20. Как рассчитывается конечная осадка поверхности слоя грунта при сплошной нагрузке? Когда можно использовать этот расчет для практических целей?

Пусть к поверхность слоя грунта толщиной h (рис. 7.1, а), лежащего на несжимаемой скальной породе, при­ложена сплошная нагрузка (распространенная в стороны на очень большие расстояния) интенсивностью Р. В этом случае грунт будет испытывать сжатие без возможности бокового рас­ширения. Это соответствует одномерной задаче уплотнения грунта под действием вертикальной нагрузки при компрессион­ных испытаниях. Поэтому для определения деформации рас­сматриваемого слоя можно воспользоваться компрессионной кривой этого грунта (рис. 7.1, б).

Выделим из слоя грунта прямоугольный параллелепипед ABCD с площадью основания А и примем, что при деформации грунта объем содержащихся в нем твердых частиц не изме­няется. Составим уравнение деформации, исходя из равенства объема твердых частиц грунта до и после нагружения   где еl - начальный коэффициент пористости грунта природного сложения, уплотненного под действием давления P1, равного среднему напряжению от его собственного веса (под действием природных напряжений); е2 - коэф­фициент пористости грунта после приложения Дополнительного (сверх природного) давления Р, определяемый по компрессионной кривой (см. рис. 7.1, б); h' - конечная (стабилизированная после уплотнения) тол­щина слоя грунта. 

 , коэффициент сжимаемости   откуда   ,   дробь в этом выражении является коэффициентом относительной сжимаемости mv. Тогда формула для определения конечной (стабилизированной) осадки поверхности слоя грунта при сплошной нагрузке будет иметь вид: 

Если коэффициент относительной сжимаемости грунта выразить через модуль деформации ЕО,то получим

где β - коэффициент, зависящий от коэффициента бокового расширения грунта.

Метод определения осадки отдельного слоя при сплошной равномерной нагрузке можно применять лишь для сооружений с широкими фундаментами при залегании скалы ниже подошвы на глубине, не превышающей половину ширины фундамента

22. Как определяется осадка слоя при локальной нагрузке? Когда можно использовать этот расчет для практических целей?

Осадка при локальной нагрузке = осадка бесконечного полупространства. (задача Буссинеска)

S=wPb(1-v2)/E

w(омега) - коэффициент формы подошвы. (при квадратной подошве равен единице)

v(ню)- коэффициент Пуассона

b – ширина фундамента

S – осадка

Используется при ширине подошвы фундамента (b≤2) равной или меньше 2 метров

23. Как вычисляется осадка фундамента методом послойного суммирования? Какие приняты допущения при построении этого метода?

Осадка основания s с использованием расчетной схемы в виде линейно деформируемого полупространства определяется методом послойного суммирования по формуле

где β − безразмерный коэффициент, принимаемый равным 0,8; σzp i, − среднее значение дополнительного вертикального нормального напряжения в iм слое грунта, равное полусумме указанных напряжений на верхней zi-1 и нижней zi границах слоя по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента; hi и Ei – соответственно, толщина и модуль деформации i5го слоя грунта; n − число слоев, на которые разбита сжимаемая толща основания; σz i γ, – среднее значение вертикального напряжения от собственного веса, выбранного при отрывке котлована; Ee i, – модуль деформации i5го слоя грунта по ветви вторичного нагружения.

Д ополнительные вертикальные напряжения σzp на глубине z от подошвы фундамента по вертикали, проходящей через центр подошвы фундамента, определяются по формуле 0, zp σ =αp где α − коэффициент, принимаемый в зависимости от формы подошвы фундамента и относительной глубины 2z b ζ = ; p0 − дополнительное вертикальное давление на основание, определяемое из выражения

p=p ₀ −σ _zg0 ; p − среднее давление под подошвой фундамента; σ_zg0 − вертикальное напряжение от собственного веса грунта на уровне по5 дошвы фундамента (при планировке срезкой принимается σ_zg0 = γd, при отсутствии планировки и планировке подсыпкой σ_zg0 = γdn, где γ − удельный вес грунта, расположенного выше подошвы; d и dn − глубина заложения фундамента соответственно от уровня планировки DL и от природного рельефа NL. При подсчете осадок основание разбивается на отдельные элемен5 тарные слои, сжатие которых определяется от дополнительного вертbкального нормального напряжения σzp, действующего по оси фундамента в середине рассматриваемого слоя. Суммирование по формуле проводится в пределах сжимаемой толщи основания Hc, нижняя граница которой определяется равенством σzp=0,2σzg, а для плитных фундаментов σ_zp=0,5σ_zg. Если найденная нижняя граница сжимаемой толщи находится в слое грунта с модулем деформации

E ≤ 5МПа, то нижняя граница сжимаемой толщи определяется исходя из условия σ_zp=0,1σ_zg.

24. Назовите основные виды нарушения устойчивости откосов. Каковы причины потери устойчивости откосов?

Устойчивость откосов зависит от:

• устройство недопустимо крутого откоса;

• устранение естественной опоры массива грунта из-за разработки траншей, котлованов, подмыва откосов и т.д.;

• увеличение внешней нагрузки на откос, например, возведение сооружений или складирование материалов на откосе или вблизи него;

• снижение сцепления и трения грунта при его увлажнении, что возможно при повышении уровня подземных вод;

• неправильное назначение расчетных характеристик прочности грунта;

• влияние взвешивающего действия воды на грунты в основании;

• динамические воздействия (движение транспорта, забивка свай и т.п.), проявление гидродинамического давления и сейсмических сил.

Откосы земляных плотин и дамб в подводной части обычно более пологие, чем в надводной.

Различают три основных типа разрушения откоса (рис. 9.2):

• разрушение передней части откоса (см. рис. 9.2,а). Для крутых склонов (α > 60°) характерно сползание с разрушением передней части откоса. Такое разрушение чаще всего возникает в вязких грунтах, обладающих адгезионной способностью и углом внутреннего трения;

• разрушение нижней части откоса (см. рис. 9.2,6). На сравнительно пологих откосах разрушение происходит таким образом, что поверхность скольжения соприкасается с глубоко расположенным твердым слоем. Такой тип разрушения чаще всего возникает в слабых глинистых грунтах, когда твердый слой расположен глубоко;

• разрушение внутреннего участка откоса (см. рис. 9.2,в). Разрушение происходит таким образом, что край поверхности скольжения проходит выше передней части откоса. Такое разрушение также возникает в глинистых грунтах, когда твердый сдой находится сравнительно неглубоко.