загрузка...
загрузка...
На головну

Тиск ґрунтів на підпірні стінки

  1. Абсолютний тиск (p)
  2. Артеріальний тиск
  3. Атмосферний тиск і його вплив на організм
  4. Безпека роботи з судинами, що знаходяться під тиском
  5. В) Дотик, тиск
  6. Внутрішньочерепний тиск і гідроцефалія
  7. водопроникність грунтів

Якщо укіс масиву грунту має крутизну більше граничної, то станеться обвал грунту. Утримати масив в рівновазі можна за допомогою підпірної стінки. Підпірні стінки широко застосовуються в різних областях будівництва. На рис. 5.9 показані деякі випадки застосування підпірних стінок.

 а Б В)

Тиск ґрунту, передане призмою обвалення на грань стінки, носить назву активного тиску Еа. При цьому підпірна стінка зміщується в бік від засипки. Якщо ж підпірна стінка зміщується в бік грунту, то грунт засипки буде випирати вгору. Стінка буде долати вага грунту призми випирання, що потребують значно більшого зусилля. Це відповідає пасивного тиску (відсічі) грунту Ер.

Оскільки в межах призми обвалення виникає гранична рівновага, завдання по визначенню тиску грунту на підпірну стінку вирішується методами теорії граничної рівноваги з наступними припущеннями: поверхня ковзання плоска, а призма обвалення відповідає максимальному тиску грунту на підпірну стінку. Ці припущення адекватні тільки для визначення активного тиску.

5.5.1. Аналітичний метод визначення тиску грунту

на підпірну стінку

Розглянемо умова граничної рівноваги елементарної приз

ми, вирізаної з призми обвалення поблизу задньої грані підпірної стінки при горизонтальній поверхні грунту і вертикальної задньої грані підпірної стінки, при с = 0 (рис. 5.10). На горизонтальну і вертикальну майданчика цієї призми при терті об стінку, що дорівнює нулю, будуть діяти головні напруги и .

 З умови граничної рівноваги на глибині z

 ; (5.16)

, (5.17)

тут - горизонтальний тиск грунту, величина якого прямо пропорційна глибині z, Тобто тиск грунту на стінку буде розподілятися по закону трикутника з координатами  = 0 на поверхні грунту і  біля підніжжя стінки. На глибині, рівній висоті стінки Н, тиск  . Тоді згідно з умовою (5.17) бічний тиск на глибині Н

 , (5.18)

а активний тиск  характеризується площею епюри і одно

 . (5.19)

Рівнодіюча цього тиску прикладена на висоті  від підошви стінки.

Облік зчеплення грунту. Для зв'язного грунту, що володіє внутрішнім тертям і зчепленням, умова граничної рівноваги може бути представлено у вигляді

 . (5.20)

Зіставляючи (5.19) з (5.20), відзначимо, що вираз (5.19) характеризує тиск сипучого грунту без урахування зчеплення, а (5.20) показує, наскільки знижується інтенсивність тиску внаслідок того, що грунт має зчепленням. Тоді цей вислів можна представити у вигляді

 , (5.21)

де ,  . (5.22)

Таким чином, зчеплення грунту зменшує бічний тиск грунту на стінку на величину  по всій висоті. Нагадаємо, що зв'язний грунт здатний тримати вертикальний укіс висотою  , Яка визначається за формулою

 , (5.23)

 тому до глибини  від вільної поверхні засипки зв'язний грунт не чинитиме тиску на стінку. Повний активний тиск зв'язного грунту визначається як площа трикутної епюри зі сторонами и  (Рис. 5.11).

 . (5.24)

Пасивний опір зв'язкових грунтів визначається аналогічно, з урахуванням того, що в формулах (5.20) і (5.22) знак мінус в дужках аргументу тангенса зміниться на плюс.

 . (5.25)

5.5.2. Тиск ґрунтів на підземні трубопроводи

Тиск ґрунту на трубопровід визначають на основі загальної теорії граничного напруженого стану. Вертикальний тиск в ґрунтовому масиві, обмеженому горизонтальною поверхнею, на глибині z (Рис. 5.12, а) З питомою вагою грунту  визначають за формулою

 . (5.26)

Бічний тиск грунту на тій же глибині

 , (5.27)

де  - Коефіцієнт бокового тиску грунту в умовах природного залягання, рівний .

 Якщо в зоні, контуром якої є трубопровід, грунт в точності замінити самим трубопроводом (рис. 5.12, б), То природно, що цей трубопровід буде відчувати тиск, який визначається залежностями (5.26) і (5.27).

Тиск на трубопровід передається зверху і з боків і викликає рівну і протилежно спрямовану реакцію підстави: воно приймається у вигляді середнього рівномірно розподіленого тиску - вертикального інтенсивністю р і горизонтального інтенсивністю q, Причому має місце співвідношення р > q. Слід розрізняти три принципово різні способи прокладки трубопроводів: в траншеї (рис. 5.13, а), За допомогою закритої проходки (проколу) (рис.  5.13, б) І під насипом (рис. 5.13, в).

При однаковій глибині закладення Н трубопроводів тиск р буде різним: при траншейною укладанні р <  ; в насипу р >  і при проколі, якщо Н порівняно мало, р =  , При великих значеннях Н - р < .

При укладанні трубопроводів в траншеї грунт, що знаходиться збоку від траншеї, вже раніше ущільнився під дією власної ваги, в той час як грунт, засипаний в траншею після укладання трубопроводу, знаходиться в рихлому стані. Тому ущільнення цього грунту-засипки і його осаді протидіють сили тертя по бортах траншеї, і грунт-засипка як би зависає на стінках траншеї і тим більше, чим більше буде глибина траншеї.

 Складемо умови рівноваги для елементарного шару  , Виділеного на глибині z (Рис. 5.13, а). На цей елемент будуть діяти власна вага шару грунту засипки зверху  і знизу  , А під стінами траншеї опір грунту зрушенню на одиницю площі  (де с - Зчеплення грунту;  - Кут тертя об стінку траншеї). Приймемо далі коефіцієнт бокового тиску грунту постійним, тобто

.

Проектуємо сили на вертикальну вісь z, отримаємо

Після приведення подібних членів і інтегрування при граничних умовах (z = 0; = 0) отримаємо повний тиск грунту на глибині z, Максимальне значення якого (ввівши коефіцієнт перевантаження n ? 1,2) можна представити у вигляді

, (5.28)

де  - Коефіцієнт тиску грунту на трубопровід в траншеї.

значення  для труб, які закладаються в траншеї, не може бути більшим за одиницю ( ? 1). Для наближеного визначення  можна користуватися кривими графіка професора Г. К. Клейна, які дають  з деяким запасом (вважаючи зчеплення с = 0).

При прокладанні трубопроводу в насипу сила тертя вниз довантажує трубу. Вертикальний тиск грунту буде більше, ніж  , І відповідає виразу

 , (5.29)

де  - Коефіцієнт тиску грунту на трубопровід в насипу, причому  ? 1. Значення  визначають за графіком (рис. 5.14).

Для трубопроводів при закритих проходках (проколи, мікротуннелірованіі) при невеликій їх глибині закладення тиск приймають рівним ?H, А при великій глибині залягання - як гірське тиск з урахуванням так званого склепіння обвалення (Рис. 5.13, б). Вертикальний тиск визначається за формулою

 , (5.30)

де hс - Розрахункова висота склепіння обвалення; B - Ширина склепіння обвалення; f ' - Коефіцієнт фортеці (по М. М. Протодьяконову), що приймається для насипних ґрунтів 0,5; вологих і водонасичених пісків - 0,6; глинистих ґрунтів - 0,8.

Контрольні питання

1. Які інженерні завдання розглядаються в теорії граничної рівноваги ґрунтового середовища?

2. На які дві гурту підрозділяються граничні стани?

3. Запишіть умови граничної рівноваги піску.

4. Запишіть умову граничної рівноваги зв'язного грунту,

виражене через головні напруження.

5. Яка навантаження вважається критичною? За яких умов вона визначається?

6. Що таке розрахунковий опір ґрунту основи?

7. Яка навантаження є граничним навантаженням на підставу?

8. Які ви знаєте рішення щодо визначення граничного навантаження на підставу?

9. Від яких факторів залежить стійкість укосу?

10. Які основні причини можуть викликати порушення стійкості укосів?

11. Як розрахувати укіс за методом круглоціліндріческіх поверхонь?

12. Який граничний кут нахилу сипучого укосу?

13. З якою метою застосовують підпірні стінки?

14. Що називається активним тиском грунту на стінку?

15. Що називають пасивним тиском грунту на стінку?

16. Яким чином впливає на величину активного і пасивного тиску на стінку питоме зчеплення в грунті?


Розділ 6. СПЕЦІАЛЬНІ ПИТАННЯ МЕХАНІКИ ГРУНТІВ




Від зосередженої сили | У випадку плоскої задачі. завдання Фламана | Напруження в основах дорожніх насипів | Розподіл напружень від власної ваги грунту | Основні вихідні положення | ущільнюючих напруг | Плоска задача теорії граничної рівноваги | Критичні навантаження на грунти основи | Граничне навантаження на грунтову основу | Похилій смугасту картину навантаження |

загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати