Определение напряжения от нескольких сил и от неравномерной нагрузки

 Действие нескольких сосредоточенных сил

Если к поверхности линейно-деформируемого полупространства приложено несколько сил (N ₁ , N₂,... N_n на рис. 5.2), то при определе­нии результирующих вертикальных напряжений в точке М допустимо

 

 

Рис. 5.2. Схема действия нескольких сосредоточенных сил

использование принципа суперпозиции. Это свойство упругих сред позволяет представить итоговое решение как сумму частных реше­ний. Таким образом, напряжения σ_z в любой точке полупространства М вычисляются следующим образом:

σ_z = K_{σ 1} N ₁ / z ² + K_{σ 2} N ₂ / z ² +...+ K_σnN_n / z ²    (5.2)                                                                                                                                                                                                                       

Действие от неравномерной нагрузки

Пусть к поверхности линейно-деформируемого полупространства в пределах площади А приложено распределенное давление. Между нагрузкой и поверхностью полупространства отсутствует какая-либо конструкция, сопротивляющаяся изгибу. В этом случае распределен­ное давление может быть разложено на любое число независимых сосредоточенных сил, определяемых как N_i = p_i • А _i, где р _i  - средняя интенсивность давления, действующего в пределах элемента площа­ди A_i = b_i – l_i

  (рис. 5.3, а).

Рис. 5.3. Схема действия внешней распределенной нагрузки:

а - неравномерной по произвольному закону; б - равномерно распределенной по площади прямоугольника

Определить напряжения σ_z в точке М, как уже отмечалось, можно с помощью суммирования, по формуле (5.2), или

σ_z =                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            (5.3)

Точность вышеприведенного расчета возрастает с уменьшением размеров элементов, которые следует назначать достаточно малыми. Так, погрешность расчета не превысит 3%, если расстояние между точкой приложения сосредоточенной силы N_i   и точкой М в 3 раза и более превышает размеры сторон элементов b_i и l_i

 

ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ ГРУНТОВ СДВИГУ В ПОЛЕВЫХ УСЛОВИЯХ

  Лопастные испытания на сдвиг при кручении

Для определения сопротивления сдвигу водонасыщенных слабых грунтов обычно используют крыльчатку. Этот метод был впервые применен в Швеции. При лопастных испытаниях в забой скважины ниже конца обсадной трубы в грунт вдавливается лопастная крыльчатка. После чего вращением рукоятки с помощью двойного червячного редуктора производится полный поворот ее на 360° и грунт срезается по цилиндрической поверхности высотой h и диаметром d. У рукояти есть гнездо для индикатора.Замеряется максимальный скручивающий момент М_кр

 

 

Рис.2.27 Схема четырехлопастной крыльчатки

Сопротивление сдвигу определяется по формуле

τ_s=  

Метод лопастных испытаний широко применяется при определении общего предельного сопротивления сдвигу слабых илистых и глинистых грунтов и соответствует недренированному их состоянию.

При расчетах принимают τ_s≈c, т.е. сопротивление сдвигу равно силам сцепления.

  Испытания по методу шарового штампа (метод Н.А.Цытовича)

Этот метод используется для определения сил сцепления и длительной прочности слабых илистых, глинистых, лессовых, вечномерзлых льдистых грунтов в полевых и лабораторных условиях при помощи шаровой пробы.

Условия испытания. Дают одну ступень нагрузки с таким расчетом, чтобы отношение осадки к диаметру шарового штампа было больше 1/200. Тогда упругими деформациями грунта можно пренебречь. Из теоретических соображений отношение осадки штампа S к его диаметру D должно быть менее 0,1, то есть S/D≤0,1. В этом случае при испытаниях штампами различно­го диаметра результаты будут практически одинаковыми. По результатам испытаний определяют сцепление фунта по формуле

c_ш=                (2.48)

 

 

Рис.2.28. Установка для полевых испы­таний связных грунтов методом шарово­го штампа: 1 - часть сферы диаметром 30-50 см;

2 - шток с грузовой площадкой; 3 - шта­тив; 4 - индикатор часового типа

+зондирование

ВОДОПРОНИЦАЕМОСТЬ ГРУНТОВ

Водопроницаемость ю называется свойство водонасыщенного грунта под действием разности напоров пропускать через свои поры сплошной поток воды.

Водопроницаемость - это способность грунта впитывать воду через поры.

При этом под сплошным потоком воды понимается ее неразрывное движение (фильтрация) по всему сечению активных пор грунта, т. е. той части пор, которая не заполнена связанной водой. Водопроницаемость грунтов зависит от их пористости, гранулометрического и минерального состава, градиента напора.

Движение воды в грунтах может быть вызвано

1)силами тяжести 2) внешней нагрузкой 3) явлением капиллярного электро-термоосмоса

ЗАКОН ФИЛЬТРАЦИИ

Движение воды в порах грунта происходит в соответствии с законом ламинарной фильтрации Дарси, ν _{f =} κ _f ∙ i

где υf — скорость фильтрации — объем воды, проходящей через единицу площади по­перечного сечения грунта в единицу времени; кf — коэффициент фильтрации, равный скорости фильтрации при гидравлическом градиенте i = l; i — гидравлический градиент, равный потерям напора Н₂ — H₁=H на отрезке пути фильтрации L: i = H/L;  Н= p_w /γw, где γw — удельный вес воды

Коэффициент фильтрации измеряется в единицах скорости — обычно в сантиметрах в сек

Глинистые грунты обладают малой водопроницаемостью.

Закон ламинарной фильтрации (Дарси): скорость фильтрации υf прямо пропорциональна гидравлическому градиенту i.

Рис. 2.6. Зависимость скорости фильтрации от гидравлического градиента

 

1-движение воды в порах грунта происходит по закону ламинарной фильтрации

2-зависимость между градиентом и скоростью фильтрации (глина)

К_ф=V/ F it