Давления грунта на подпорные стенки

Этот метод был предложен Ш. Кулоном и базируется на предположении плоских поверхностей скольжения. Метод основан на построении силовых треугольников и справедлив для общего случая засыпки грунта за подпорной стенкой, любой формы засыпки и любого наклона задней грани стенки. Метод позволяет определить максимальное давление грунта на подпорную стенку.

  Через нижнюю точку А на задней грани подпорной стенки проводят возможную поверхность скольжения АС под углом α к горизонтали (рис.7.12). На призму обрушения действуют следующие силы: F – вес призмы обрушения с учетом нагрузки на поверхности засыпки, E – реактивная сила, равная активному давлению грунта и R – реакция неподвижного массива грунта. Сила E отклонена от нормали к задней грани стенки на угол φ₀ – угол трения грунта о стенку. Обычно принимают для глин φ₀ = 0, для сыпучих грунтов φ₀ = 0,67 φ. Реакция неподвижного массива грунта R отклонена от нормали к линии АС на угол φ.

Рис. 7.12. Расчетная схема дляграфического метода определения

давления грунта на подпорную стенку:

а – схема приложения сил к призме обрушения; б – треугольник сил

       

  Рассчитав силу F, откладывают ее вертикально в определенном масштабеи, зная направления остальных сил, строят треугольник сил. Треугольник должен быть замкнут, так система сил находится в предельном равновесии. Из условия замыкания силового треугольника определяем силы E и R.

  Таким образом, активное давление грунта на подпорную стенку при заданной поверхности скольжения численно будет равно полученному значению E.

   Для нахождения максимального давления на подпорную стенку проводят несколько линий скольжения под разными углами α₁, α₂, α₃, соответствующих разным поверхностям скольжения (рис. 7.13).

Рис. 7.13. Определение положения наиболее опасной поверхности

скольжения графическим методом:

а – схема сил, приложенных к призме обрушения;

б – совмещенные треугольники сил    

  Для этих поверхностей скольжения направления реактивных сил R₁, R₂, R₃ будут различны, а направления реактивных сил Е одинаковыми. Построив совмещено силовые треугольники, можно определить E_max по точке касания прямой, проведенной параллельно F к кривой, соединяющей точки пересечения лучей. E_max будет равно длине максимального отрезка.

  По полученному значению E_max можно построить эпюру активного давления. Значение s_а на уровне низа задней грани будет равно

                                          ,                                                        (7.32)

где Н – высота стенки.

Вопросы для контроля знаний

1. Для чего предназначены ограждающие конструкции?

2. Какие типы конструкций подпорных стен Вы знаете?

3. Что такое активное и пассивное давление грунта?

4. В каком случае на ограждающую конструкцию со стороны грунта действует давление покоя?

5. Как определяется активное давление идеально сыпучего грунта на вертикальную гладкую подпорную стенку методом Кулона?

6. Как определяется пассивное давление грунта на вертикальную гладкую подпорную стенку методом Кулона?

7. В каких случаях можно пользоваться методом Кулона для определения давления грунта на подпорные стенки?

8. Как определяется активное давление связного грунта на вертикальную гладкую подпорную стенку?

9. Как определяется пассивное давление связного грунта на вертикальную гладкую подпорную стенку?

10. Как учитывается наличие нагрузки на поверхности засыпки при определении активного давления на подпорные стенки?

11. Как изменяется интенсивность и направление активного давления грунта

при наклонном положении задней грани подпорной стенки?

12. Как изменяется интенсивность и направление активного давления грунта

при шероховатой задней грани подпорной стенки?

13. Как рассчитывается устойчивость подпорных стенок?

14. Каков порядок построения эпюр давления грунта при сложном очертании подпорной стенки или смене слоев грунта по глубине в пределах высоты стенки?

15. Как используется теория предельного равновесия для определения давления грунта на подпорные стенки?

16. В чем суть графического метода определения давления грунта на подпорные стенки?

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Учебное пособие предназначено для студентов специальности 08.05.01 Строительство уникальных зданий и сооружений специализаций «Строительство высотных и большепролетных зданий и сооружений» и «Строительство подземных сооружений» всех форм обучения. Авторы стремились в доступной для студентов форме изложить основные положения дисциплины "Механика грунтов" в том объеме, который рекомендован федеральным государственным образовательным стандартом для данной специальности.

Пособием могут пользоваться также студенты строительных специальностей, обучающиеся по программе бакалавриата

Пособие будет полезно как при изучении теоретического материала, так и при выполнении контрольных работ, подготовке к лабораторным работам и при самостоятельной работе по дисциплине "Механика грунтов".

Пособие включает в себя примеры расчета и контрольные вопросы по всем разделам рабочей программы по дисциплине, а также необходимые таблицы и справочные материалы, соответствующие действующим нормативным документам.