Понятия о взаимодействии грунтов с ограждающими конструкциями (давление покоя, активное и пассивное давление).
Ограждающие конструкции предназначены для удерживания от обрушения находящихся за ними грунтовых массивов. К таким конструкциям относится подпорная стенка, а также стены подвалов и заглубленных частей здания, стены подземных сооружений и т.п. Различают массивные (или гравитационные) и тонкостенные подпорные стенки (рис. 4.6). По характеру работы подразделяются на жесткие и гибкие (шпунтовые стенки).
Равнодействующая давления грунта на стенку Е зависит от направления, величины и характера её смещения.
Давление, реализуемое в условиях отсутствия горизонтального смещения при u=0 (рис. 4.7, б) называют давлением покоя Е 0.
где При смещении стенки под действием давления в сторону от засыпки на величину u a (рис.4.7, а) в грунте засыпки формируется область обрушения грунта, граница которой называется поверхностью скольжения, а сама область – призмой обрушения. Давление, передаваемое призмой обрушения на грань стенки, называют активным давлением, а его результирующую обозначают Е а. При смещении стенки в сторону грунта под действием каких-либо сил в засыпке также образуются поверхности скольжения, при величине смещения + u п формируется призма выпирания грунта (рис.4.7, в). При этом реакция грунта достигает максимального значения и соответствует пассивному давлению (отпору) грунта, результирующую которого обозначают Е п. 4.6.1. Определение активного давления на вертикальную грань стенки для сыпучего грунта и связного грунта, учёт пригрузки на поверхности засыпки.
Грунт в пределах призмы обрушения ОАВ (рис. 4.8) находится в состоянии предельного равновесия. Минимальное главное напряжение σ3, равное активному давлению σа, связано с максимальным главным напряжением условием предельного равновесия:
Эпюра активного давления имеет вид треугольника. Максимальная ордината эпюры активного давления:
Равнодействующая активного давления Е а определяется как площадь эпюры
И будет приложена к стенке на расстоянии 1/3 h от её подошвы. Плоскость скольжения АВ будет наклонена к вертикали под углом π/4-φ/2. Ширина призмы обрушения по поверхности засыпки l = h tg(45°- φ/2).
4.6.2. Учёт пригрузки на поверхности засыпки. При наличии на поверхности сплошной равномерно распределенной нагрузки интенсивностью q:
Эпюра активного давления при наличии пригрузки на поверхности имеет вид трапеции. Точка приложения равнодействующей E a будет находиться в центре тяжести площади трапеции.
4.6.3. Учёт сцепления грунта. Для связного грунта, обладающего внутренним трением и сцеплением: Связный грунт обладает способностью держать вертикальный откос высотой h 0 В пределах глубины h 0 от свободной поверхности засыпки связный грунт не будет оказывать давления на стенку. Максимальная ордината эпюры активного давления связного грунта: Учет сцепления грунта приводит к уменьшению активного давления.
|