Деформация грунтов и осадка фундаментов
Дипломная работа - Строительство
Другие дипломы по предмету Строительство
ражения:
?zg= ??i hi
где n - количество пластов; ?i - удельный вес грунта i-го слоя; hi - высота пласта i-го слоя грунта.
Для водопроницаемых грунтов, находящихся ниже уровня подземных вод, при определении удельного веса следует учитывать взвешивающее действие воды. На водонепроницаемые грунты (глины и суглинки в твердом состоянии), залегающие ниже уровня подземных вод, будет дополнительно действовать гидростатическое давление от столба воды, находящегося над данным слоем.
Изменение напряжений в толще основания принято изображать с помощью эпюр.
Рассмотрим распределение напряжений в упругом невесомом массиве, ограниченном сверху горизонтальной плоскостью и бесконечно простирающемся в остальных направлениях (так называемое упругое полупространство). К плоской поверхности массива приложена сосредоточенная нормальная сила Р. Среда, заполняющая полупространство, рассматривается как однородная (имеет одинаковые механические свойства во всех точках) и изотропная (одинаковые свойства по всем направлениям в каждой точке). В такой постановке задача о напряженном состоянии впервые была решена Ж. Буссинеском (1885 г.) и носит его имя. Почти одновременно Фламан решил задачу о напряженном состоянии упругой, однородной и изотропной бесконечно тонкой невесомой пластины с горизонтальной верхней границей (плоское напряженное состояние). Это решение пригодно также, если полупространство загружено линейной нормальной нагрузкой интенсивностью q для распределения напряжений в плоскостях, перпендикулярных к линии загружения (плоское деформированное состояние).
В задаче Буссинека, так же как у Фламана, напряжения вблизи точки приложения сосредоточенной силы стремятся к бесконечности и поэтому вокруг этой точки возникает некоторая ограниченная область, в которой материал переходит в состояние пластического течения. Вне этой области напряжения в среде не превосходят нигде предела упругости. Очевидно, распределение напряжений в массиве симметрично относительно оси z. На верхней граничной плоскости полупространства или на линейной границе полуплоскости напряжения должны всюду равняться нулю, за исключением точки О, в которой действует вертикальная сила Р.
Приводим соответствующие этим условиям формулы Буссинека для определения напряжений:
?z=3P/?*z3/R5
?r=3P/?*[z3/R5-1-2v/3R(R+z)]
??=(1-2v)P/2?*[z/R3-1/R(R+z)]
?rz=?zR=3P/2?*z2r/R5
По формуле Фламана сжимающие напряжения в точках полуплоскости, расположенных вдоль оси z, убывают пропорционально z, (по гиперболической зависимости):
?z=2/?*Р/z 0,7*Р/z
По формулам Буссинеска и Фламана напряжения ?z не зависят от упругих постоянных и одинаковы во всех упругих телах. Следовательно, напряжения ?z статически определимы и могут быть получены непосредственно из уравнений равновесия.
В формулы для определения ?r и ?? входит коэффициент Пуассона, но нет модуля Е. Это означает, что ?r и ?t зависят только от соотношения между продольными и поперечными деформациями по главным направлениям. Абсолютные значения этих деформаций не оказывают на них влияния. Натурные измерения показали, что распределение напряжений ?z в массивах связного грунта может быть более или менее близким к полученным по формулам, тогда как в песчаных массивах наблюдаются заметные отклонения от этих решений. Кроме того, во всех грунтах распределение напряжений ?r и ?? обычно значительно отличается от упругого. Чтобы получить распределение напряжений, более близкое к наблюдаемому в различных грунтах, ряд исследователей предложили такую формулу:
?z=KPzm/Rm+2
где К=m/2?, m=24 для глин и 46 для песков в зависимости от однородности степени анизотропии отложения. Параметр m можно назвать коэффициентом концентрации напряжений, так как при его увеличении напряжения в горизонтальных сечениях пласта, несущего сосредоточенную нагрузку, распределяются менее равномерно.
В случае плоской задачи в зависимости от рода грунта напряжения определяют по формулам:
?z=BP*cosm?/R
?x=BP*cosm-2? sin2?/R
?rz= BP*cosm-1? sin ?/R
Для глинистых грунтов 2<m<4; для песчаных 4<m<6;
В - коэффициент, зависящий от m:………………...2 3 4 5 6
В………………..0,5 0,64 0,75 0,85 0,94
Чем быстрее растет плотность грунта с глубиной, тем больше значения m и коэффициента В.
.Устойчивость откосов. Подпорные стены. Условие залегания и трещиноватость скальных пород (грунтов)
При разработке грунта, устройстве насыпей (дамбы, земляные плотины, дорожное полотно и т.д.) и выемок (котлованы, траншеи, каналы и т.п.) и в ряде других случаев возникает необходимость в устройстве откосов.
Откосом называется искусственно созданная поверхность, ограничивающая природный грунтовый массив, выемку или насыпь.
Откосы нередко подвержены деформированию в виде обрушений, оползней, осыпаний и оплываний. Обрушения имеют место при потере массивом грунта опоры у подножия откоса. Оползни и оползания характеризуются перемещением некоторого объема грунта. Осыпание происходит при превышении силами сдвига сопротивления несвязного грунта на незакрепленной поверхности. Оплыванием (сплывом) называется постепенная деформация нижней части обводненного откоса или склона без образования четких поверхностей скольжения.
Основными причинами потери устойчивости откосов являются:
устройство недопустимо крутого откоса;
устранение естественной опоры массива грунта из-за разработки траншей, котлованов, подмы