Раздел 3 Распределение напряжений в грунтах от действия внешних сил и собственного веса

1 Структурно-фазовая деформируемость грунтов. Принцип линейной деформируемости.

2 Задача Буссинеска. Определение напряжений в точке от действия сосредоточенной силы на поверхности грунта. Эпюры распределения напряжений по вертикальным и горизонтальным плоскостям.

3 Определение напряжений в точке при наличии нескольких сосредоточенных сил на поверхности грунта.

4 Определение напряжений в точке при произвольной форме площади загружения.

5 Задача Лява. Последовательность решения задачи определения напряжений в точке при прямоугольной форме площади загружения.

6 Метод угловых точек.

7 Влияние площади загружения на величину напряжений в точке.

8 Плоская задача. Угол видимости. Определение напряжений в точке от действия равномерно распределенной по полосе нагрузки. Эпюры распределения напряжений по вертикальным и горизонтальным плоскостям.

9 Контактная задача. Эпюры контактных давлений под абсолютно жестким фундаментом, под фундаментом различной гибкости. Фактическая и теоретическая эпюры распределения напряжений в контактной задаче.

Напряжения от собственного веса грунта.

Фактическое напряженное состояние грунтов основания при современных методах изысканий точно определить не представляется возможным. В большинстве случаев ограничиваются нахождением вертикального напряжения от действия веса вышележащих грунтов. Вертикальные напряжения от собственного веса грунта называют бытовыми давлениями,а график их изменения по глубине – эпюрой бытовых давлений.

Напряжения от собственного веса грунта определяются на основании следующих упрощающих гипотез: 1) напряженным состоянием грунта при действии его собственного веса является осесимметричное компрессионное сжатие; 2) вертикальные напряжения в грунте определяются суммированием напряжений от веса элементарных слоев грунта; 3) грунт, находящийся ниже уровня грунтовых вод, испытывает взвешивающее действие воды; 4) слой грунта, находящийся ниже водоносного слоя, называется водоупороми испытывает на своей поверхности гидростатическое давление водяного столба.

Определяем напряжение от собственного веса грунта (природного или бытового) по Формуле где n – число слоев грунта в пределах глубины z;

γi – удельный вес грунта i-го слоя, кН/м3;

hi – толщина или мощность этого слоя, м.

Измеряется в МПА

Распределение напряжений от собственного веса грунта в неоднородном основании и при наличии уровня подземных вод.

Удельный вес водопроницаемых грунтов, залегающих ниже уровня грунтовых вод,

принимается с учетом взвешивающего действия воды согласно выражению

γsb=(γs – γw)/(1+e),

где γw – удельный вес воды, γw = 10 кН/м3;

γs – удельный вес частиц грунта;

е – коэффициент пористости.

Формула используется для вычисления бытовых давлений на границах геологических слоев, на линии уровня грунтовых вод и на границе водоупора. В остальных сечениях бытовые давления могут быть определены по линейной интерполяции. На рис. 4.11 представлены характерные эпюры бытовых давлений в грунтовом массиве. На границах геологических слоев угол наклона эпюры, как правило, изменяется в связи с изменением величины удельного веса грунта. На линии уровня грунтовых вод (WL) имеет место самый заметный перегиб эпюры, вызванный уменьшением удельного веса грунта во взвешенном состоянии. На границе водоупора эпюра имеет скачок на величину гидростатического давления от веса столба воды над водоупором.

Деформации от действия веса природного грунта считаются давно стабилизировавши-

мися. Исключение составляют случаи действия свежеотсыпанной насыпи или понижения

уровня подземных вод. При большой мощности толщи насыщенных водой сильносжимае-

мых грунтов, обладающих ползучестью, иногда приходится считаться с незавершенной

фильтрационной консолидацией и консолидацией ползучести.

Рис. 4.11. Характерные эпюры распределения бытовых напряжений в массиве грунта:

а – однородный массив; б – массив, представленный тремя инженерно-геологическими элементами; в – то же, но при этом третий слой является водоупором; HwL – расстояние от водоупора до уровня грунтовых вод.

Раздел 4 Прочность и устойчивость грунтовых массивов, давление грунтов на ограждения