Ниже приведены основные формулы и расчеты для определения площади поверхности:

Легенда
А Площадь
L Длина
Вт Ширина
H Высота
r Радиус
д Диаметр
Пи 3.14 констант

Площадь квадрата или прямоугольника: A = Д x Ш

Площадь прямоугольного треугольника: A = (Д x Ш) / 2

Площадь круга: A = Pi x r x r

Расчет объема

Кубический объем можно рассчитать, включив глубину бассейна с площадью поверхности. Для точных расчетов бассейн следует разделить на различные зоны по глубине.

Бассейны постоянной глубины: квадратные или прямоугольные

Длина x ширина x глубина x 7,5 = объем (в галлонах)

Длина, умноженная на ширину, дает площадь поверхности бассейна. Умножение этого на глубину дает объем в кубических футах. Поскольку в каждом кубическом футе 7,5 галлона, умножьте кубический фут бассейна на 7,5, чтобы получить объем бассейна, выраженный в галлонах.

Бассейны с переменной глубиной: квадратные и прямоугольные

Длина x ширина x средняя глубина x 7.5 = объем (в галлонах)

Длина, умноженная на ширину, дает площадь поверхности бассейна. Умножение этого на среднюю глубину дает объем в кубических футах. Поскольку в каждом кубическом футе 7,5 галлона, умножьте кубический фут бассейна на 7,5, чтобы получить объем бассейна (выраженный в галлонах).

Измерьте длину, ширину и среднюю глубину бассейна, округляя каждое измерение до ближайшего фута или процента от одного фута. Один дюйм равен 0.0833 футов. Поэтому умножьте количество дюймов в ваших измерениях на 0,0833, чтобы получить соответствующий процент от одного фута.

Пример: 25 футов, 9 дюймов = 25 футов + (9 дюймов x 0,0833)

= 25 + 0,75

= 25,75 футов

Если неглубокий конец составляет 3 фута, а глубокий – 9 футов, и предполагая, что наклон дна бассейна постепенный и ровный, то средняя глубина составляет 6 футов.

Средняя глубина = (Глубина на мелком конце + Глубина на глубоком конце) / 2

Средняя глубина = (3 + 9) / 2 = 6 футов.

Если большая часть бассейна составляет всего 3 или 4 фута, а затем небольшая область внезапно опускается до 10 футов, у вас будет другая средняя глубина. В таком случае вы можете рассматривать бассейн как две части. Измерьте длину, ширину и среднюю глубину мелкого участка, затем сделайте те же измерения для более глубокого участка. Рассчитайте объем мелкого участка и добавьте его к объему, который вы рассчитали для более глубокого участка.

Убедитесь, что в расчетах используется реальная глубина воды, а не глубина контейнера.Например, джакузи, изображенной на Рисунке 2, имеет глубину 4 фута, но вода заполнена только примерно на 3 фута. Использование 4 футов в этом расчете приведет к тому, что объем воды будет на 33 процента больше, чем фактическое количество воды. Это может означать серьезные ошибки, например, при добавлении химикатов, которые вводятся в зависимости от объема воды. Может быть, наступит момент, когда вы захотите узнать потенциальный объем, если он заполнен до краев. Тогда, конечно, вы должны использовать фактическую глубину (или среднюю глубину) измерения.В примере это 4 фута.

Длина x ширина x средняя глубина x 7,5 = объем (в галлонах)

25,75 футов x 10 футов x 6 футов x 7,5 = 11 587,5 галлона

Круглые бассейны

Формула: 3,14 x радиус в квадрате x средняя глубина x 7,5 = объем (в галлонах)

Число 3,14 обозначает число «пи», которое является математической константой. Радиус составляет половину диаметра, поэтому измерьте расстояние по самой широкой части круга и разделите его пополам, чтобы получить радиус.Квадрат означает умножение на себя, поэтому умножьте радиус на себя. Например, если вы измеряете радиус как 5 футов, умножьте 5 футов на 5 футов, чтобы получить 25 футов.

Используйте гидромассажную ванну, чтобы рассчитать объем круглой емкости. Давайте сначала займемся сложной частью. Диаметр ванны – 10 футов. Половина этого составляет 5 футов. В квадрате (умноженном на себя) означает, что 5 футов, умноженные на 5 футов, равны 25 квадратным футам. Зная это, можно вернуться к формуле:

3.14 x радиус в квадрате x средняя глубина x 7,5 = объем (в галлонах)

3,14 x 25 футов x 3 фута x 7,5 = 1766,25 галлона

При измерении вместимости круговой гидромассажной ванны вам может потребоваться вычислить две или три области внутри гидромассажной ванны и сложить их вместе, чтобы получить общий объем. Пустая круглая гидромассажная ванна из-за сидений выглядит как перевернутый свадебный торт. Следовательно, вы можете рассматривать его как два отдельных объема – объем выше линии сиденья и объем ниже.В деревянной гидромассажной ванне, где на самом деле вода находится над сиденьями и под ними, можно измерить ванну так, как будто сидений нет, потому что эта разница незначительна.

Почки неправильной формы

Есть два метода, используемых для расчета пропускной способности неправильной формы. Во-первых, вы можете представить себе бассейн или гидромассажную ванну как комбинацию меньших и правильных форм. Измерьте эти различные площади и используйте вычисления, описанные ранее для каждой квадратной или прямоугольной области и для каждой круглой области.Сложите эти тома вместе, чтобы определить общую емкость.

0,45 x (A + B) x длина x средняя глубина x 7,5 = объем (в галлонах)

Сумма измерения A плюс измерение B, умноженное на 0,45, умноженное на длину, дает вам площадь поверхности формы почки. (A + B = 18 футов). Остальные расчеты вам теперь известны с участием. Попробуйте этот расчет объема:

0,45 x (A + B) x длина x средняя глубина x 7.5 = объем (в галлонах)

0,45 x 18 футов x 25 футов x 5 футов x 7,5 = 7593,75 галлона

частей на миллион (ppm)

Один из наиболее важных расчетов, который вы будете использовать, – это части на миллион (ppm). Количество твердых и жидких веществ в воде измеряется в частях на миллион, как в трех частях хлора в каждой. миллионов частей воды, или 3 частей на миллион.

Чтобы помочь, в этом списке показаны общие термины и их эквиваленты:

Квадратный фут (кв.футов) = 12 дюймов в ширину x 12 дюймов в длину

Кубический фут (куб. Футов) = 12 дюймов в ширину x 12 дюймов в длину x 12 дюймов в высоту

Кубический ярд (куб. Ярд) = 36 дюймов в ширину x 36 дюймов в длину x 36 дюймов в высоту

Один кубический фут воды содержит 7,48 галлона

Один кубический фут воды весит 62,4 фунта

Один галлон воды весит 8,33 фунта

Одна часть на миллион (ppm) представляет 8,3 фунта химического вещества на миллион галлонов воды.

Однако один галлон хлора, например, налитый на один миллион галлонов воды, не равен 1 промилле. Это потому, что две жидкости не имеют одинаковой плотности. Это становится очевидным, поскольку галлон воды весит 8,3 фунта, а галлон хлора весит 10 фунтов (в 15-процентном растворе). Хлор – более плотная жидкость; его больше, чем равный объем воды.

Как рассчитать выемку и насыпь для проектов земляных работ

Третий метод, который обычно используется для расчета объемов земляных работ, – это метод треугольных призм.Это, безусловно, наиболее технически сложный метод, но он также и самый точный.

Этот метод начинается с триангуляции существующей местности. Это включает в себя соединение точек на местности для создания непрерывной поверхности из соединенных треугольников. Это называется триангулированной нерегулярной сетью или сокращенно TIN. Этот шаг повторяется для предложенного ландшафта.

Следующим этапом является объединение этих двух триангуляций для создания третьей триангуляции, которая содержит все ребра исходных триангуляций.Это будет использоваться для выполнения расчетов, а объединение двух входных триангуляций означает, что каждая деталь как существующей, так и предлагаемой будет включена в расчеты. Это основа точности этого метода.

Последний этап – вычисление выемки и насыпи каждой вершины на расчетном TIN. Эти значения можно использовать для расчета выемки и насыпи для каждого треугольника, а общие объемы легко получить, сложив все треугольники вместе.

Из-за большой сложности этих вычислений и тысяч треугольников, которые генерируются, нецелесообразно вычислять треугольные призмы вручную.Вместо этого эти расчеты выполняются с помощью специального программного обеспечения, такого как Kubla Cubed. Однако следует отметить, что не все программное обеспечение для земляных работ использует этот метод; некоторые программные расчеты основаны на автоматических расчетах сетки с высокой плотностью или на методе поперечного сечения, используемом в сочетании с TINS.

У метода треугольной призмы есть несколько больших преимуществ. Прежде всего, этот метод является наиболее математически полным из трех. Поскольку каждая деталь существующего и предлагаемого ландшафта сохраняется в объединенной триангуляции, в этих вычислениях ничего не теряется, тогда как все другие методы допускают определенную степень потерь из-за деталей, попадающих в пределы плотности сеток или поперечных сечений.