Основное допущение

• Активное и пассивное давление определяются исходя из предположения, что грунт находится в предельном напряженно-деформируемом состоянии (т.е. в случае отсутствия подпорной стенки неминуемо произойдет обрушение откосов)

• Поэтому точные решения могут быть получены по теории ПНС (при совместном решении дифференциальных уравнений равновесия и условия прочности Мора-Кулона).

Практические методы определения активного и пассивного давления

В инженерных расчетах применяются методы определения Еа и Ер, разработанные с учетом следующих допущений:

1. Поверхность скольжения призмы обрушения принимается плоской

2. Задняя стенка подпорного сооружения вертикальная

3. Засыпка грунта горизонтальная

4. Трением грунта о подпорную стенку пренебрегаем

Графоаналитические методы определения давления на пс

Являются более универсальными методами, позволяющими определять активное и пассивное давление при любой форме подпорной стены, при любых грунтовых условиях

Допущения:

1. Поверхность скольжения призмы обрушения принимается плоской

2. Призма скольжения ведет себя как абсолютно жесткое тело, что позволяет применять уравнения равновесия к призме обрушения в целом

Определение веса призмы

Р асчетная схема

Для других грунтов

Для глин

Определение максимального значения активного давления

30. Деформации грунта и расчет осадок оснований. Основные слагаемые деформаций грунтовых основания. Развитие деформаций по фазам напряженно- деформируемого состояния грунта.

31. Определение деформаций однородного линейно-деформируемого полупространства. Осадка слоя конечной толщины при сплошной нагрузке.

32. Метод послойного суммирования. Основные допущения метода. Правила разбиения на элементарные слои. Определение границы сжимаемой толщи грунтов.

33. Методы учета влияния нагрузки от близлежащих сооружений при определении осадки фундаментов.

34. Метод эквивалентного слоя при определении осадки основания.

Основные виды деформаций:

• Осадка – вертикальное смещение грунта по направлению действия сил гравитации, (рис.12.2а);

• Сдвиг – горизонтальное смещение фундамента и окружающего грунта, (рис.12.2б);

• П одъем (пучение) – вертикальное смещение грунта вверх вследствие действия сил пучения или набухания грунтов, (рис.12.2в).

Рис.12.2. Основные виды деформаций грунтового основания: а) – осадка; б) – сдвиг; в) – подъем

Причины, вызывающие деформации грунта:

• действие внешней нагрузки от сооружений (давление на грунт от фундамента, пригрузка основания при планировке отсыпкой, давление от земляных сооружений и т.п.), (рис.12.3а);

• изменение влажности грунтов (набухание и усадка, просадка грунтов), (рис.12.3б);

• вибрационное или динамическое воздействие на основание, сложенное рыхлыми грунтами, (рис.12.3в);.

• воздействие отрицательной температуры (морозное пучение грунтов), (рис.12.3г).

Рис.12.3 Возможные причины вызывающие вертикальные деформации основания: а) – от внешней нагрузки; б) – от усадки, просадки грунта; в) – от просадки рыхлых грунтов при вибрационном воздействии; г) – при морозном пучении грунтов

Виды нагрузок:

Рис.12.4 Виды нагрузок на основание:

а) – местная;

б) - полосовая;

в) – сплошная

Основные слагаемые деформации:

• S_el - упругие деформации изменения объема вследствие деформаций кристаллической решетки твердых частиц грунта, изменения толщины пленки связанной воды, сжатия замкнутых пузырьков воздуха, растворенного в поровой воде, (рис.12.5 а);

• S_con - остаточные деформации уплотнения грунта вследствие перекомпоновки твердых частиц и уменьшения пористости грунта, (рис.12.5 б);

• S_ch - остаточные деформации ползучести скелета грунта при взаимном сдвиге твердых частиц, (рис.12.5 в).

• Ssp -особые виды деформаций –деформации расструктуривания (пучение, просадка, набухание и т.п.)

Т аким образом, полная осадка основания определяется как сумма основных составляющих деформаций:

Рис.12.5 Основные слагаемые деформаций:

а) – упругие деформации частиц и изменение толщины пленки связанной воды;

б) – перекомпоновка частиц;

в) – деформации изменения формы

Р азвитие деформаций по фазам напряженно-деформируемого состояния

• преимущественно упругие

• 2-упругие +уплотнение и частично сдвиг

• 3-частично уплотнение + интенсивные сдвиговые

• 4 –практически только сдвиг

Основные допущения при определении деформаций грунтового основания в линейной постановке

• Осадка грунтового основания происходит лишь от действия сжимающих нагрузок однократного приложения.

• Зависимость между напряжениями и деформациями принимается линейной.

• Нагрузка на основание не превышает предела пропорциональности (начальной критической нагрузки).

• Грунт рассматривается как изотропная среда.

• Грунт представляет собой полупространство, бесконечно простирающееся по глубине и в стороны.

Определение осадки однородного линейно-деформируемого полупространства

Рис.12.6 Расчетная схема

где - коэффициент

упругого полупространства

Рис.12.7 Схема поясняющая влияние площади загружения на величину осадки

Рис.12.8 Зависимость осадки грунтового основания от размеров площади загрузки

l, b – длина и ширина площади загружения соответственно;

- коэффициент формы подошвы фундамента.

Расчет осадки слоя грунта при сплошной нагрузке

Р ис.12.9 Расчетная схема при определении осадки слоя грунта при сплошной нагрузке.

• Вертикальные сжимающие напряжения постоянны по всей высоте слоя, ;

• Г оризонтальные нормальные напряжения равны между собой и могут быть определены через коэффициент бокового давления покоя :

Тогда согласно закону уплотнения (лекция 4)

Напоминаем, что:

m_v – коэффициент относительной сжимаемости грунта.

С учетом уравнения (4.8), запишем:

где β – коэффициент, учитывающий отсутствие бокового расширения грунта при компрессионном уплотнении.

Определение осадки фундаментов методом послойного суммирования

Позволяет учитывать:

• Неоднородность грунтового основания по глубине;

• Осадку от нагрузки близлежащих сооружений;

• Деформации просадки, набухания и т.п. при наличие особых грунтов.

Рис.12.10 Расчетная схема к определению осадки фундамента методом послойного суммирования

Правила разбиения на элементарные слои:

• Толщина элементарного слоя принимается не более 0,4b, где b – ширина фундамента. Для больших фундаментов b>4 м, h_i ≤ 0,2b.

• Толщина элементарного слоя не должна превышать 1 м.

• В пределах элементарного слоя свойства грунта должны быть постоянными.

О сновные допущения метода

• Считаем, что фундамент не обладает жесткостью.

• В пределах элементарного слоя напряжения постоянны, как по глубине, так и в пределах ширины фундамента,( рис.12.11)

Рис.12.11 Принимаемая форма эпюры сжимающего напряжения

• Осадка основания происходит только от дополнительного (сверх природного давления) Р₀. Дополнительные деформации будут развиваться только от давления превышающего природное:

г де P – полное давление на грунт от фундамента;

природное давление на уровне подошвы фундамента

• Осадка грунта учитывается в пределах снимаемой толщи грунта Hа. Деформациями грунта ниже Hа пренебрегаем.

• С читаем, что грунт в пределах элементарного слоя деформируется в условиях одноосного сжатия, т.е.

Т аким образом, деформации сжатия элементарного слоя определяются по зависимости:

Общая осадка грунтового основания в пределах сжимающей толщи Hа, будет равна сумме сжимающих деформаций элементарных слоев: