Вопрос 3 Виды давления грунта на подпорную стенку.За счет чего ини возникают.

Ограждающие конструкции предназначены для удержания от обрушения находящегося за ними массива грунта. Типичным примером такой конструкции является подпорная стенка, в различном виде часто встречающаяся во всех областях строительства.

Различают гравитационные и шпунтовые подпорные стенки. Гравитационные, в свою очередь, можно разделить на массивные, устойчивость которых обеспечивается их собственным весом, и тонкоэлементные, когда в совместную работу вовлекается также удерживаемый массив грунта (рис.9.12, а, б).

Устойчивость шпунтовых стенок обеспечивается заглублением нижней их части в основание и креплением вверху распорками либо анкерами (рис.9.12, в). Такие конструкции часто используются как временные ограждения котлованов, но могут быть и постоянными сооружениями в гидротехническом портовом строительстве причалов, набережных и т. п.

К ограждающим конструкциям относятся также стены подвалов, заглубленных частей зданий и подземных сооружений.

По условиям работы ограждающие конструкции делятся на жесткие и гибкие. К жестким относятся конструкции, собственные деформации которых в процессе работы настолько малы, что не влияют

а б в

Рис.9.12 - Типы подпорных стенок:

а – массивная; б – тонкоэлементная; в – шпунтовая

на характер давления грунта. Примером могут служить массивные подпорные стенки. В них под нагрузкой не возникают растягивающие напряжения, поэтому они могут выполняться из бетона или каменной кладки. Гибкие конструкции взаимодействуют с грунтом более сложным образом, изгибаясь и изменяя характер давления грунта. Их изготавливают из железобетона, а шпунтовые стенки – из деревянных или стальных шпунтовых свай.

Эксперименты и наблюдения над реальными конструкциями показали, что давление грунта на стенку зависит от направления, характера (сдвиг, поворот) и величины возможного смещения стенки.

Давление, действующее на жесткую несмещающуюся стенку, называется давлением покоя. Примером могут служить массивная стенка, жестко забетонированная в скальное основание или опирающаяся на плитный фундамент коробчатого сечения. Поскольку боковые деформации отсутствуют, в этом случае можно использовать значение коэффициента бокового давления для условий компрессионного сжатия:

.

Эпюра давления на стенку высотой   при однородном грунте с удельным весом   будет иметь вид треугольника, а равнодействующая эпюры давления покоя равна

. (9.23)

Если происходит смещение стенки от грунта, то при некотором

его значении сформируется объем грунта, смещающийся вслед за стенкой относительно подстилающего неподвижного грунта (рис.9.13, а). Сместившийся объем называется призмой обрушения, а разделяющая поверхность – поверхностью скольжени, или обрушения. Давление, передаваемое призмой обрушения на грань стенки, называется активным или распором. Его равнодействующую обозначим  .

Опыты показывают, что формирование призмы обрушения и активного давления происходит при очень небольших смещениях стенки (порядка 10-3 ее высоты). Напротив, формирование призмы выпирания и пассивного давления осуществляется при значительно бóльших перемещениях стенки (рис.9.13,в).

Рис.9.13 - Виды давления грунта: а – активное; б – пассивное;

в – график зависимости давления от смещения стенки

Определение активного и пассивного давления, как и расчет устойчивости откосов, проводятся методами теории предельного равновесия. Используются или строгие решения на основе рассмотрения системы уравнений (8.23) без привлечения каких-либо упрощающих гипотез, или так называемые инженерные решения с такими упрощениями. Последние иногда объединяют общим названием "Теория Кулона", поскольку он впервые рассмотрел задачу о давлении грунта на подпорную стенку (1773 г.).