Тема 2. Напряженное состояние грунтовой толщи

Подтема 2.1. Распределение напряжений в случае пространственной задачи

Вопрос об определении напряжений в грунтовой толще имеет особо важное значение для установления условий прочности и устойчивости грунтов и определения их деформаций (главным образом – осадок) под действием внешних сил и собственного веса грунта.

Необходимо иметь отчетливое представление о том, что при решении вопроса о распределении напряжений следует применять уравнения теории упругости (линейно-деформируемой среды). Эти уравнения справедливы в том случае, если напряжения не вызывают появления в грунтах областей пластических деформаций и достигнута стабилизация напряжений и вызванных ими деформаций грунта.

Прежде всего, необходимо научиться определять напряжения, возникающие в массиве от собственного веса грунта (природное давление), учитывая при этом взвешенность грунта в воде и дополнительные напряжения в любой точке массива грунта, вызываемые сосредоточенной силой, приложенной к поверхности (основная задача – задача Буссинеска). После этого можно приступить к изучению методов определения напряжений в массиве грунта от нагрузки, распределенной по площадкам ограниченных размеров.

Следует обратить внимание на определение напряжений методом угловых точек для равномерной нагрузки при прямоугольном очертании площади загружения, решение Фламана для случая линейной нагрузки полупространства и определение напряжений при равномерно распределенной полосообразной нагрузке.

Для правильной оценки работы грунтов в основании сооружений необходимо учитывать влияние жесткости фундаментов, анизотропии и неоднородности грунтов на величину и характер распределения напряжений в массиве.

Литература  1, с. 459-464; 2, с. 76-93, 102-111; 3, с. 29-41

Вопросы для самопроверки:

1. Перечислите основные предпосылки к определению напряжений в грунтах.

2. Как определяют напряжения от собственного веса грунта в многослойной толще, включающей водоносные и водоупорные прослойки?

3. Изобразите схему эпюры нормальных напряжений от собственного веса грунта.

4. Как определяют в грунте напряжения от сосредоточенной силы?

5. Как определяют коэффициенты для вычисления сжимающих напряжений от действия сосредоточенной силы?

6. Как определяют напряжения от действия местной равномерно распределенной нагрузки?

7. Начертите расчетную схему распределения напряжений на горизонтальных сечениях в грунте ниже подошвы фундамента.

8. Как определяют напряжения по методу угловых точек?

9. приведите формулы для определения напряжений в грунте в случае линейной и полосовой нагрузок.

10. Как влияет площадь загрузки на распределение напряжений в грунтовой толще?

11. Как определяют сжимающие напряжения по способу элементарного суммирования?

Подтема 2.2. Распределение напряжений в случае плоской задачи

В данной подтеме необходимо изучить случаи равномерно распределенной нагрузки, нагрузки произвольного вида, уяснить понятие о главных напряжениях. Условия плоской задачи имеют место в случае, когда напряжения распределяются в одной плоскости (в перпендикулярном направлении, они либо равны нулю, либо постоянны).

Необходимо отметить, что все составляющие напряжений в рассматриваемой плоскости не зависят от деформационных характеристик линейно-деформируемого полупространства (модуля общей деформации и коэффициента поперечной деформации), т.е. справедливы для всех тел (сплошных, сыпучих и т.п.), для которых зависимость между напряжениями и деформациями может быть принята линейной.

Литература  1, с. 459-464; 2, с. 93-102, 110-111; 3, с. 29-41

Вопросы для самопроверки:

1. Приведите схему действия равномерно распределенной нагрузки в условиях плоской задачи.

2. Что такое коэффициенты влияния для определения составляющих напряжений при равномерно распределенной нагрузке в условиях плоской задачи и как они определяются?

3. Как строятся эпюры распределения сжимающих напряжений по вертикальным и горизонтальным сечениям массива грунта?

4. Как выглядят линии равных напряжений в линейно-деформируемом массиве в случае плоской задачи (изобары, распоры, сдвиги)?

5. Дать определение понятиям главные напряжения.

6. Какие существуют виды произвольных нагрузок на грунтовую толщу?