Механика грунтов. Лекция №7
.pdf
В практической деятельности нужно иметь в виду, что сцепление пылеватоглинистых грунтов резко уменьшается при увеличении влажности.
Инженерные методы расчета устойчивости откосов и склонов
Широко используемый метод круглоцилиндрических поверхностей скольжения Был впервые применен К. Петерсоном в 1916г.
- моменты относительно центра вращения О всех сил удерживающих и сдвигающих |
|||||||||||||||
отсек |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
cIi |
|
|
|
|
|
|
r b |
pi |
Ii |
hi |
tg |
Ii |
cos |
i |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
cos |
|
|
|
||||||||
k |
Msr |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
i |
|
||
Msa |
Em |
lm |
Fv |
a |
r |
b |
|
Ii hi sin |
i |
||||||
|
|
||||||||||||||
где:
r – радиус поверхности скольжения
b – ширина элементарных вертикальных полос на которые делится сдвигающий массив
pi – средняя (в пределах ширины полосы) ордината эпюры давлений на грунт от сооружения без учета противодавления воды определяемая как для внецентренного сжатия
hi – средняя величина i-ой полосы грунта
liрасчетное значение удельного веса грунта в пределах i-ой полосы, принимаемое с учетом взвешивающего действия воды
Iiрасчетное значение угла внутреннего трения грунта по площадке скольжения в пределах рассматриваемой полосы
i- угол между вертикалью и нормалью к i-ой площадке скольжения
CIiрасчетное значение удельного сцепления грунта по площадке скольжения в пределах i-ой полосы Emравнодействующая активного давления слоя грунта m на боковую грань фундамента
lm – расстояние от линии действия силы до горизонтали, проходящей через центр поверхности скольжения Fvравнодействующая вертикальных нагрузок на уровне подошвы фундамента
a – расстояние от центра поверхности скольжения до линии действия силы
Произведение для нисходящей кривой скольжения принимается со знаком «+», а для восходящей со знаком « - »
Мероприятия по повышению устойчивости откосов и склонов
1.Выполаживание склонов или создание уступчатого профиля с образованием горизонтальных площадок (берм) по высоте откоса.
2.Устройство пригрузки подошвы в низовой части откоса или устройство подпорной стенки.
3.Закрепление поверхности откоса одерновкой, мощение камнем, укладкой бетонных или железобетонных плит.
4.Регулирование гидрогеологического режима откоса или склона (устройство дренажной системы склона с организацией отвода поверхностных и талых вод)
5.При необходимости разрабатываются сложные конструктивные мероприятия (прорезание потенциально неустойчивого массива системой забивных или набивных свай, анкерное закрепление)
x z
z |
z |
|
|
||
1 |
||
|
Эпюра давления на боковую стенку при однородном грунте будет иметь вид треугольника и при высоте стенки h равнодействующая давления покоя
определится как. |
|
h |
2 |
E0 |
|
|
|
|
|
|
|
2 (1 |
|
) |
|
|
|
Под действием давления грунта возможно так же смещение стенки в сторону от засыпки, принятое со знаком минус. Когда это значение достигнет величины -ua , в грунте формируется область обрушения грунта, граница которой называется поверхностью скольжения, а сама область – призмой обрушения. Давление, передаваемое призмой – активным давлением Ea.
Если подпорная стенка смещается в сторону грунта, в засыпке так же образуется поверхность скольжения, и при некоторой величине перемещения +un, формируется призма выпирания.
При этом реакция грунта достигает максимального значения и соответствует пассивному давлению (отпору) грунта En
Формирование призмы обрушения и развитие активного давления происходят при очень небольших перемещениях стенки, составляющие тысячные доли ее высоты. Образование призмы выпирания и развитие пассивного давления происходит при значительно больших значениях перемещений стенки.
На подпорные стенки практически всегда будет действовать активное давление со стороны засыпки, стремящееся сдвинуть или опрокинуть стенку и пассивное давление, препятствующее потере ее устойчивости .
Для определения активного и пассивного давления грунта применяется модель теории предельного равновесия, реализуемая в рамках строгих или приближенных решений. При этом возникают значительные математические затруднения, связанные с определением очертаний линий скольжения, поэтому используется допущение введенное Ш. Кулоном, о прямолинейном очертании линии скольжения.
Для активного давления методы расчетов основанные на этом допущении, дают результаты близкие к строгим.
Для пассивного давления грунта дают завышенный результат, причем погрешность возрастает с увеличением угла внутреннего трения
Определение активного давления грунта на вертикальную гладкую стенку при горизонтальной поверхности засыпки
Рассмотрим простейший случай, когда засыпка представлена идеально сыпучим грунтом. Поскольку принято что стенка имеет абсолютно
гладкую грань, т.е. трение грунта о стенку отсутствует
,вертикальная и горизонтальные площадки являются главными
Максимальное главное напряжение, действующее на горизонтальную площадку в точке контакта грунта со стенкой на глубине z от поверхности будет равно:
В переделах призмы обрушения |
находится в состоянии предельного |
равновесия, следовательно |
активное напряжение в точке 3 |
равно активному давлению а |
максимальным главным напряжением |
условием предельного равновесия
(2)
Подставив в уравнение высоту стенки h, получим максимальную ординату эпюры активного давления 
Равнодействующая активного давления Еа определяется как площадь эпюры
а |
|
Из условия равновесия призмы плоскость скольжения |
||
|
|
|||
|
|
АВ будет наклонена к вертикали под углом |
||
|
|
Ширина призмы по поверхности |
||
|
|
засыпки |
||
|
|
При наличии на поверхности сплошной нагрузки: |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Если в пределах призмы обрушения приложена полосовая нагрузка шириной b.
Еа – площадь эпюры
Приведенные выше рассуждения относятся к идеально сыпучим грунтам, для грунта обладающего внутренним трением и сцеплением условие предельного равновесия представлено в виде.
Связный грунт обладает способностью держать вертикальный откос h0
Еа - площадь эпюры
Определение пассивного давления грунта
Возникает при смещении стенки в сторону грунта засыпки.
При движении стенки на грунт меняются главные напряжения
- Максимальное главное напряжение
- Минимальное главное напряжение, при отсутствии нагрузки на поверхности грунта
Условие предельного равновесия Для сыпучих грунтов
Для связных грунтов
Значение пассивного давления грунтов Для сыпучих грунтов
Для связных грунтов
Поверхность скольжения призмы выпирания наклонена к вертикали под углом 
Ширина призмы выпирания по поверхности засыпки 