Понятия активного и пассивного давления на ограждающие конструкции

Когда устойчивость откоса требуемой крутизны не обеспечивается, то для его поддержания приходится устраивать подпорные стенки. Подпорные стенки широко применяются в промышленном, гражданском, дорожном, гидротехническом и других областях строительства.

Рассмотрим некоторые примеры подпорных стенок (рис.4.19):

- подпорная стенка как упор откоса грунта, равновесие которого невозможно без ограждения (рис.4.19,а);

-подпорная стенка как набережная (рис.4.19,6);

- подпорная стенка как ограждение подвального помещения здания (рис.4.19,в).

 

Рис.4.19. Виды подпорных стенок

Рис.4.20. Конструкции подпорных стенок:

а -массивная; б - тонкостенная; в -тонкостенная, заделанная в основание

Подпорные стенки по конструктивному исполнению бывают массивные и тонкостенные (рис.4.20).

Рис.4.21. Схемы давления грунта на подпорную стенку: а -активное;б - пассивное

Устойчивость массивных стенок на сдвиг и опрокидывание обеспечивается прежде всего их собственным весом, устойчивость тонкостенных конструкций - собственным весом стенки и грунта, вовлеченного в совместную работу, либо защемлением нижней части стенки в основание.

Давление грунта стремится опрокинуть стенку вокруг,ее переднего или заднего ребра (рис.4.21), причем подпорная стенка повернется (если основание податливое), как показано на рис.4.21 пунктиром.

При некоторой величине поворота стенки грунт за стенкой приходит в предельное напряженное состояние и в области грунта за подпорной стенкой возникают два сопряженных семейства криволинейных поверхностей скольжения. Перемещение фунта в предельном состоянии произойдет по некоторой поверхности АС, которая называется поверхностью скольжения, а призма АВС - призмой обрушения.

Если при этом подпорная стенка поворачивается по направлению от грунта, то будет иметь место активное давление грунта на стенку. Если же стенка повернется по направлению к грунту, то грунт засыпки будет выпирать вверх. Стенка будет преодолевать вес грунта призмы выпирания, что потребует значительно большего усилия, чем при активном давлении. Это пассивное давление.                                                                                                                                                                                                                                                Для установления максимального давления грунта на подпорную стенку необходимо точно определить очертания линий скольжения в грунте за подпорной стенкой, что весьма сложно. Для определения давления грунта на подпорные стенки принимают предложенный Ш.Кулоном упрощенный метод со следующими допущениями:

1) поверхность скольжения плоская;

2) призма обрушения соответствует максимальному давлению грунта на под­порную стенку.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                         Эти допущения применимы только для определения активного давления. Для пассивного давления этот метод дает недопустимые погрешности.