Вопрос 1 Основные схемы воздействия грунта на вертикальной поверхности подземных сооружений.

Вся масса подземных сооружений и схемы их взаимодействия с грунтом сводятся к нескольким типичным схемам.

В случае II-V воздействие грунта на вертикальные стенки подземных сооружений связано с определением прочности грунта вблизи вертикальных поверхностей контакта. Если прочность теряется, какова величина давления грунта на сооружение?

Потери прочности грунта может произойти как при статистическом положении сооружений, так и при попытке сооружений сдвинуться из-за внешних механических погрузок и иных воздействий, например из-за температурного перепада.

Вопрос 2 Активное предельное состояние грунта

Активное предельное состояние имеет место при потере прочности грунта от собственного веса, внешних погрузок и состояний, т.е. без воздействия рассматриваемого сооружения.

Рассмотрим активное предельное состояние на примере подпорной стенки.

Рассмотрим элемент вблизи вертикальной стенки с главными напряжениями σ₁ и σ₂ и положим, что

- активное предельное состояние.

В каких пределах может изменяться главное напряжение σ₁ при известном σ₂ вплоть до наступления предельного состояния по потере прочности грунта? Задача решается с использованием условия наступления предельного состояния через главные напряжения.

В уравнении (1):

Если “<” – нет предельного состояния;

если “=” – предельное состояние наступило.

Из (1) путем последовательных преобразований необходимо получить σ₁:

и т.д.

Принимая, что нормальное напряжение , эквивалентное связанности грунта, равно:

и учитывая тригонометрические соотношения:

получаем условие наступления активного предельного состояния:

В уравнении (3):

Если имеет место знак “>”, то предельного состояния нет.

Если становится знак “=” – предельное состояние наступило.

Вопрос 3

Пассивное предельное состояние грунта

Рассмотрим расчетную схему анкера:

σ₂ – известно; σ₁ - ?

В каких пределах при известном σ₂ будет изменяться σ₁ вплоть до наступления предельного состояния, если стенка надвигается на грунт поверхностью CD.

При пассивном предельном состоянии

Задача решается по условию наступления предельного состояния:

=>

В уравнении (4):

если “<” – нет предельного состояния;

“=” – наступает предельное состояние.

Используя тригонометрические соотношения:

и преобразуя зависимость (4), получаем пределы возможных изменений σ₁ вплоть до наступления пассивного предельного состояния (условие наступления пассивного предельного состояния):

В уравнении (5):

если “<” – нет предельного состояния.

если “=” – пассивное предельное состояние.

Вопрос 4 Активное давление грунта на подземные сооружения

Задача определения активного давления на вертикальные сооружения решается с использованием условия наступления активного предельного состояния. На практике такие задачи приходится решать для расчета устойчивости и выявления внешних нагрузок на подпорные стенки, стенки подвальных частей зданий, подземных резервуаров, труб и др. сооружений. Рассмотрим задачу на примере подпорной стенки.

- есть предельное состояние и разрушение грунта.

- интенсивность активного давления в т. a с координатой z=z.

Используя (2) для конкретных размеров, форм, характеристик грунта и внешних нагрузок q определяют величину активного давления.

Для конкретного случая в точке с координатой z, полагая удельный вес γ постоянным во всех точках, принимаем:

Подставляя значение в (2) получаем:

Возможные расчетные случаи в зависимости от вида грунта:

1. глина: φ, с, γ, , тогда, для различных z, при разных соотношениях между φ, с, γ и q, возможны знаки при :

Если прочность грунта на какой-то части высоты подпоркой стенки не преодолена, то возможно, что при z=0, .

Однако, при достаточно больших H заведомо будет для z=H,

2. песок, гравий

с=0