Слайд 1Тема № 7:
Теория предельного напряженного состояния и ее приложение
к задачам механики грунтов
Слайд 2Фазы напряженного состояния грунта
Если на грунт установить штамп (фундамент), передающий
возрастающее давление Р, то будет происходить осадка грунта S, величина
которой будет возрастать с увеличением Р.
состояние грунта
Рпр – предельная нагрузка (предельная несущая способность грунта)
Слайд 10Последовательность расчета:
1.Вычисляют нормальные напряжения от собственного веса грунта
σg1 =σg2 =
γd +γz (при ξ=1)
2.Находят главные напряжения от полосовой дополнительной нагрузки
σр1
=pо (α + sin α) / π
σр2 =pо (α - sin α) / π
Слайд 11 3.Рассчитывают суммарные нормальные напряжения
σ1 =σg1 +σр1
σ2 =σg2 +σр2
4. Строят круги
Мора и оценивают прочность грунта
Слайд 14Устойчивость откосов и склонов
Склон – это природная наклонная поверхность земли
Откос – это искусственно созданная наклонная поверхность грунта
Слайд 16 Основные причины потери устойчивости откосов и склонов:
- увеличение внешней нагрузки;
-
устройство слишком крутого откоса;
- изменение гидрогеологических условий (увеличение, влажности, подмыв
и т.д.);
- неправильное назначение расчетных характеристик;
- проявление гидродинамического давления воды;
- динамические воздействия (движение транспорта, забивка свай).
Слайд 23Расчет устойчивости откосов глинистых грунтов по методу круглоцилиндрических поверхностей скольжения
Считается,
что потеря устойчивости откоса может произойти в результате вращения грунтового
отсека относительно некоторого центра O по дуге окружности с радиусом R
Смещающийся массив рассматривается как недеформируемый отсек
Сущность метода заключается в определении min коэффициента устойчивости, отвечающего условию:
Слайд 24Порядок расчета:
1) Определяем центр и радиус поверхности смещения: для этого
точки А и В соединяем прямой линией и из середины
отрезка АВ восстанавливаем перпендикуляр. Из точки В под углом 360 к горизонтали проводим линию ВО. Точку О принимаем за центр окружности и радиусом R очерчиваем дугу этой окружности. (Угол 36º принимаем пока приблизительно).
Слайд 26 2)Смещающий массив делим на блоки по вертикали, учитывая:
а) Наклон поверхности
откоса в одном блоке должен быть одинаковым;
б) Прочностные характеристики грунта
в блоке должны быть постоянны;
в) Вертикальный радиус должен быть границей блока;
г) Ширина блока не должна превышать 4м.
Слайд 29 Так как нужно определить min коэффициент устойчивости, производят несколько расчетов:
-для
разных радиусов;
-для разных углов наклона радиуса.
Слайд 31Учет действия подземных вод
Насыщая грунты, вода изменяет физико – механические
характеристики грунта, уменьшая его сопротивление сдвигу.
Создавая поровое давление, подземные
воды в еще большей степени снижают несущую способность грунтов.
Наибольшую опасность представляет проявление гидродинамических сил, так как по общему направлению воздействия, они увеличивают результирующую сдвигающих усилий, которая вычисляется в каждом блоке.
Слайд 33 γвзв – удельный вес грунтов, залегающих в водоносном горизонте с
учетом взвешивающего воздействия воды;
i – гидравлический градиент;
θ – объем
водонасыщенного грунта в пределах блока;
Угол наклона результирующей принимается равным β.
sin β = i
Результирующая гидродинамической силы проектируется на нормаль и касательное направление и суммируется с нормальным и сдвигающим усилиями в блоке.
Слайд 34Учет сейсмических воздействий
Сейсмические воздействия являются мощным фактором активизации оползневых процессов.
Для расчета сейсмической силы вычисляется вес грунтов и насыщающей его
воды в объеме каждого блока Pgi.
Gs = μPg
где Gs
– сейсмическая сила;
Pg– вес грунта в блоке;
μ – коэффициент динамической сейсмичности, (определяется по таблице в зависимости от сейсмической бальности района)
Для естественных склонов: μ= 0-0,75
Для искусственных насыпей значение μ увеличивают в 1,5 раза.
Силу прикладывают горизонтально и проектируют на нормаль и касательное направление.
Слайд 37Мероприятия по повышению устойчивости откосов и склонов:
Сводятся к следующему:
1) Выполаживание
(а) или создание уступчатого профиля с образованием горизонтальных площадок (берм)(б).
Недостаток
– большой объем земляных работ.
Слайд 40 5) Конструктивные мероприятия:
а. прорезание грунтов склона системой забивных свай;
б. устройство
вертикальных шахт или горизонтальных штолен, заполненных бетоном и входящих в
неподвижные части массива;
в. анкерное закрепление откосов.
Очень дорогостоящие мероприятия.
Слайд 46Определение давления грунта на подпорные стенки
Для предотвращения обрушения или сползания
масс грунта используют подпорные стенки. В качестве подпорной стенки могут
быть рассмотрены также стены подвалов, заглубленные части зданий, стены подземных сооружений и другое.
По характеру работы подпорные стенки подразделяют на:
1) Жесткие (которые практически не изгибаются под действие грунта)
2) Гибкие (работающий на изгиб)
Слайд 47Давление на подпорную стенку может быть:
1) активным (Еа равнодействующая активного
давления)
2) пассивным (Еp - равнодействующая пассивного давления)
Состояние, при котором грунт
не испытывает горизонтальных перемещений называется давлением покоя
Слайд 60 Зная вес Р и направление всех трех сил, действующих на
призму обрушения, строят треугольник сил.
Для этого в масштабе откладывают вертикальную
силу Р. По углам ψ=90о-ω- и углу θ-φ достраивают треугольник с помощью угловой засечки.
Графически определяют значение Еа.
Так как угол θ выбран произвольно, давление Еа не обязательно будет максимальным.
Для определения Еа, мах выбирают несколько возможных поверхностей скольжения, строят треугольники сил и выбирают максимальное значение Еа.