Природное бытовое давление грунта

3. Определение напряжений в массиве грунта от действия собственного веса (бытовое давление)

На практике используют упрощенную методику расчета, основанную на предположении о том, что природные напряжения в массиве грунта формируются только под действием собственного веса [3  8]. Также принято считать, что все деформации массива от собственного веса прекратились и напряжения полностью стабилизировались. Практический интерес представляют значения сжимающих напряжений σ_z.

При горизонтальной поверхности массива грунта однородного напластования сжимающие напряжения на глубине z определяются выражением

,

где γ – удельный вес грунта.

Эпюра природных напряжений массива грунта однородного напластования при горизонтальной поверхности будет иметь вид треугольника (рис. 6 а).

При неоднородном напластовании или наличии подземных вод, а также при горизонтальной поверхности напряжения от собственного веса грунтов будут определяться отдельно для каждого слоя (рис. 6 б). Причем удельный вес грунта, расположенного ниже уровня подземных вод, будет определяться с учетом взвешивающего действия воды γ_sb:

,

где γ_s – удельный вес частиц грунта; γ_ω – удельный вес воды, принимается равным 1 т/м 3 ; е – коэффициент пористости грунта.

Рис. 6. Эпюры распределения напряжений от собственного веса грунтов

Если ниже уровня подземных вод залегает водоупорный слой, то на его кровле дополнительно учитывают давление от столба вышерасположенной воды равное γ_ω·h_ω (рис. 6 в).

Пример 6. Определить напряжения от собственного веса грунтов и построить эпюру распределения данных напряжений по скважине № 1. Исходные данные см. примеры 1 и 2.

Первоначально на основании данных инженерно-геологических изысканий (см. пример 2) строим в масштабе геологическую колонку с указанием мощности слоев грунта, уровней подземных вод и водоупора (рис. 7). Далее на основании результатов определения физико-механических характеристик грунтов (см. пример 1) для каждого слоя грунта указываем необходимые для дальнейшего расчета данные.

Рис. 7. Совмещенная схема геологической колонки и эпюры

распределения напряжений от собственного веса грунтов

Расчет напряжений от собственного веса грунтов проводим последовательно, начиная от поверхности земли. Расчетные точки располагаем на поверхности земли, на границах слоев грунтов, на уровнях подземных вод и водоупора.

На поверхности земли дополнительная пригрузка отсутствует, поэтому напряжение равно .

Напряжение на границе между первым и вторым слоями грунта определяем как сумму напряжений σ₁ и от собственного веса грунта первого слоя:

т/м 3 .

Напряжение на уровне подземных вод определяем как сумму напряжений σ₂ и от собственного веса грунта второго слоя на расстоянии от его кровли до уровня подземных вод:

т/м 3 .

Напряжение на границе между вторым и третьим слоями грунта определяем как сумму напряжений σ₃ и от собственного веса грунта второго слоя на расстоянии от уровня подземных вод до его подошвы, при этом учитываем взвешивающее действие воды на частицы грунта второго слоя

т/м 3 ,

где т/м 3 .

Напряжение на границе между третьим и четвертым слоями грунта определяем как сумму напряжений σ₄ и от собственного веса грунта третьего слоя, при этом учитываем взвешивающее действие воды на частицы грунта третьего слоя

т/м 3 ,

где т/м 3 .

На кровле четвертого слоя напряжение определяем с учетом дополнительного напряжения от столба вышерасположенной воды как сумму напряжений σ₅ и от собственного веса столба вышерасположенной воды:

т/м 3 .

На уровне нижней границы скважины напряжение определяем как сумму напряжений σ₆ и от собственного веса грунта четвертого слоя на расстоянии от его кровли до уровня забоя скважины:

т/м 3 .

Далее по полученным значениям σ₁–σ₇ в масштабе строим эпюру распределения напряжений от собственного веса грунтов, которую совмещаем с уже построенной геологической колонкой (рис. 7).

Источник

22. Что такое природное давление?

Грунты основания находятся в обжатом состоянии под двумя силовыми воздействиями — собственного веса вышележащих слоев грунта и всех силовых воздействий на здание, передаваемых его фундаментами основанию. Давление от собственного веса грунта называется природным (бытовым), от здания — дополнительным. γ – удельный вес грунта.

23. Что такое природное и дополнительное давления?

Грунты основания находятся в обжатом состоянии под двумя силовыми воздействиями — собственного веса вышележащих слоев грунта и всех силовых воздействий на здание, передаваемых его фундаментами основанию. Давление от собственного веса грунта называется природным (бытовым), от здания — дополнительным. По глубине основания эти силовые воздействия проявляются различно: интенсивность природного давления возрастает, а дополнительного падает за счет распределения его на более широкое пространство. Влияние дополнительного давления на деформации основания проявляется на глубину конечной величины, называемой величиной деформируемой толщи основания. Верхней границей деформируемой толщи считается отметка подошвы фундамента, нижней — отметка, на которой величина дополнительного давления падает до 0,2 природного (P доп = 0,2 P пр).

24. Полевые способы определения механических характеристик грунтов.

Помимо лабораторных методов испытаний грунтов применяются полевые методы, преимущества которых заключаются в возможности определения свойств грунтов в условиях их естественного залегания. Полевые методы основаны на использовании зависимости s=f(p), и имитируют при определении модуля деформации Е, угла внутреннего трения, удельного сцепления С. Некоторые из полевых методов: испытания грунтов штампами – проводят для определения модуля деформации грунтов. Метод заключается в сжатии грунтов металлическим штампом, к которому приложена определенная нагрузка, и измерении возникающих при этом перемещений штампа. Испытания грунтов прессиометрами: проводят для определения модуля деформации грунтов. Применяют для испытания песчаного и пылевато-глинистых грунтов. Суть метода заключается в обжатии стенок скважины радиальным давлением, создаваемым с помощью эластичного зонда. Испытание целиков грунтов на сдвиг: проводят для определения угла внутреннего трения и удельного сцепления грунта. Заключается в обжатии целика грунта вертикальным давлением и последующем его срезе по фиксированной плоскости под воздействием горизонтальной нагрузки. Испытания методом вращательного среза: для определения предельного сопротивления грунтов срезу. Испытание грунтов статическим и динамическим зондированием.

25. Статическое и динамическое зондирование.

По способу погружения конуса (забивка, вдавливание) различают динамическое и статическое зондирование. Статическое зондирование основано на вдавливании зонда с d=36 мм в грунт статической нагрузкой с одно временным измерением значений сопротивления грунта под наконечником и на боковой поверхности грунта. Оно применяется для испытания немерзлых и талых песчано-глинистых грунтов, содержащих не более 25 % частиц крупнее 10 мм.

Динамическое зондирование грунтов производится забивкой зонда с d=74 мм через штанги и измерением глубины погружения от определенного числа ударов молота. Выполняется непрерывно до достижения заданной глубины или до різкого уменьшения скорости погружения зонда. Результаты зондирования представляют в виде графиков изменения по голубине уловного динамического сопротивления.

Источник

Напряжения от собственного веса грунта

Вертикальные нормальные напряжения в грунте от веса лежащих выше грунтов называют природным или бытовым давлением и обозначают s_zg.

Природное давление в однородном грунте на глубине h определяются по формуле

где g – удельный вес грунта.

Природное давление в неоднородном основании на кровле (n +1)-го слоя вычисляется по формуле

где g_i и h_i – соответственно удельный вес и толщина i -го слоя грунта.

Удельный вес грунтов, залегающих ниже уровня подземных вод, но выше водоупора, должен приниматься с учетом взвешивающего действия воды по формуле (11). На кровлю водонепроницаемого слоя грунта (на водоупор) в этом случае действует дополнительное давление равное g_wh_w; здесь g_w = 10 кН/м 3 – удельный вес воды, h_w — разность отметок уровня грунтовых вод (WL) и кровли водоупора (рисунок 12).

Если под слоем водонепроницаемого грунта расположены грунтовые воды, то на кровлю грунта под водоупором действуют давления, уменьшенные на g_wh₂; здесь g_w = 10 кН/м 3 – удельный вес воды, h₂ – толщина водонепроницаемого слоя грунта (рисунок 13).

График напряжений от собственного веса грунта s_zg называется эпюрой напряжений от собственного веса грунта.

Пример 2. Построить эпюру напряжений от собственного веса грунта для грунтовых условий, приведенных на рисунке 14. Характеристики грунтов:

1 Слой — g₁ = 20 кН/м 3 ;

2 Слой — g_s = 26,6 кН/м 3 ; е = 0,661;

3 Слой — g₃ = 22 кН/м 3 .

Решение. На поверхности грунта напряжение от собственного веса грунта равно нулю.

Напряжение по подошве первого слоя равно s_{zg 1} = g₁h ₁ = 20×2 = 40 кПа.

Напряжение по подошве второго слоя вычисляем с учетом взвешивающего веса воды

Напряжение на кровле водоупора вычисляем с учетом дополнительного давления от веса воды во втором слое

Напряжение по подошве третьего слоя

Напряжение на кровле четвертого слоя вычисляем с учетом обратного скачка

Контрольные вопросы для самоподготовки.

1. Фазы напряженно-деформированного состояния грунтов при передаче на них постепенно увеличивающейся нагрузки.

2. Что характеризует начальное критическое давление?

3. Что понимают под расчетным сопротивлением грунта?

4. Как экспериментально определить распределение давлений по подошве фундамента?

5. Закон распределения давлений по подошве фундамента полученный в результате теоретических исследований.

6. Закон распределения давлений по подошве фундамента, применяемый в инженерных расчетах.

7. Определение напряжений в толще грунта от сосредоточенной силы, приложенной к поверхности грунтового основания.

8. Определение напряжений в толще грунта от равномерно распределенного давления, приложенной к поверхности грунтового основания на прямоугольной площади.

9. Какой принцип заложен в определении напряжений в толще грунта по методу угловых точек?

10. Какие имеются особенности определения напряжений в толще грунта от собственного веса при наличии в основании напорных и безнапорных грунтовых вод?

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:

Источник