Давление грунтов на ограждения: общие понятия, активное и пассивное давление

Вопросы давления грунтов на ограждения  решают на базе теории предельного напряженного состояния грунтов и общих методов решения ее задач: аналитического, графо-аналитического и графического

Давление грунтов на массивные подпорные стенки

Подпорные стенки сооружают в случае, когда необходимо поддержать массив грунта в равновесии.

На рис1.: а)подпорная стенка как упор_откоса грунта, равновесие которого невозможно без ограждения; б) подпорная стенка _как_набережная; в) подпорная стенка как__ограждение подвального помещения здания. ограждения, удерживающие слои грунта в равновесии и воспринимающие его давление, работают как подпорные стенки.

Давление грунта_стремиться_опрокинуть стенку вокруг ее переднего или заднего ребра (рис2), причем подпорная стенка повернется (в случае податливости основания), как показано пунктиром.При некоторой величине поворота стенки грунт приходит в предельное напряженное состояние и в области грунта за подпорной стенкой возникают криволинейные поверхности скольжения. Перемещение грунта в предельном состоянии произойдет по некоторой поверхности АС, которая называется поверхностью скольжения, а призма ABC — призмой обрушения. Если при этом подпорная стенка поворачивается _по напдавлению_от грунта, то будет иметь место активное давление грунта_на_стенку.(а) если же_стенка повернется по направлению к грунту, то она будет преодолевать вес призмы выпирания, что потребует значительно большего усилия, чем при активном давлении, и определит так называемое пассивное давление.

Задача заключается в установлении максимального давления грунта на подпорную стенку. Ввиду сложности точного решения задачи о давлении грунта на подпорные стенки отдельные исследователи вводили те или иные допущения.(принятие прямолинейности линий скольжения) Теория, построенная на допущении прямолинейности поверхностей скольжения в грунте за подпорной стенкой, для активного давления грунта дает решения, близкие к строгим: При определении же пассивного давления для грунтов, обладающих значительным сопротивлением трению, она неприменима' для практических расчетов активного давления грунтов на подпорные стенки принимают следующие допущения Кулона:1)поверхность скольжения плоская;

2)призма обрушения соответствует максимальному давлению грунта на подпорную стенку,(из всех плоскостей скольжения следует выбрать ту, при которой давлениегрунта на стенку будет наибольшим).

--Определение давления грунтов на подпорные стенки при допущении плоских поверхностей скольжения(p3):

рассмотрим аналитический метод определения давления грунтов на подпорные стенки при допущении плоских поверхностей скольжения. максимальное давление сыпучих грунтов на подпорные стенки опр:

σ₂/ σ₁ = tg²(45 – φ/2)      σ₂ = σ₁tg²(45 – φ/2) σ₁ = γZ   σ₂ = γZ tg²(45 – φ/2)     

σ_2max = γH tg²(45 – φ/2) Ea = γH² tg²(45 – φ/2)/2 En = γH² tg²(45 + φ/2)/2     

--Наличие распределительной нагрузки на поверхности засыпки (р 4):

Величина условного слоя h = q / γ  σ_2min = γh tg²(45 – φ/2)     σ_2max = γ(H+h) tg²(45 – φ/2)

Ea = γ(H²+2hH) tg²(45 – φ/2)

 --Связные грунты. Если грунт обладает сцеплением, то заменяем действие сил сцепления всесторонним равномерным давлением связности (р_е = c/tgφ), приложенным к свободным граням грунта (р 5), приводя далее его действие к эквивалентному слою грунта h и учитывая противоположно направленное действие давления связности р_е; получим σ₂ = γ(H+h)tg²(45 – φ/2)-P_e P_е = c/tgφ h = c/γ tgφ σ₂ = γHtg²(45 – φ/2)-2c tg(45 – φ/2)=σ_2φ – σ_2c

Ea = γH²tg²(45 – φ/2)/2 - 2cHtg(45 – φ/2)+2c²/γ En = γH²tg²(45 + φ/2)/2 - 2cHtg(45 +φ/2)  

 

 

 

          Рис 2                                      Рис 3

 

         Рис 4                                                  Рис 5                                  Рис 1