Классификация подпорных стен, виды давлений грунта на ограждения.

При гравитационных подпорных стенах (рис.М.14.2) устойчивость на сдвиг обеспечивается их весом (весом материала стены и грунта, находящегося над подошвой стены), а горизонтальная составляющая давления земли воспринимается силой трения, развивающейся в плоскости подошвы стены. Облегченные гибкие стены заделываются в основание и их устойчивость на сдвиг обеспечивается развитием пассивного отпора в нижней части, а также возможным наличием анкерной заделки в верхней части стены.

Рис.М.14.2. Различные виды подпорных стен: 1,2 - гравитационные; 3 - гибкая шпунтовая; 4 - диафрагмовая

Активным называется минимальное из всех возможных для данной стены давление на нее грунта, проявляющееся в том случае, если стена имеет возможность переместиться в сторону от засыпки под действием давления грунта. Активное давление иногда называется распором (рис.М.14.4,а)

Рис.М.14.4. Давление грунта на стену: а - активное; б - пассивное:1 - положение до начала перемещения стены; 2 - положение после перемещения стены; 3 - напрваление перемещения стены; 4 - направление движения грунта в призме обрушения

Пассивным называется максимальное из всех возможных для данной стены давление ее на грунт, проявляющееся в том случае, если стена имеет возможность перемещаться в сторону засыпки под действием внешних сил. Пассивное давление называется отпором (рис.М.14.4,б).

Давлением покоя называется такое давление грунта на стену, которое соответствует нулевому ее перемещению, то есть это такое боковое давление, которое имеет место в массиве грунта, когда стены нет, а поверхность грунтового массива горизонтальна.

41.Методы определения активного и пассивного давления грунта.

В настоящее время применяется аналитический и графоаналитический методы определения давления грунтов на подпорную стенку. Рассмотрим аналитический метод как наиболее распространенный, основанный на принятии прямолинейной поверхности скольжения.

Графоаналитический метод следует рассматривать как универсальный метод, позволяющий получать решения с точностью 2%.

Известный французский исследователь Шарль Кулон впервые получил данное решение при расчете оборонительных укреплений на юге Франции еще в IX веке.

Расчётная схема для определения максимальной величины бокового давления грунта на подпорную стенку по методу Кулона.

Ш. Кулон рассматривал задачу устойчивости массивной подпорной стенки с наклоненной задней гранью АВ и при произвольной конфигурации поверхности грунта за подпорной стенкой (см. схему).

Основные допущения, положенные в основу данного метода расчета:

· Поверхность возможного скольжения грунта в момент предельного состояния (АС) – плоская.

· Обрушение поверхности скольжения происходит при максимальном давлении грунта на подпорную стенку.

Ш. Кулон рассматривал эту задачу на основе уравнения статики (равновесия) в следующей последовательности:

1. Вес призмы обрушения АВС – можно найти с любой заданной точностью Q.

2. По стороне АС со стороны неподвижного грунта, действует реактивное давление R, φ_о – угол трения между грунтом и поверхностью стенки.

3. Е_α – активное давление грунта на подпорную стенку.

4. Строим многоугольник сил, который должен быть замкнутым в условиях равновесия, и вычисляем соотношения:

Если известно положение поверхности обрушения АС, которая наклонена под углом a к горизонту, – то легко можно найти Е_α. Но поверхность АС, как правило, определена произвольно. Поэтому решаем данную задачу методом последовательных приближений в следующей последовательности (см. схему):

1. Задаемся несколькими поверхностями скольжения АС₁; АС₂; АС₃; АС₄ – и для каждой находим Е_α.

2. Строим многоугольник сил для призм массой Q₁, Q₂, Q₃, Q₄.

3. Получаем огибающую значений Е_α.

4. Проводим касательную и находим Е_{α max}.

Схема построений поверхностей скольжения для определения максимального давления грунта на подпорную стену. При проверке устойчивости подпорной стены возможно дополнительное применение анкеров.

Точность этого графоаналитического метода ≈ 2% - для грунтов, обладающих только трением.

После нахождения максимального давления грунта Е_{α max} на подпорную стенку рассматривается условие равновесия и если это условие не соблюдается, то рекомендуется выполнить дополнительные мероприятия по увеличению устойчивости данного сооружения. Одним из таких методов может быть использование анкеров (см. схему на рисунке).