Меню

При горизонтальной поверхности грунта напряжения от собственного веса



3. Определение напряжений в массиве грунта от действия собственного веса (бытовое давление)

На практике используют упрощенную методику расчета, основанную на предположении о том, что природные напряжения в массиве грунта формируются только под действием собственного веса [3  8]. Также принято считать, что все деформации массива от собственного веса прекратились и напряжения полностью стабилизировались. Практический интерес представляют значения сжимающих напряжений σz.

При горизонтальной поверхности массива грунта однородного напластования сжимающие напряжения на глубине z определяются выражением

,

где γ – удельный вес грунта.

Эпюра природных напряжений массива грунта однородного напластования при горизонтальной поверхности будет иметь вид треугольника (рис. 6 а).

При неоднородном напластовании или наличии подземных вод, а также при горизонтальной поверхности напряжения от собственного веса грунтов будут определяться отдельно для каждого слоя (рис. 6 б). Причем удельный вес грунта, расположенного ниже уровня подземных вод, будет определяться с учетом взвешивающего действия воды γsb:

,

где γs – удельный вес частиц грунта; γω – удельный вес воды, принимается равным 1 т/м 3 ; е – коэффициент пористости грунта.

Рис. 6. Эпюры распределения напряжений от собственного веса грунтов

Если ниже уровня подземных вод залегает водоупорный слой, то на его кровле дополнительно учитывают давление от столба вышерасположенной воды равное γω·hω (рис. 6 в).

Пример 6. Определить напряжения от собственного веса грунтов и построить эпюру распределения данных напряжений по скважине № 1. Исходные данные см. примеры 1 и 2.

Первоначально на основании данных инженерно-геологических изысканий (см. пример 2) строим в масштабе геологическую колонку с указанием мощности слоев грунта, уровней подземных вод и водоупора (рис. 7). Далее на основании результатов определения физико-механических характеристик грунтов (см. пример 1) для каждого слоя грунта указываем необходимые для дальнейшего расчета данные.

Рис. 7. Совмещенная схема геологической колонки и эпюры

распределения напряжений от собственного веса грунтов

Расчет напряжений от собственного веса грунтов проводим последовательно, начиная от поверхности земли. Расчетные точки располагаем на поверхности земли, на границах слоев грунтов, на уровнях подземных вод и водоупора.

На поверхности земли дополнительная пригрузка отсутствует, поэтому напряжение равно .

Читайте также:  Что такое напряжение единица измерения прибор для измерения напряжения

Напряжение на границе между первым и вторым слоями грунта определяем как сумму напряжений σ1 и от собственного веса грунта первого слоя:

т/м 3 .

Напряжение на уровне подземных вод определяем как сумму напряжений σ2 и от собственного веса грунта второго слоя на расстоянии от его кровли до уровня подземных вод:

т/м 3 .

Напряжение на границе между вторым и третьим слоями грунта определяем как сумму напряжений σ3 и от собственного веса грунта второго слоя на расстоянии от уровня подземных вод до его подошвы, при этом учитываем взвешивающее действие воды на частицы грунта второго слоя

т/м 3 ,

где т/м 3 .

Напряжение на границе между третьим и четвертым слоями грунта определяем как сумму напряжений σ4 и от собственного веса грунта третьего слоя, при этом учитываем взвешивающее действие воды на частицы грунта третьего слоя

т/м 3 ,

где т/м 3 .

На кровле четвертого слоя напряжение определяем с учетом дополнительного напряжения от столба вышерасположенной воды как сумму напряжений σ5 и от собственного веса столба вышерасположенной воды:

т/м 3 .

На уровне нижней границы скважины напряжение определяем как сумму напряжений σ6 и от собственного веса грунта четвертого слоя на расстоянии от его кровли до уровня забоя скважины:

т/м 3 .

Далее по полученным значениям σ1–σ7 в масштабе строим эпюру распределения напряжений от собственного веса грунтов, которую совмещаем с уже построенной геологической колонкой (рис. 7).

Источник

Определение напряжений в массиве грунтов от действия собственного веса

Как указывалось ранее, напряжения, возникающие в массиве грунтов от действия сооружения, накладываются на поле начальных напряжений, сформировавшихся в массиве к моменту строительства. В общем случае начальные напряжения определяются не только силами гравитации (собственным весом грунта), но и изменением этих сил в процессе формирования массива (увеличение или уменьшение грунтовой толщи), тектоническими, сейсмическими воздействиями и рядом других факторов.

Начальное напряженное состояние массива грунта может также изменяться в период работ нулевого цикла: вследствие выемки грунта при разработке котлована, водопонижения, трамбования или укатки грунта и т. п. В этих случаях приходится говорить уже не о начальном, а видоизмененном — исходном напряженном состоянии основания, которое и взаимодействует далее с напряжениями, возникающими от сооружения.

Читайте также:  Цепь постоянного тока с источником напряжения

Точное определение начального и исходного напряженного состояния массива грунтов представляет собой сложную задачу, связанную с необходимостью учета многих факторов. До настоящего времени пригодного для инженерных расчетов решения этой задачи еще не получено. Поэтому на практике обычно пользуются весьма упрощенным представлением о том, что природные напряжения в массиве грунтов определяются только силами гравитации, т. е. формируются под действием собственного веса. При этом считается, что все деформации массива от собственного веса грунта уже прекратились и напряжения полностью стабилизировались.

Тогда при горизонтальной поверхности массива грунтов напряжения на глубине z определяются выражениями

где у — удельный вес грунта; £ — коэффициент бокового давления грунта в состоянии покоя, определенный по формуле (4.12).

Отсюда можно показать, что для однородного напластования при y(z) = const вертикальные напряжения от собственного веса грунта на глубине z от поверхности определяются формулой

а эпюра природных напряжений будет иметь вид треугольника (рис. 8.13, а).

При неоднородном напластовании с горизонтальным залеганием слоев эта эпюра будет уже ограничиваться ломаной линией Оабв, где наклон каждого отрезка в пределах мощности слоя h i, определяется значением удельного веса грунта этого слоя γ i (рис. 8.13, б). Важно отметить, что неоднородность напластования может вызываться не только наличием слоев с разными характеристиками, но и наличием в пределах толщи грунта уровня подземных вод ( WL на рис. 8.13, б, в). В этом случае следует учесть уменьшение удельного веса грунта за счет взвешивающего действия воды на минеральные частицы:

где γ sb – удельный вес грунта во взвешенном состоянии; γ s — удельный вес частиц грунта; γ w — удельный вес воды, принимаемый равным 10 кН/м 3 ; е — коэффициент пористости грунта.

Если на некоторой глубине ниже уровня подземных вод залегает водоупорный слой (плотные глины или суглинки), то на его кровле необходимо учитывать также и давление от столба вышележащей воды, обозначенное на рис. 8.13, в как γ wh 2. Тогда эпюра природного давления будет уже ограничиваться линией Оабвг.

Определив значения компонент вертикальных напряжений σ z при любом напластовании грунтов и зная соответствующие значения коэффициентов бокового давления ζ, можно по формуле (8.20) найти значения компонент горизонтальных напряжений σ х = σ у.

Читайте также:  Несинусоидальные напряжения токи их выражения

Рис. 8.13. Характерные эпюры распределения напряжений от собственного веса грунтов

Коэффициент ζ может меняться в пределах от 0 до 1. Однако из-за сложных процессов формирования массива грунтов может оказаться, что соотношение действующих в грунтовой толще напряжений σ х / σ z = σ y / σ z будет превышать единицу. Такое положение соответствует случаю переуплотненных грунтов. Поскольку определить действующие в массиве напряжения можно только в результате очень трудоемких экспериментов, иногда считают, что природное напряжение в массиве грунтов соответствует шаровому тензору, т. е.

Отметим также, что при горизонтальной поверхности массива компоненты природного напряжения всегда являются главными сжимающими напряжениями.

Источник

Распределение напряжений от собственного веса грунта.

Важным фактором для оценки работы грунтов основания является напряженное состояние, возникающее от их собственного веса.

При горизонтальной поверхности грунта вертикальное напряжение Ϭzg на горизонтальной площадке, проходящей через точку, расположенную на глубине z от дневной поверхности, в однородной толще определяется по формуле

Где γ=ρ*g –удельный вес грунта; ρ – плотность грунта; g – ускорение свободного падения. (9.81 м/с 2 )

При пластовой толще грунта и отсутствии грунтовых вод природное (бытовое) давление, отнесенное к границам геологических слоев определяется по формуле:

При наличии на некоторой глубине горизонта грунтовых вод бытовое давление определяется с учетом архимедова взвешивания водопроницаемых грунтов, расположенных ниже горизонта грунтовых вод.

К водопроницаемым грунтам относятся пески, супеси, суглинки с показателем текучести IL>0,25, а так же глины IL>50. Удельный вес этих грунтов с учетом взвешивания

Где γsi – удельный вес частиц грунта i-го слоя; γsi=ρ*g; γωω*g≈10 кН/м 3 – удельный вес воды; еi – коэффициент пористости грунта i-го слоя,

hi – мощность i-го слоя, hb –мощность водопроницаемых слоев.

Рис. 4.7. эпюры природного (бытового) давления Ϭzg грунта:

а – при отсутствии грунтовых вод;

б- при наличии грунтовых вод и проявлении взвешивания грунта.

В водонепроницаемых грунтах (суглинки IL

Дата добавления: 2015-08-08 ; просмотров: 2464 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник