Определение давления грунтов на ограждения

В тех случаях, когда коэффициент устойчивости откоса η < 1,1, для придания устойчивости откосу сооружают подпорную стенку. Давление грунта стремится опрокинуть стенку. Давление грунтов на подпорные стенки зависит не только от свойств грунтов засыпки и изменения этих свойств во времени (уплотнение, релаксация), но и от возможных перемещений стенок.

Перемещение грунта в предельном состоянии произойдет по некоторой поверхности АС (рис. 25), которую называют поверхностью скольжения, а призма АБС — призмой обрушения. Если при этом подпорная стенка поворачивается по направлению от грунта, то будет иметь место активное давление грунтана стенку. Если же стенка повернется по направлению к грунту, то грунт засыпки будет выпиратьсявверх. В этом случае стенка будет преодолевать вес призмы выпирания, что потребует значительно большего усилия, чем при активном давлении, и определит так называемое пассивное давление, или отпор грунта.

Рис. 25. Схема действия сил и эпюра бокового давления сыпучего грунта
для гладкой подпорной стенки

Задача заключается в установлении максимального давления грунта на подпорную стенку, что может быть выполнено математически точно, если известно очертание поверхностей скольжения, определяемое решением системы дифференциальных уравнений предельного равновесия.

Расчет ведут по максимальному давлению грунта на подпорную стенку (грунт сыпучий). Любая горизонтальная площадка грунта испытывает сжимающее напряжение σ₁, равное весу столба грунта от поверхности z

σ₁ = γ z. (70)

Боковое давление грунта σ ₂ находят из условия, что за стенкой – состояние предельного равновесия

(σ_2/ σ₁) = tg²(45 – (φ/2)), (71)

если подставить σ₁, то получим

σ₂ = σ _а = γz tg²(45 – (φ/2)).

Величину σ₂ называют активным давлением грунта на стенку σ _а, а равнодействующая активного давления Е_а определяется как площадь эпюры σ_а (рис. 25, max σ ₂)

E_а = (1/2)maxσ₂ Н

или с учетом, что max σ₂ = γ Н tg²(45 – (φ/2)),

E_а = (γ Н ²/2 ) tg²(45 – (φ/2)). (72)

Равнодействующая давления будет приложена на 1/3 от подошвы стенки.

Если аналогичным образом рассмотреть давление связных грунтов на подпорную стенку, то активное давление определяют по следующей формуле

E_а = (γ Н²/2) tg²(45 – (φ/2)) –2 сН (45 – (φ/2)) + (2 с ²/γ) (73)

Дата добавления: 2015-08-05