Теория предельного напряженного состояния и ее приложение к задачам механики грунтов. (Тема 7)

1. Тема № 7: Теория предельного напряженного состояния и ее приложение к задачам механики грунтов

2.

Фазы 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.

3.

4.

5.

6.

Р<Рпр – допредельное состояние грунта
Р ≥ Рпр – предельное (текучее) состояние грунта
Рпр – предельная нагрузка (предельная несущая
способность грунта)

7.

8.

9.

10.

Последовательность 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

11.

3.Рассчитывают суммарные нормальные напряжения
σ1 =σg1 +σр1
σ2 =σg2 +σр2
4. Строят круги Мора и оценивают прочность грунта

12.

13.

14.

Устойчивость откосов и склонов
Склон – это природная наклонная поверхность земли
Откос – это искусственно созданная наклонная
поверхность грунта

15.

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).

17.

18.

19.

20.

T'
st stn
T

21.

T

22.

23.

Расчет 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:

24.

Порядок 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).

25.

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.

27.

28.

29.

Так как нужно определить min коэффициент
устойчивости, производят несколько расчетов:
-для разных радиусов;
-для разных углов наклона радиуса

30.

31.

Учет 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.

32.

33.

Gw взв i
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.

34.

Учет 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.

35.

36.

Gs = μPg
где Gs – сейсмическая сила;
Pg– вес грунта и воды 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.

37.

Мероприятия 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.

38.

39.

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.

41.

42.

43.

44.

45.

46.

Определение 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)

47.

Давление 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

48.

49.

50.

51.

52.

53.

54.

55.

56.

57.

58.

59.

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.

61. СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ!!!