Меню

Давление грунтов на ограждения понятие об активном и пассивном давлениях

ДАВЛЕНИЕ ГРУНТОВ НА ОГРАЖДЕНИЕ

ДАВЛЕНИЕ ГРУНТОВ НА ПОДПОРНУЮ СТЕНКУ

Определение давления грунтов на подпорную стенку является одной из важных задач при расчете давления грунтов на ограждения. На рис. 5.1 изображена подпорная стенка, которая воспринимает боковое давление грунта, обозначенное равнодействующей силой Еа. Под действие этой силы стенка стремится сместиться в сторону. Равновесие стенки обеспечивается ее собственным весом Q и противодавлением грунта Еп на другую сторону стенки.

Рис. 5.1. Схема давлений грунта на подпорную стенку

Давление грунта, обозначенное равнодействующей Еа, которое передается со стороны грунтового массива и воспринимается ограждением, называется активным давлением.

Противодавление грунта, обозначенное равнодействующей Еп, которое передается от ограждения и воспринимается грунтом, называется пассивным, или отпором.

Если подпорная стенка начнет перемещаться по направлению действия активного давления Еа, то в конечном итоге произойдет сползание части грунтового массива по кривой скольжения аб (см. рис. 5.1). Часть грунтового массива, которая вызывает активное давление грунта на стенку и сползает при перемещении ограждения по линии его действия, называется призмой обрушения. Часть грунтового массива, ограниченная кривой сд, которая вызывает пассивное давление Еп и выпирается при непрекращающемся перемещении стенки, называется призмой выпирания.

ПРИБЛИЖЕННЫЙ МЕТОД КУЛОНА ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ АКТИВНОГО И ПАССИВНОГО ДАВЛЕНИЯ ГРУНТОВ

НА ПОДПОРНЫЕ СТЕНКИ

Точные решения задачи по определению давления грунтов на ограждения, а также результаты многочисленных экспериментальных исследований показывают, что поверхность скольжения призмы обрушения имеет криволинейное очертание. Решение задачи упрощается, если очертания поверхностей скольжения считать прямолинейными.

Наиболее распространенные приближенные решения задачи по определению давления грунтов на ограждения, поверхности скольжения которых имеют прямолинейные очертания, основаны на теории Кулона давления сыпучих сред.

В основу решений Кулона положены следующие допущения:

1) криволинейные поверхности скольжения призм обрушения и выпирания заменяются прямолинейными;

2) максимальное давление грунта на подпорную стенку равно давлению грунта призмы обрушения или призмы выпирания;

3) грунт призмы обрушения или выпирания представляет собой изотропную однородную по свойствам среду, вертикальное давление которой изменяется с глубиной по закону прямой линии.

Читайте также:  Верхнее давление высокое нижнее низкое у пожилого человека

В дальнейшем решение Кулона для сыпучих сред было распространено и на связные грунты с учетом сил сцепления последних.

За основу решения задачи по определению давления грунтов на ограждения принята зависимость, связывающая между собой главные напряжения для состояния предельного равновесия грунта в засыпке за стенкой в условиях плоской задачи:

. (5.1)

В рассматриваемой задаче главное напряжение σ3 является активным (знак «-» в скобках) или пассивным (знак «+») давлением грунта на рассматриваемой глубине z, а σ1 — вертикальным давлением грунта от собственного веса, которое изменяется по линейному закону, т.е.

. (5.2)

Рассмотрим различные случаи приближенного расчета активного и пассивного давления грунтов на подпорные стенки, полученные на основе решений Кулона. В рассматриваемых случаях приняты следующие обозначения:

σа – максимальная ордината эпюры активного давления грунта;

σп – максимальная ордината эпюры пассивного давления грунта;

Еа – равнодействующая сила активного давления грунта;

Еп – равнодействующая сила пассивного давления грунта;

γ – вес грунта засыпки;

φ – угол внутреннего трения грунта;

φ – угол трения грунта засыпки о стенку;

α – угол наклона грани стенки к горизонту;

β – угол наклона засыпки к горизонту;

с – удельная сила сцепления связного грунта.

Другие обозначения указаны на соответствующих рисунках.

З А Д А Ч А 1. Определить активное и пассивное давление грунта на гладкую вертикальную стенку (рис. 4.2) при горизонтальной песчаной засыпке:

Рис. 5.2. Схема расчета давления и отпора грунта на стенку по Кулону.

Начальные условия: (с = 0; φ = 0; α = 0; β = 0).

(5.3)
(5.4)
(5.5)
(5.6)

З А Д А Ч А 2.Определить активное и пассивное давление грунта на гладкую, наклонную стенку (рис. 5.3) при горизонтальной поверхности песчаной засыпки:

Рис. 5.3. Давление и отпор грунта на наклонную стенку.

Начальные условия: (с = 0; φ = 0; α ≠ 0; β = 0).

. (5.7)
. (5.8)
. (5.9)
. (5.10)

Равнодействующие Еа и Еп в рассматриваемом случае будут приложены под углом α к горизонту, т.е. перпендикулярно к наклонной грани стенки.

Читайте также:  Влияние атмосферного давления на сердечное давление

З А Д А Ч А 3. Определить активное и пассивное давление грунта на гладкую вертикальную стенку (рис. 5.4) при наклонной поверхности засыпки:

Рис. 5.4. Давление и отпор грунта на стенку с наклонной поверхностью засыпки.

Начальные условия: (с = 0; φ = 0; α = 0; β ≠ 0; β

Источник

Понятия о взаимодействии грунтов с ограждающими конструкциями (давление покоя, активное и пассивное давление)

Лекция 7

Мероприятия по повышению устойчивости откосов и склонов

Одним из наиболее эффективных способов повышения устойчивости откосов и склонов является их выполаживание или создание уступчатого профиля с образованием горизонтальных площадок (берм) по высоте откоса.

При относительно небольшой высоте откоса эффективна пригрузка подошвы в его низовой части или устройство подпорной стенки, поддерживающей откос. Закрепление поверхности откоса может быть осуществлено мощением камнем, одерновкой, укладкой бетонных плит.

Важнейшим мероприятием является регулирование гидрогеологического режима откоса или склона. Устройство канав для перехватывания поверхностных вод, отвод воды с берм, устройство дренажа.

Конструктивные мероприятия типа прорезания потенциально неустойчивого массива грунтов системой забивных или набивных свай, анкерное закрепление во взаимодействии с подпорными стенками или свайными конструкциями.

Ограждающие конструкции предназначены для удерживания от обрушения находящихся за ними грунтовых массивов. К таким конструкциям относится подпорная стенка, а также стены подвалов и заглубленных частей здания, стены подземных сооружений и т.п. Различают массивные (или гравитационные) и тонкостенные подпорные стенки (рис. 4.6). По характеру работы подразделяются на жесткие и гибкие (шпунтовые стенки).

Устойчивость массивных стенок на сдвиг и опрокидывание обеспечивается прежде всего их собственным весом. Устойчивость тонкостенных конструкций – собственным весом стенки и грунта, вовлеченного в совместную работу, либо защемлением нижней части стенки в основание.

Равнодействующая давления грунта на стенку Е зависит от направления, величины и характера её смещения.

Давление, реализуемое в условиях отсутствия горизонтального смещения при u=0 (рис. 4.7, б) называют давлением покоя Е.

,

где — коэф. бокового давления; ν – коэф. Пуассона.

При смещении стенки под действием давления в сторону от засыпки на величину ua (рис.4.7, а) в грунте засыпки формируется область обрушения грунта, граница которой называется поверхностью скольжения, а сама область – призмой обрушения. Давление, передаваемое призмой обрушения на грань стенки, называют активным давлением, а его результирующую обозначают Еа.

Читайте также:  Какие препараты можно применять беременным при повышенном давлении

При смещении стенки в сторону грунта под действием каких-либо сил в засыпке также образуются поверхности скольжения, при величине смещения +uп формируется призма выпирания грунта (рис.4.7, в). При этом реакция грунта достигает максимального значения и соответствует пассивному давлению (отпору) грунта, результирующую которого обозначают Еп.

4.6.1. Определение активного давления на вертикальную грань стенки для сыпучего грунта и связного грунта, учёт пригрузки на поверхности засыпки.

Трение грунта о стенку отсутствует (τzx=0). Максимальное главное напряжение, действующее на горизонтальную площадку в точке контакта грунта со стенкой на глубине z от поверхности засыпки , γ – удельный вес грунта.

Грунт в пределах призмы обрушения ОАВ (рис. 4.8) находится в состоянии предельного равновесия. Минимальное главное напряжение σ3, равное активному давлению σа, связано с максимальным главным напряжением условием предельного равновесия:

.

Эпюра активного давления имеет вид треугольника. Максимальная ордината эпюры активного давления:

.

Равнодействующая активного давления Еа определяется как площадь эпюры

,

И будет приложена к стенке на расстоянии 1/3h от её подошвы.

Плоскость скольжения АВ будет наклонена к вертикали под углом π/4-φ/2. Ширина призмы обрушения по поверхности засыпки l=htg(45°- φ/2).

4.6.2. Учёт пригрузки на поверхности засыпки.

При наличии на поверхности сплошной равномерно распределенной нагрузки интенсивностью q: .

;

.

Эпюра активного давления при наличии пригрузки на поверхности имеет вид трапеции. Точка приложения равнодействующей Ea будет находиться в центре тяжести площади трапеции.

4.6.3. Учёт сцепления грунта.

Для связного грунта, обладающего внутренним трением и сцеплением:

Связный грунт обладает способностью держать вертикальный откос высотой h

В пределах глубины h от свободной поверхности засыпки связный грунт не будет оказывать давления на стенку. Максимальная ордината эпюры активного давления связного грунта:

Учет сцепления грунта приводит к уменьшению активного давления.

Источник

Adblock
detector