Тиск ґрунтів на огородження
Як показують дослідження, тиск ґрунтів на підпірні стінки в різних інженерних спорудах залежить від властивостей ґрунтів засипки, зміни цих властивостей у часі та величини можливих переміщень стінок.
Якщо стінка залишається нерухомою, то тиск на неї дорівнюватимуть бічній напругі в грунті в умовах завдання одномірного обтиснення.
Тиск на підпірну стінку з боку засипки називається активним.
 | - Коефіцієнт бічного тиску. - коефіцієнт Пуассона. |
Наведені умови розвитку активних тисків ґрунту характерні для масивних заглиблених споруд. Величини коефіцієнтів бічного розширення за Н.А. Цитовичу: гравелисто-гальковий грунт-0,12 … 0,17; пісок-0,17 ... 0,29; супісь-0,21 …0,29; суглинок пластичний-0,30...0,37; глина пластична-0,36...0,40; глина та суглинок напівтверді 0,10...0,20.
 | При дії місцевих навантажень величина горизонтальних тисків на нерухому стінку визначається із застосуванням методу зображень. Сутність методу полягає у забезпеченні нульових горизонтальних переміщень точок на поверхні стінки (х=0). Такі умови у розрахунковій схемі досягаються додатком умовної симетрично розташованої навантаження щодо розрахункової грані стінки: . |
Величина для навантаження за площею прямокутника обмежених розмірів розраховується за методом елементарного підсумовування із застосуванням рішення про зосереджене розвантаження. Чинне навантаження замінюється еквівалентними зосередженими силами в центрі умовновиділених майданчиків розмірами Величина для навантажень по смузі визначається за такою формулою:
У більшості практичних ситуацій з інженерними спорудами підпірні стінки отримують усунення різної величини, що забезпечує зниження активних тисків.
а) | б) | в) |
г) | д) | е) |
Мал. 9.4. Схема розвитку активних та пасивних тисків на підпірну стінку.
а-підпірна стінка нерухома; б-підпірна стінка зміщується під дією тиску ґрунту зберігаючи вертикальне положення; в-підпірна стінка зміщується поворотом щодо п'яти; г-підпірна стінка зміщується в напрямку на ґрунт - пасивний опір; д-епюри активних тисків ґрунту для випадку зміщення а,б,в і пасивних відсіків для випадку зміщення стінки г; е-залежність зміни активних тисків і пасивних відсіків ґрунту від величини зсувів стінки.
Рис. 9.4 (а та д) наведена схема положення ґрунту та епюру активних тисків за відсутності зсувів стінки. Величина активних тисків ґрунту в стані спокою максимальна.
При паралельному зміщенні стінки (Рис 9.4 б, д, е) активні тиски знижуються, їх мінімальне значення досягаються при порівняно малих зміщень
При зміщенні стінки поворотом у напрямку активних тисків
(Рис 9.4., д, е) активний тиск знижується при відносно малих зміщеннях її верху. При цьому обсяги епюр для випадків зміщення б і приблизно рівні.
При зміщенні стінки у бік грунт пасивні відсіки зростають зі зростанням усунення. Величина усунення до настання значно перевищує величину усунення до настання , що пов'язано з розвитком початкових процесів ущільнення в ґрунті, апотім розвитку деформацій зсуву.
У практичних розрахунках тиску ґрунтів на підпірні стінки застосовується модель Кулона.
1. Поверхні ковзання у ґрунті плоскі;
2. Призма обвалення відповідає забезпеченню максимальної величини активного тиску ґрунту.
Найбільші похибки рішення Кулона дають щодо пасивних відсіків грунтів з кутом внутрішнього тертя φ≥ 15 0 з урахуванням тертя грунту про шорстку поверхню стінки (f0= tgδ). У таблиці 9.1 наведено порівняльні результати розрахунку пасивних тисків шорстких стін із застосуванням моделі Кулона та за рішенням теорії граничної рівноваги
- Коефіцієнт пасивного опору грунту.
| φ, град | Значення λп. | |||||
| Обидва методи | Рішення Ш. Кулона | Рішення теорії граничної рівноваги (В.В. Соколовський) | ||||
| δ= 0 | δ= φ | δ= φ | δ= 3φ/4 | δ= 2φ/3 | δ= φ/2 | δ= φ/4 |
| 1,42 | 1,7 | 1,63 | 1,61 | 1,59 | 1,58 | 1,50 |
| 1,70 | 2,32 | 2,13 | 2,09 | 2,05 | 2,00 | 1,99 |
| 2,04 | 3,31 | 2,86 | 2,78 | 2,68 | 2,51 | 2,29 |
| 2,46 | 5,08 | 3,94 | 3,71 | 3,58 | 3,30 | 2,87 |
| 3,00 | 8,74 | 5,64 | 5,05 | 4,82 | 4,39 | 3,70 |
| 3,69 | 18,80 | 8,44 | 6,97 | 6,60 | 5,88 | 4,77 |
| 4,6 | 70,90 | 13,3 | 9,80 | 9,21 | 8,10 | 6,35 |
Для спрощення інженерних розрахунків пасивних відсіків ґрунту на практиці прийнято не враховувати впливу силтертя між ґрунтом та підпірною стінкою δ= 0. У разі необхідності обліку сил тертя можна скористатися наведеною таблицею 9.1.
Розрахунок активних тисків сипучих ґрунтів на підпірні стінки при плоских поверхнях зсуву.
а) масивна стінка |
б) кутова стінка |
Мал. 9.5. Схема визначення активних тисків незв'язного грунту на підпірну стінку.
горизонтальна складова тиску ґрунту; вертикальна складова тисків ґрунту; кут нахилу задньої грані стіни до вертикалі, що приймаються зі знаком «+» при відхиленні за годинниковою стрілкою; для куточків стінки ε=θ0; кут тертя ґрунту на контакті зі стіною, приймається для стін з підвищеною шорсткістю (наприклад рифлена поверхня) рівним φ, при шорсткої поверхні спеціально обробленої 0,5φ, в інших випадках 0; ρ- кут нахилу поверхні ґрунту до горизонту, приймається зі знаком «плюс» при відхиленні поверхні, що утворює вгору; утворює призми обвалення; φ- кут внутрішнього тертя ґрунту.
Величина складових активного тиску від власної ваги ґрунту визначається:
.
коефіцієнт горизонтальної складової активного тиску ґрунту.
При
результуючі зусилля від горизонтальних та вертикальних складових активних тисків ґрунту на 1 м за довжиною стінки.
Для практичних розрахунків приймають максимальне значення питомої ваги ґрунту зворотного засипання за стіною.
Розрахункові величини питомого зчеплення ґрунтів приймаються кута внутрішнього тертя для сипучих ґрунтів для зв'язкових ґрунтів. Для різних споруд та умов зведення величини розрахункових характеристик ґрунту мають уточнюватися. Для ґрунту зворотного засипання, але не більше.
Розрахунок активних тисків зв'язного ґрунту на підпірні стінки при плоских поверхнях зсуву.