Экзамен / Презентации / Часть 9
.pdf
2. На анализе напряженного состояния грунтовой среды с одновременным учетом условия предельного равновесия Мора-Кулона
Базируется на анализе изменения напряженного состояния основания при увеличении внешней нагрузки и на установлении, непосредственно, безопасного состояния и отвечающую ему величину безопасной внешней нагрузки. В таком анализе используется теория распределения напряжений в линейно-деформированной среде совместно с условием прочности Мора – Кулона. Решениябезэтого направления позволяют непосредственно установить величину безопасной нагрузки, . При этом в расчетной схеме форма нарушения устойчивости не ограничена так жестко, как в теориибез предельного равновесия.
За безопасную нагрузку, принимают такую, при которой ни в одной точке и ни по одной площадке не будет превышена полная сопротивляемость грунта сдвигу. Т.е., в качестве критерия при определении безопасной нагрузки применительно к насыпям на слабых основаниях следует применять условие недопущения развития в основании зон разрушения.
Условие недопущения развития в
отдельной точке запредельного состояния≤
|
- |
|
|
≤ |
|
+ |
|
|
|
|
или |
|
|
|
|
|
|
|||
|
предельное касательное напряжение, |
|||||
|
|
|||||
действующее по произвольной площадке n-n
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Степень опасности нагрузки в отдельной точке |
|
|||||
слабого основания определяется |
||||||
|
без |
без |
|
без |
|
|
без = |
|
|
- безопасная |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
коэффициентом безопасности, |
|
|
||||
|
|
без |
≥ 1,00 |
нагрузка в отдельной точке грунтов основания |
||
|
|
|
без |
< 1,00 |
||
|
|
p – нагрузка на основание |
|
|
||
Несущая способность в данной точке
обеспечивается
Коэффициент безопасности на выделенного горизонта,
расположенного= на глубине= z
без− без без−
без− = +
C – удельное сцепление;
φ– угол внутреннего трения;
β- функция нагрузки;
ρ- плотность грунта с учетом взвешивания
Несущая способность в данной точке
не обеспечивается
В целом для основания: |
|||
без ≥ 1,00 |
без = без− |
||
|
без < 1,00 |
|
|
|
– несущая способность основания |
||
обеспечена; |
|
– не обеспечена |
|
Для насыпей сложного геометрического очертания степень опасности нагрузки
определяется в каждой точке грунтов основания через коэффициент
=
безопасности в отдельной точке (или по Г.М. Шахунянцу – через коэффициент стабильности), без 0
|
Значение |
коэффициента стабильности грунта |
|
в |
точке может быть |
||||||||
|
|
0 |
= 2 − |
|
|
= |
1 |
+ |
|
||||
|
|
|
|
|
1 |
− 2 |
|
||||||
определено по формуле Г.М. Шахунянца |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
Алгоритм решения задачи |
|
|
|
|
||||||
1. |
Грунтовый массив, представляющий собой основание насыпи, покрывается сеткой |
||||||||||||
|
вертикальных и горизонтальных линий. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
2. |
Образующиеся узлы являются точками, где определяется напряженное состояние |
||||||||||||
|
под действием внешней нагрузки. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
3. |
В каждом узленаходят значения главных напряжений |
|
|
и |
|
|
|
||||||
4. |
В каждом образовавшемсяузле вычисляют |
коэффициент стабильности . |
|||||||||||
|
|
|
1 |
|
2. |
|
|||||||
5. |
Находят минимальный коэффициент стабильности для всего основания. 0 |
||||||||||||
|
≥ 1,00 |
|
|
min |
|
0 |
|
|
|
< 1,00 |
|
||
|
|
|
основания обеспечена; |
|
|
|
|
– не обеспечена |
|||||
|
|
– несущая способность |
|
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пример решения задачи
min > 1,0 – следовательно, несущая способность основания под проектируемой насыпью обеспечена
6. Типы слабой толщи по несущей способности 
-условно-быстрый (принимается что насыпь мгновеннокон) отсыпается на высоту равную высоте насыпи (Н) + запас на осадку (
-медленный (насыпь отсыпается этапами при условии, что каждый отсыпанный слой не вызывает потерю прочности основания. После отсыпки
каждого слоя производится стабилизация грунтов основания до достижения требуемой величины деформации основанияРежимы отсыпки земляного полотна:
Тип |
|
|
|
|
|
Преобладающие |
Возможность |
|
слабого |
|
Показатель |
Характеристика |
деформации грунта |
использования слабой |
|||
основа- |
|
наиболее опасного |
толщи в качестве |
|||||
|
|
|
|
|
||||
ния |
|
|
|
|
|
слоя |
основания |
|
|
|
kбез |
≥ 1,0 |
Прочность |
|
Можно использовать |
||
|
|
отсыпки насыпи |
|
|||||
I |
|
быстр |
|
обеспечена при |
Сжатие |
|||
|
|
любой скорости |
в качестве основания |
|||||
|
быстр |
|
медл |
Прочность при |
При быстрой отсыпке |
Можно использовать |
||
|
|
быстрой отсыпке не |
||||||
|
|
– сдвиг |
в качестве основания |
|||||
II |
|
обеспечена, но |
||||||
|
(выдавливание, |
при медленной |
||||||
|
kбез |
|
< 1,0 ≤ kбез |
обеспечена при |
выпор) |
отсыпке |
||
|
|
|
|
|
медленной отсыпке |
|
|
|
|
|
|
|
< 1,0 |
Прочность не может |
|
|
|
|
|
медл |
быть обеспечена ни |
Сдвиг |
|
|
||
|
|
при какой степени |
В качестве основания |
|||||
III |
|
(выдавливание, |
||||||
|
консолидации (при |
использовать нельзя |
||||||
|
|
kбез |
любом режиме |
выпор) |
|
|
||
отсыпки)
7. Строительная классификация болот.
Болото I типа - заполненные торфом и другими болотными грунтами устойчивой консистенции, сжимающимися под нагрузкой от насыпи высотой до 3 м
Болото II типа - заполненные торфом и другими болотными грунтами разной консистенции, в том числе выдавливающимися под нагрузкой от насыпи высотой
3 м
Болото III типа - заполненные болотными грунтами в разжиженномсостоянии, выдавливающимисяпод нагрузкой, с торфяной коркой (сплавиной) или без нее
ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ ИМПЕРАТОРА АЛЕКСАНДРА I Кафедра «Строительство дорог транспортного комплекса»
8. Оценка несущей способности основания в промежуточные моменты консолидации
Процесс консолидации практически полностью водонасыщенного грунта может рассматривк (когдадостигнутаконечнаяосадкаоснованияться как процесс изменения его влажности,откприродной W до конечной
) под данной нагрузкой.
Естественной влажности соответствует природное сцепление и угол внутреннего трения:
и
В момент завершения консолидациик прик влажности к соответственно:
и
В любой промежуточный момент времени t при влажности :
и
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= к 100% |
|
|
|
|
|
|
Степень консолидации слабого основания, U в любой момент времени t: |
||||||||||
|
|
|
0 |
= к − |
− к |
|
|
0 |
|
− 1 |
|
|
= + |
2,30 |
|
||||||
|
= |
|
2,30 |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
9. Определение конечной осадки насыпи на слабом основании
В общем виде
= 0
– относительное вертикальное сжатие
элемента, расположенного
на глубине z от поверхности; - глубина активной зоны
Основные способы расчета осадки основания насыпи
= 0,001 − |
= |
|
− |
= − |
|
|
|
1 + 0− |
|
|
0− |
=1 |
=1 |
|
1 |
||
Глубина активной зоны
При предварительных расчетах
факт - фактическая мощность слабой толщи; ср - полуширина насыпи по средней линии
|
|
|
|
|
|
|
Глубина |
||
|
|
активной зоны |
||
|
|
определяется |
||
|
|
0,20 |
= |
|
|
|
условием: |
||
|
|
|
|
|
|
|
- напряжения от |
||
|
|
собственного веса |
||
|
|
грунтов основания; |
||
|
|
– напряжения в |
||
|
|
основании |
насыпи |
|
|
|
от ее веса |
|
|
|
|
|
|
|
|
факт |
|
|
|
|
< ср1,5 |
|
|
|
от 1,5 до 2,0 (вкл.) |
факт |
|
||
от 2,0 до 4,5 (вкл.) |
0,9 факт + 0,05 ср |
|
||
более 4,5 |
0,4 факт + ср |
|
||
|
|
0,18 факт |
+ 2 ср |
|
Графоаналитический метод расчета осадки насыпи на слабом основании
Алгоритмрасчета:
задавшисьвеличинойнагрузки отнасыпи заданнойвысотынаповерхностиоснования, определяютзначениянапряженийдлясередины расчетныхслоевпоосинасыпи; посоответствующимкомпрессионнымкривым
находятзначениядеформационныххарактеристик (модуляосадки , коэффициентасжимаемости
илимодулядеформации 0− взависимостиот применяемойформулыприрасчетеосадки);
поформуламопределяютосадкукаждогослояи суммарнуюосадкувпределахактивнойзоны;
задавшисьещедвумя-тремязначениями нагрузкинаповерхностиоснования(какправило, в 2 разабольшеив 2 разаменьшеотнагрузки ), повторяютрасчеты;
порезультатамрасчетастроятграфикиосадки отдельныхрасчетныхслоевотнагрузкина= поверхности= 
, атакжеграфиксуммарной осадки
натужесеткукоординатнаносятлинейную зависимостьнагрузкинаповерхностиотосадки;
точкапересеченияпостроеннойкривойполной
осадкиипрямойопределитрасчетноезначение