- •Введение.
- •1. Физические свойства грунтов.
- •1.1. Общие сведения о показателях физических свойств.
- •1.3. Примеры расчета физических свойств грунтов.
- •2. Классификационные показателей сыпучих грунтов.
- •2.1 Классификационные показатели грунтов в строительной практике.
- •2.2. Задания к практическим занятиям по классификациям песчаных грунтов.
- •2.3. Примеры решения задач по оценке классификационных показателей грунтов.
- •3.1. Классификационные показатели глинистого грунта в строительной практике.
- •3. Классификационные показатели глинистых грунтов.
- •3.2 Задание к практическим занятиям по классификации глинистых грунтов.
- •3.3. Примеры решения задач по оценке вида и состояния глинистых грунтов.
- •4. Расчеты связанные с уплотнением грунтов в искусственных насыпях и обратных засыпках пазух фундаментов.
- •4.1. Показатели уплотнения грунтов.
- •4.2 Задание к практическим занятиям по оценке параметров уплотнения песчаных и глинистых грунтов.
- •4.3. Примеры расчета параметров уплотнения грунтов.
- •5. Расчеты связанные с оценкой морозного пучения грунтов при сезонном промораживании оснований.
- •5.2. Задания к практическим занятиям по расчету параметров морозного пучения при сезонном промерзании глинистых и песчаных грунтов.
- •5.3 Примеры расчетов параметров морозостойкости песчаных и глинистых грунтов.
- •6. Закономерности уплотнения грунтов под нагрузкой.
- •6.2. Задание к практическим занятиям по расчету параметров уплотнения грунтов по результатам компрессионных испытаний.
- •6.3. Примеры решения задач по оценке параметров уплотнения грунта и расчета деформаций в условиях нагружения близких к одномерному обжатию.
- •7. Закономерность водопроницаемости грунтов.
- •7.1 Общие сведения о закономерности фильтрации воды в грунтах.
- •1,2,3 –Грунты отличающиеся по крупности
- •7.2. Задание для практических занятий по оценке параметров фильтрационной консолидации грунта в условиях задачи одномерного обжатия.
- •7.3 Примеры расчета уплотнения грунтов во времени в процессе фильтрационной консолидации в условиях одномерного обжатия.
- •8. Закономерности предельного сопротивления грунтов сдвигу.
- •8.2. Задание для практических занятий по оценке прочностных характеристик грунтов по результатам лабораторных испытаний на срез.
- •8.3. Примеры решения заданий по определению прочностных показателей грунта.
- •9. Фазы напряженно-деформируемого состояния грунта. Принцип линейной деформируемости.
- •9.1 Зависимость между деформациями и напряжениями в грунта.
- •9.2 Задание для практических занятий по оценке характерных нагрузок на грунты основания под штампом.
- •1. Выполнить расчеты для штампов с прямоугольной формой подошвы характерных давлений на грунт:
- •9.3 Примеры расчета характерных давлений на грунт под подошвой штампа.
- •10. Определение напряжений в грунтах.
- •10.1. Действие сосредоточенной нагрузки на поверхности полупространства. Способ элементарного суммирования.
- •10.2. Распределение напряжений при равномерно распределенной нагрузке по площади прямоугольника. Метод угловых точек.
- •10.3. Распределение напряжений при действии равномерно распределенной нагрузки по полосе (по подошве ленточного фундамента).
- •10.4. Распределение напряжений при действии равномерно распределенной нагрузки по площади прямоугольного треугольника.
- •10.5. Распределение напряжений от собственного веса грунта.
- •10.6. Задания для практических занятий по расчету распределения напряжений в грунте при равномерно распределенной нагрузке на поверхности.
- •10.7. Примеры вычисления по распределению напряжений в массиве грунта. Нагружение грунта обеспечивается в интервале применимости теории линейно деформируемых тел.
- •11. Деформации сжатия грунтов под нагрузкой.
- •11.2 Расчет пластических осадок грунтовых оснований.
- •11.3. Задания для практических занятий по расчету осадок оснований и кренов штампов.
- •12. Расчет давлений грунтов ограждения.
- •12.1 Давление грунтов на ограждения.
- •12.2. Задания для практических занятий по расчету давлений грунта на подпорные стенки
- •12.3. Примеры расчета активных давлений грунта и сопротивлений грунта сдвигу подпорных стенок.
- •13. Устойчивость земляных масс в откосах.
- •13.1. Расчетные методы по оценке устойчивости откосов.
- •13.2. Задания к практическим занятиям по расчету устойчивости откосов в грунтах.
- •13.3. Примеры расчета устойчивости откосов в грунтах.
12. Расчет давлений грунтов ограждения.
12.1 Давление грунтов на ограждения.
Как показывают исследования, давления грунтов на подпорные стенки в различных инженерных сооружениях зависит от свойств грунтов засыпки, изменения этих свойств во времени и величины возможных перемещений стенок.
В случае если стенка остается неподвижной, то давление на нее будут равны боковым напряжениям в грунте в условиях задачи одномерного обжатия.
Давление на подпорную стенку со стороны засыпки называется активным.
|
Рис. 12.1 Схема активных давлений на неподвижную стенку. |
|
Приведенные условия развития активных давлений грунта характерны для массивных заглубленных сооружений. Величины коэффициентов бокового расширения по Н.А. Цытовичу: гравелисто- галечный грунт- 0,12 … 0,17; песок- 0,17… 0,29; супесь- 0,21 …0,29; суглинок пластичный- 0,30 … 0,37; глина пластичная- 0,36 … 0,40; глина и суглинок полутвердые 0,10 … 0,20.
|
Рис. 12.2 Схема активных давлений на неподвижную подпорную стенку от местной нагрузки. |
При действии местных нагрузок величина горизонтальных давлений на неподвижную стенку определяется с применением метода изображений. Сущность метода заключается в обеспечении нулевых горизонтальных перемещений точек на поверхности стенки (εх=0). Такие условия в расчетной схеме достигаются приложением условной симметрично расположенной нагрузки относительно расчетной
грани стенки:
|
Величина
для
нагрузки по площади прямоугольника
ограниченных размеров рассчитывается
по методу элементарного суммирования
с применением решения о сосредоточенной
разгрузке. Действующая нагрузка
заменяется эквивалентными сосредоточенными
силами в центре условно выделенных
площадок размерами
Величина
для нагрузок по полосе определяется по
формуле:
![]()
В большинстве практических ситуаций с инженерными сооружениями подпорные стенки получают смещения разной величины, что обеспечивает снижение активных давлений.
|
а)
|
б)
|
в)
|
|
д)
|
г)
|
е)
|
Рис. 12.3. Схема развития активных и пассивных давлений на подпорную стенку.
а- подпорная стенка неподвижная; б- подпорная стенка смещается под действием давления грунта сохраняя вертикальное положение; в- подпорная стенка смещается поворотом относительно пяты; г- подпорная стенка смещается в направлении на грунт – пассивное сопротивление ; д- эпюры активных давлений грунта для случая смещения а,б,в и пассивных отпоров для случая смещения стенки г; е- зависимость изменения активных давлений и пассивных отпоров грунта от величины смещений стенки.
На Рис. 12.3. (а и д) приведена схема положения грунта и эпюра активных давлений при отсутствии смещений стенки. Величина активных давлений грунта в состоянии покоя максимальное.
При параллельном
смещении стенки (Рис 12.3. б, д, е) активные
давления снижаются, их минимальное
значения достигаются при сравненительно
малых смещений
![]()
При смещении стенки поворотом по направлению активных давлений
(Рис 12.3. в, д, е) активное давление снижается при относительно малых смещениях ее верха. При этом объемы эпюр для случаев смещения б и в приблизительно равны.
При смещении стенки
в направлении на грунт пассивные отпоры
растут по мере роста смещения. Величина
смещения до наступления
значительно превышает величину смещения
до наступления
,
что связано с развитием первоначальных
процессов уплотнения в грунте, а затем
развития деформаций сдвига.
В практических расчетах давлений грунтов на подпорные стенки применяется модель Кулона.
1. Поверхности скольжения в грунте плоские;
2. Призма обрушения соответствует обеспечению максимальной величины активного давления грунта.
Наибольшие погрешности решения Кулона дают при определении пассивных отпоров грунтов с углом внутреннего трения φ≥ 150 при учете трения грунта о шероховатую поверхность стенки (f0= tgδ). В таблице 12.1. приведены сопоставительные результаты расчета пассивных давлений шероховатых стенок с применением модели Кулона и по решениям теории предельного равновесия
В. Соколовского.
-
коэффициент пассивного сопротивления
грунта.
Таблица 12.1.
|
φ, град |
Значения λп. | ||||||
|
Оба метода |
Решения Ш. Кулона |
Решения теории предельного равновесия (В.В. Соколовский) | |||||
|
δ= 0 |
δ= φ |
δ= φ |
δ= 3φ/4 |
δ= 2φ/3 |
δ= φ/2 |
δ= φ/4 | |
|
10 |
1,42 |
1,7 |
1,63 |
1,61 |
1,59 |
1,58 |
1,50 |
|
15 |
1,70 |
2,32 |
2,13 |
2,09 |
2,05 |
2,00 |
1,99 |
|
20 |
2,04 |
3,31 |
2,86 |
2,78 |
2,68 |
2,51 |
2,29 |
|
25 |
2,46 |
5,08 |
3,94 |
3,71 |
3,58 |
3,30 |
2,87 |
|
30 |
3,00 |
8,74 |
5,64 |
5,05 |
4,82 |
4,39 |
3,70 |
|
35 |
3,69 |
18,80 |
8,44 |
6,97 |
6,60 |
5,88 |
4,77 |
|
40 |
4,6 |
70,90 |
13,3 |
9,80 |
9,21 |
8,10 |
6,35 |
Для упрощения инженерных расчетов пассивных отпоров грунта на практике принято не учитывать влияние сил трения между грунтом и подпорной стенкой δ= 0. В случае необходимости учета сил трения можно воспользоваться приведенной таблицей 12.1.
Расчет активных давлений сыпучих грунтов на подпорные стенки при плоских поверхностях сдвига.
|
а)
|
б)
|
Рис. 12.4. Схема к определению активных давлений несвязного грунта на подпорную стенку:
а) Уголковую; б) массивную
горизонтальная
составляющая давлений грунта;
вертикальная
составляющая давлений грунта;
угол наклона задней грани стены к
вертикали, принимаются со знаком «+»
при отклонении по часовой стрелке;
угол
трения грунта на контакте со стеной,
принимается для стен с повышенной
шероховатостью (например рифленая
поверхность) равным φ, при шероховатой
поверхности специально обработанной
0,5φ, в остальных случаях 0; ρ- угол наклона
поверхности грунта к горизонту,
принимается со знаком «плюс» при
отклонении образующей поверхности
вверх;
образующая
призмы обрушения; φ- угол внутреннего
трения грунта.
Величина составляющих активного давления от собственного веса грунта определяются:
.
коэффициент
горизонтальной составляющей активного
давления грунта.

При
![]()
![]()
результирующие
усилия от горизонтальных и вертикальных
составляющих активных давлений грунта
на 1 м по длине стенки.
Для практических
расчетов принимают максимальное значение
удельного веса грунта обратной засыпки
за стеной
.
Расчетные величины
удельного сцепления грунтов принимаются
угла
внутреннего трения для сыпучих грунтов
для связных грунтов
.
Для различных сооружений и условий
возведения величины расчетных
характеристик грунта должны уточняться.
Для грунта обратной засыпки
,
но не более
.
Расчет активных давлений связного грунта на подпорные стенки при плоских поверхностях сдвига.
|
Рис 12.5. Схема к определению активного давления связного грунта на подпорную стенку.
|
|
При к < 0 принимается к=0.
При
,
тогда
.
Суммарные силы активных давлений грунта:
![]()
Расчет активных давлений грунта на подпорную стенку от нагрузок приложенных на его поверхности.
|
|
Рис 12.6. Распределение активных давлений на стенку от нагрузки на поверхности грунта. а) Случай сплошной равномерно распределенной нагрузки на поверхности грунта.
|
|
|
б) Случай фиксированной равномерно распределенной нагрузки.
|
|
|
в) Случай полосовой нагрузки в пределах призмы обрушения грунта.
|
При слоистой засыпке грунта за стенкой эпюры активных давлений
и
строится с учетом характеристик каждого
слоя. Величины
и
.
Определяются в каждом слое грунта,
давление
на слой грунта определяется с учетом
веса выше расположенных слоев грунта.
При наличии в грунте за стеной уровня грунтовых вод величина активных давлений грунта на стенку определяется с учетом взвешивающего действия воды и с учетом давления столба воды. При фильтрации воды в грунте за стенкой учитывается фильтрационное давление на призму обрушения.
|
Рис. 12.7. Схема активных давлений на подпорную стенку при слоистом напластовании грунта. Расчет
давлений во втором слое осуществляется
путем замены верхнего слоя сплошной
нагрузкой
|
|
|
Рис. 12.8. Схема активных давлений грунта на подпорную стенку при наличии уровня грунтовых вод. Расчет активных давлений выполняется как для 2-х слойного напластования с учетом изменения характеристик грунта под водой и влияния столба воды.
Расчет сопротивлений грунта сдвигу подпорной стенки с учетом плоских поверхностей сдвига.
Сопротивление грунта сдвигу развивается пассивными отпорами на лобовой грани и силами трения под подошвой. Как указывалось ранее для избежания накопления погрешностей расчеты пассивных отпоров производится без учета сил трения по контактной поверхности стенки с грунтом. Для сыпучих грунтов величина пассивных отпоров определяется по формуле:
![]()
Для связных грунтов пассивные отпоры грунта определяется по формуле:
![]()
Расчетная величина
удельного веса грунта обратной засыпки
принимается
,
расчетная величина удельного сцепления
;
расчетная величина угла внутреннего
трения
.
Сопротивление
смещению стенки по подошве рассматривается
для 3-х случаев: сдвиг по горизонтальной
поверхности в уровне подошвы; сдвиг по
наклонной поверхности под углом
;
сдвиг по наклонной поверхности под
углом
.
|
|
Рис. 12.9. Схема развития в грунте сил сопротивления сдвигу стенки. а) Случай плоского сдвига.
Принимаются в зависимости от фактических показателей грунта в основании стенки. |
|
|
б) Случай глубинного сдвига.
|
|
|
в)
Случай глубокого сдвига при
|
Расчет подпорной стенки по устойчивости основания под подошвой.
|
Рис. 12.10. Схема к расчету устойчивости основания под подошвой подпорной стенки.
|
|
приведенный
размер подошвы стенки.
![]()
![]()
критическая
нагрузка на грунт основания.
![]()
прочностные
коэффициенты – табл. 9.3.
удельный вес грунта
выше и ниже подошвы фундамента.
![]()
-
сумма моментов всех вертикальных сил
относительно центра тяжести подошвы;
- суммамоментов
всех горизонтальных сил относительно
уровня подошвы;
сумма
всех вертикальных составляющих.
Все усилия определяются с коэффициентами надежности для I группы предельных состояний.


























