Давление на горизонтальную плоскость грунта
Вертикальное давление, возникающее в грунтовом массиве от собственного веса грунта, называется обычно природным давлением. Это давление характеризует напряженное состояние грунта до начала строительства, т. е. до передачи на него нагрузки от веса сооружения. Величина природного давления зависит от объемного веса грунта и глубины рассматриваемой горизонтальной плоскости.
Вертикальное давление грунта в кг/см2 или т/м2 на горизонтальную плоскость на глубине H от поверхности Земли будет равно (рис. 42, а)
где уо — объемный вес грунта, т/м3.
В случае напластований грунта с разными объемными весами полное вертикальное давление определяется путем сложения давлений отдельных слоев.
В слоях, расположенных ниже уровня грунтовых вод, объемный вес для всех водопроницаемых грунтов принимается уменьшенным за счет взвешивающего действия воды.
В соответствии с законом Архимеда объемный вес вычисляется по формуле (5), т. е.
где уч — удельный вес частиц грунта, т/м3;
n — пористость грунта, выражаемая в долях единицы;
e — коэффициент пористости.
В этом случае давление на глубине H (рис. 42, б) будет равно
При наличии слоя водонепроницаемого грунта, который является водоупором, давление на его кровле будет складываться из давления грунта и давления воды. При этом учитывается взвешивание грунта, находящегося ниже уровня воды (рис. 42, в).
В этом случае на эпюре природного давления появляется ступень, величина которой равна давлению воды.
Следует отметить, что для грунтов, находящихся ниже уровня грунтовых вод, необходимо учитывать взвешивающее действие воды на этот слой.
Если водонепроницаемый слой состоит из скалы или твердых глинистых грунтов, то взвешивающее действие воды не учитывается.
Пример 5. Определить вертикальное давление песка, насыщенного водой, на глубине Н = 4 м от поверхности Земли, если уровень грунтовых вод находится на глубине H1 = 1 м от этой поверхности (рис. 42, б). Удельный вес частиц грунта уч = 2,66 т/м3; объемный вес грунта, находящегося выше уровня воды, уо = 1,8 т/м3; пористость n = 0,35.
Решение. Объемный вес взвешенного грунта определяется по формуле (5)
Пример 6. Построить эпюру природного давления для геологического разреза, показанного на рис. 42. в, имеющего два слоя:
1) слой песка мощностью H1 + H2 = 3 м, удельный вес уч = 2,65 т/м3, объемный вес уо = 1,8 т/м3, пористость п = 0,35, увзв = 1,08 т/м3 (из примера 5);
2) слой глины в твердом состоянии мощностью H3 = 1,5 м, удельный вес уч2 = 2,7 т/м3, объемный вес уо2 = 1,9 т/м3.
Уровень грунтовых вод проходит на глубине H1 = 1 м от поверхности, слой глины является водоупором.
Решение.
Вычисляем значения природных давлений.
1. В точке 1 на глубине 1 м по формуле (29):
Для построения эпюры природного давления откладываем ординаты, соответствующие вычисленным значениям, и соединяем их концы прямыми линиями.
Эпюра природного давления показывает изменение давления от собственного веса грунта по глубине.
Источник
Напряжения от собственного веса грунта
Вертикальные нормальные напряжения в грунте от веса лежащих выше грунтов называют природным или бытовым давлением и обозначают szg.
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 gi и hi – 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 gwhw; здесь gw = 10 кН/м 3 – удельный вес воды, hw — 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 gwh2; здесь gw = 10 кН/м 3 – удельный вес воды, h2 – толщина водонепроницаемого слоя грунта (рисунок 13).
График напряжений от собственного веса грунта szg 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 — gs = 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 szg 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
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