4.3 Распределение давлений по подошве тел. Контактная задача.

Давление по подошве в глубине залежи зависит от жёсткости тела, погружаемого в рассматриваемую среду. (например, фундамента или гусеницы машины).

Абсолютно жёсткое тело, ( все точки площади его подошвы, при центральной нагрузке, будут иметь одну и ту же вертикальную деформацию).

Для круглой площадки

Где r – радиус подошвы тела; ρ – расстояние от центра подошвы до любой её точки (ρ ≤ r); Pm – среднее давление на единицу площади подошвы.

Рис 4.16 Эпюра напряжений под подошвой круглого штампа

Для прямоугольной площадки на примере ленточного фундамента:

:

Где y – расстояние по горизонтали от середины фундамента до рассматриваемой точки; b1 – полуширина фундамента.

Рис 4.17 Эпюра напряжений под подошвой прямоугольнйплощадки

В обоих случаях мы имеем серпообразную эпюру напряжений с бесконечно большими давлениями по краям (действительно, при y = b и ρ = z , Pxy = ∞), а по центру: P0 = Pm / 2 (круглая) и P0 = (2 / π) · Pm (ленточная). Однако, если учесть ползучесть скелета грунта, и то, что давления не могут быть выше предела несущей способности грунта, происходит перераспределение давлений по подошве (см. пунктирную линию).

Концентрация давлений у края жёстких тел распространяется на большую глубину от подошвы, вследствие чего общая осадка тела мало зависит от их жёсткости.

Гибкое тело. Деформации грунта в различных точках гибкого тела, при центральной нагрузке, могут быть различными и эпюры давлений могут быть от серпообразной до параболической:

Рис 4.18 эпюры напряжений под подошвами прямоугольных штампов различной гибкости

Где Г – гибкость нагружаемой балки; E ₀ и μ ₀ – модуль деформации и коэффициент Пуассона грунта; E1, J1 - жёсткость фундаментной балки; Ɩ – полудлина балки; h1 – высота прямоугольной балки.

Распределение контактных напряжений зависит от гибкости тел, от глубины их заложения, от величины внешней нагрузки ( вызывающей пластические деформации в грунте), от прочностных свойств грунта, его неоднородности по сжимаемости и от толщины слоя грунта (если он лежит на несжимаемом основании).

4.4 Распределение напряжений от собственного веса грунта

Такие напряжения принято называть природными или «бытовыми» (что употребляется реже ) давлениями.

Напряжения от собственного веса грунта имеют значения для свежеуложенных земляных сооружений и природной уплотнённости грунтов. Они увеличиваются с глубиной (z) и равны:

σz = γ·z или σz = γ h σx = σy = ξ0σz,

где - коэффициент бокового давления грунта в состоянии покоя

Рис 4.19 Изменение напряжений в торфяной залежи при увеличении глубины для однородного грунта, при наличии грунтовых вод и при наличии водоупорного горизонта

В водонасыщенной торфяной залежи (любом грунте) при определении бытового (природного) давления грунта в состоянии покоя следует учитывать взвешивающее действие воды. Величина сжимающих напряжений: , где γ´ - плотность грунта с учётом взвешивающего действия воды: , где γ_s –плотность твёрдого вещества.

5. Лабораторные методы определения механических свойств торфа

К механическим свойствам торфа относятся параметры, характеризующие его деформируемость, напряженное состояние, несущую способность и устойчивость.

К основным факторам, характеризующим деформируемость, относятся: модуль деформации Е и коэффициент Пуассона μ.

Прочность оценивается углом внутреннего трения φ и удельным сцеплением С.

Напряженное состояние определяется действующим нормальным σ и касательным τ напряжениями с учетом коэффициента бокового давления ζ и порового давления u.

Деформационные и прочностные характеристики торфа устанавливаются путем испытания цилиндрических образцов на сжатие и срез, а так же в условиях объемно – напряженного состояния при различных соотношениях главных напряжений (трехосные испытания).

Для испытаний используют компрессионные приборы, срезные приборы и стабилометры. Опыты выполняются по стандартным методикам.