М. 5. 6. Что называется гидродинамическим давлением и какова его размерность.

Гидродинамическим давлением называется сила, передаваемая перемещающимся потоком воды единице объема грунта. Эта сила совпадает с направлением движения воды и равна:

Гидродинамическое давление имеет размерность объемной силы кН/м³.

М.6. РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ В ГРУНТОВЫХ МАССИВАХ

М.6.1. Как вычислить вертикальные напряжения в массиве грунта от его собственного веса и чему они равны?

Вертикальное напряжение от собственного веса грунта s _z представляет собой вес столба грунта над рассматриваемой точкой с площадью поперечного сечения, равной единице. Таким образом, если в точке M на глубине z грунт однородный, получаем s _z = g _z, если имеются различные слои (рис.М.6.1), то

Рис.М.6.1. Определение давления в грунте от его собственного веса и наличия уровня грунтовой воды

Удельный вес грунта ниже горизонта воды принимается с учетом действия выталкивающей силы за счет взвешивания в воде, поэтому получаем

Давление s _z в водоупорном слое принимается с учетом полного веса водонасыщенного грунта (то есть выталкивающая сила не учитывается), который расположен выше:

На границе водоупора в эпюре s z имеет место скачок на величину , причем в данном случае .

М.6.2. Следует ли учитывать деформации грунта от его собственного веса и в каких случаях?

Деформации грунта от его собственного веса обычно не учитываются, так как они давно завершились. Однако в том случае, если в силу обстоятельств изменяется структура грунта, то сила собственного веса грунта вызывает в нем дополнительные деформации (например, при увлажнении лессового грунта, изза которого растворяются жесткие цементационные связи, или оттаивания вечномерзлого грунта).

М.6.3. Чему равны боковые напряжения от собственного веса грунта? Что называется коэффициентом бокового давления грунта в условиях естественного залегания? Может ли коэффициент бокового давления грунта в условиях естественного залегания быть более единицы?

Боковые напряжения s х составляют обычно долю от вертикальных, то есть s _х =x ₀s _z. Коэффициент бокового давления грунта в условиях его естественного залегания x ₀ равен отношению бокового давления s _x к вертикальному s _z. (а не отношению приращений этих давлений), то есть не следует путать x ₀ и x. Коэффициент x ₀ может быть как больше, так и меньше единицы.

М.6.4. Как связаны между собой коэффициент бокового давления грунта x и коэффициент бокового давления в условиях естественного залегания x ₀? От чего зависит величина x ₀?

Значение x может лишь совпадать с величиной x ₀. Для сыпучего грунта, у которого удельное сцепление c отсутствует, можно назвать следующие пределы для x ₀:

x £ x ₀£ 1/x.

Для связного грунта эти пределы еще больше и поэтому можно считать, что

то есть практически коэффициент x ₀ может быть любым. Величина x ₀ зависит от условий образования массива и тех геологических процессов, которые протекали в течение длительного времени. Опытное определение величины x ₀ затруднительно. Часто считается, что x ₀=1, так как все тела "текут" с определенным, часто весьма малым коэффициентом вязкости.

М.6.5. Начертите эпюру распределения вертикальных напряжений в массиве грунта от собственного веса:

- если сверху более легкий грунт;

- если сверху более тяжелый грунт;

- при наличии в слое уровня грунтовой воды;

- при наличии водоупора;

см.также ответы на вопрос М.6.1.

1. Если сверху более легкий грунт, то график сверху более крутой, в нижней - более пологий.

2. При более тяжелом грунте сверху в верхней части график более пологий, в нижней - более крутой.

3. При наличии грунтовой воды, так как g _sb <g, эпюра имеет вид такой же, как и в случае 2.

4. На водоупоре имеет место скачок в эпюре напряжений s _z (см. рис.М.6.1.).

М.6.6. Что может являться доказательством того, что с глубиной напряжения от местной нагрузки, приложенной на поверхности, рассеиваются?

То, что поверхность опускается под действием нагрузки не только в пределах загруженного участка, но и рядом с ним (рис.М.6.6).